激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

激光熔覆Stellite硬面合金扫描速度对相组织和耐磨性的影响

本文报导应用横流式连续CO_2激光器,采用不同激光扫描速度,对熔覆Stellite 12钴基硬面合金的合金层的相组成、微观组织结构对耐磨性和显微硬度影响的研究结果。表明:(1)激光熔覆合金层是由过饱和的γ(Co,Cr)基体相和复杂的六方M_7C_3碳化物相所组成(2)在其他参数不变的情况下,随激光扫描速度的提高,γ(Co,Cr)基体相过饱和度增大,而析出的碳化物含量减少,因而合金层的硬度升高,耐磨性有所下降;而降低激光的扫描速度,碳化物M_7C_3析出增加,有利于提高合金层的耐磨性、因此碳化物M_7C_3析出量是提高耐磨性的主要因素,而增加基体相γ(Co,Cr)

Stellite-6+VC混合粉末激光熔覆性能的研究

小功率脉冲激光下飞机叶片的强化是现在急需解决的问题,本试验通过采用光纤传输300 W Nd:YAG脉冲激光熔覆系统,在低碳钢(SM400B)上熔覆Co基合金(Stellite-6)和碳化钒(VC)混合粉末(VC的质量分数变化范围为0~100%),并对熔覆层的性能进行了研究,从而探究小功率脉冲激光下飞机叶片强化的工艺。试验结果表明,随着VC质量分数的增加,熔覆层组织由亚共晶组织转变为过共晶组织。当VC质量分数小于80%时,熔覆层硬度、裂纹敏感性及耐磨性能随VC增加而增加;当VC质量分数大于80%时,由于母材的稀释作用,熔覆层硬度、裂纹敏感性及耐磨性能随VC增加而降低。试验表明,使用Co基合金(Stellite-6)和碳化钒(VC)混合粉末可以形成耐磨性好、硬度高,裂纹敏感性低的熔覆层,对飞机叶片产生较好的强化效果。

类激光熔覆Stellite合金沉积层的组织及磨损性能

为了进一步提高316不锈钢的表面性能,采用类激光熔覆技术在316不锈钢表面制备了Stellite合金沉积层.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计与销盘磨损试验机,研究了Stellite合金沉积层的微观组织、化学成分、显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明,Stellite合金沉积层主要由γ-Co和M_(23)C_6相组成.沉积层组织依附于316不锈钢基体的界面呈外延生长,由界面至表面依次呈平面晶、柱状晶和胞状树枝晶形态,且越靠近表面组织越细小.Stellite合金沉积层的最高硬度可达650 HV.在摩擦磨损过程中摩擦系数随着法向载荷的增大而减小,磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损.

在GH4133锻造高温合金叶片上激光熔覆stellite X-40合金的工艺研究

针对GH4133锻造高温合金激光熔覆stelliteX-40合金,研究了激光功率、扫描速度和粉末厚度对熔覆层形状和质量的影响。结果表明,通过优化激光功率、扫描速度和粉末厚度,可得到符合尺寸要求、熔深浅、界面结合完整的熔覆层。经过时效处理,熔覆层和GH4133基体显微硬度相同,从而保证了叶片整体性能均匀一致。

激光熔覆NiCrSiB合金的组织与性能研究

利用CO2激光器及SLC-2025D数控加工机床,采用同步送粉法在45钢基体上激光熔覆NiCrSiB合金。用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和M273电化学测试系统等对熔覆层进行微观组织观察和性能测试。结果表明:熔覆层组织主要由γ-(Ni,Fe)、Ni3B、CrB以及M7C3、M23C6等相组成;熔覆层与基底相交的结合区的组织为平面晶和定向生长的柱状晶;激光熔覆后硬度明显提高,是基体的3倍左右:耐蚀性能大大提高。

尾吹保护对激光熔覆Stellite 6合金涂层组织和力学性能的影响

为解决激光熔覆Stellite 6涂层的裂纹与气孔问题,利用尾吹保护的特殊工艺,以半导体激光器为光源,氩气为保护气,同轴送粉的方式熔覆制备了合金涂层复合材料。并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计分别对尾吹保护工艺下激光熔覆Stellite 6合金涂层的成型性、显微组织和硬度进行测试分析。结果表明:在15L/min的尾吹气保护下,熔覆所得合金涂层成型良好;熔覆过程中的气孔、热裂纹的缺陷得到抑制;层间、结合处涂层的微观组织得到了细化,晶体生长形态由树枝晶转变为等轴晶;多层多道涂层间的硬度分布均匀;晶粒生长方向发生改变,熔覆层组织与β相Co基本保持一致。由此证明,引入尾吹保护工艺能够改善激光熔覆Stellite 6合金涂层的组织性能。

船用柴油机排气阀锥面激光融覆Stellite合金分析

采用激光熔覆表面技术,在6250系列船用四冲程中速柴油机排气阀锥面熔覆Stellite 6钴基合金粉末制备涂层,通过对熔覆层进行试验分析,得出Stellite 6钴基合金涂层的熔覆对船用柴油机排气阀锥面材料的组织结构、抗热腐蚀、耐磨性能等都有很大的提升。

Stellite-6对激光熔覆MoSi_2涂层裂纹敏感性的影响

为了降低激光熔覆MoSi_2涂层的裂纹敏感性,在MoSi_2粉末中加入不同含量的Stellite-6粉末对304不锈钢进行激光熔覆。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了Stellite-6加入量以及工艺参数对涂层裂纹敏感性的影响。结果表明:通过在纯MoSi_2粉中添加Stellite-6合金粉,可以增加涂层韧性相,改善涂层组织,降低涂层裂纹敏感性;当Stellite-6添加量为20%(质量分数)时,可以得到结合良好、无裂纹的涂层;在不影响涂层性能的前提下,较大的稀释率也能有效降低涂层裂纹敏感性。

超声振动对激光熔覆高熵合金涂层组织与耐磨性能的影响

目的研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测试设备,探究添加超声前后涂层的微观组织转变、元素分布趋势与晶粒尺寸等。借助显微硬度仪与往复摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度与耐磨性。结果超声振动作用下,熔池的润湿角发生变化,截面由半圆状变为椭圆状。超声振动显著细化涂层的晶粒,破碎的柱状晶增加了凝固晶核的数量,同时促进了FCC相在晶界处的析出。FCC析出相形成“网状”结构,增强了晶界处吸收应力的能力,有助于抑制涂层中裂纹的扩展。涂层显微硬度由503HV0.5提升至526HV0.5,室温摩擦因数由0.669下降至0.586,摩擦曲线更加平稳。添加超声振动后,涂层的磨损机制为磨粒磨损与氧化磨损。结论超声振动产生的空化效应与声流效应减小了熔池的温度梯度,细化了晶粒,抑制了裂纹在晶界处扩展。添加超声振动后,涂层的力学性能与摩擦性能得到提升。

Stellite和NiCrSiB合金激光送粉熔覆裂纹倾向的比较研究

高功率CO_2激光送粉熔覆Stellite和NiCrSiB合金对比实验表明:NiCrSiB合金激光熔覆具有很大的裂纹倾向,NiCrSiB+50％Ni不出现裂纹,前者微观组织特征为少量的韧性相和大量不规则杂乱分布的粗大硬质相,后者为典型枝晶结构。Stellite 6合金激光熔覆不出现裂纹,Stellite 6+18％以上WC出现裂纹,前者微观组织特征为先共晶枝晶和枝晶间共晶,后者枝晶间共晶增多、共晶内碳化物析出物增多并出现多种复杂形状的碳化物无规沉淀析出。激光熔覆层裂纹形成的根本原因是由于熔覆过程产生的很大拉应力,裂纹形成的主导原因是由于激光熔覆层本身的韧性太低而脆性太大,难以承受大的拉应力。降低裂纹倾向的思路是改变熔覆层内强化相的形态,使其以颗粒形式均匀弥散地析出,同时使强化相颗粒由底部至表面呈梯度分布。

激光熔覆NiCrBSi合金涂层的裂纹形成机理

从微观组织研究了激光熔覆NiCrBSi镍基涂层的裂纹形成机理,分析了涂层显微组织、裂纹形貌和断口成分.结果显示:Ni60涂层具有高裂纹敏感性,即使涂层与基体热膨胀系数差异较小,涂层也容易开裂.原因是:①Ni60涂层包含大量的粗大硬质初生相和硬质共晶组织以及较少的韧性相,具有高的脆硬性;②断口聚集含Ca、S、Si等元素的熔渣;③粗大的硬质相妨碍了液体金属的自由流动,造成金属基体的不连续性;④粗大硬质相晶界处的液膜易在拉应力作用下破裂,形成缩孔或微裂纹,从而成为裂纹源.此外,裂纹在顶端起裂并向下扩展,裂纹多沿粗大硬质相晶界扩展,具有典型的凝固裂纹特征.

钽对激光熔覆镍基涂层的裂纹敏感性及力学性能的影响

研究钽(Ta)元素对激光熔覆Ni60镍基涂层的显微组织、裂纹敏感性、硬度和耐磨粒磨损性能的影响。扫描电镜结果显示镍基涂层的裂纹多为沿粗大硬质相晶界开裂,具有典型的热裂纹特征。镍基涂层中加入Ta后,TaC颗粒首先在熔池中形核长大,抑制了M7C3碳化物长大。随着Ta质量分数的增加,涂层表面裂纹的数量和长度明显减少,这得益于初生M7C3碳化物颗粒的细化以及涂层韧性的增加。加入Ta后,尽管涂层硬度有所下降,但是磨粒磨损试验结果显示涂层耐磨粒磨损性能比纯Ni60镍基粉末大幅提高,原因如下:Ta通过固溶强化γ-Ni基体相提高其支撑硬质相的能力;Ta减小M7C3碳化物的高宽比,降低碳化物的脆裂性;此外,原位生成的细小TaC颗粒在摩擦过程中不易脱落,更好地抵御磨粒对材料的切削。

V_2O_5和工艺参数对镍基合金激光熔覆层裂纹敏感性的影响

在激光熔覆NiCrBSiC自熔合金粉末中添加不同含量的V_2O_5,通过改变激光功率、扫描速度、预涂厚度,进行了不同工艺条件下的单道及多道搭接试验.实验表明,V_2O_5的含量、激光熔覆的工艺均对熔覆层的形貌、组织、性能以及降低裂纹的敏感性有明显的影响.通过各个试验样品的对比分析,探讨了工艺和粉末成分对熔覆层性能及裂纹敏感性的影响,分析了多道搭接裂纹的分布规律及影响因素。

激光熔覆专用铁基合金粉末的研究进展

指出了目前防止熔覆层开裂所采取的主要措施中存在的问题 ,阐述了激光熔覆和热喷涂对于所用合金粉末性能要求之异同 ,评述了激光熔覆专用铁基合金粉末的研制现状 ,提出了成分与组织设计的新思想。

激光熔覆用铁基合金材料的使用现状和研制进展

介绍了目前激光熔覆所使用的铁基合金材料的种类及各自特点,分析了将热喷焊合金粉末用于激光熔覆存在的问题,评论了激光熔覆专用铁基合金粉末的研制现状。

单向送粉双向扫描激光熔覆工艺防止裂纹的试验研究

在无预热、后处理等条件下,利用CO2激光器在45钢表面进行了Ni60合金粉末熔覆的试验研究。结果表明,采用单向送粉双向扫描工艺进行单道熔覆或多道搭接熔覆,皆可有效地避免熔覆层裂纹,并能提高熔覆层表面平整度。

Nb_2O_5对铁基合金激光熔覆层裂纹敏感性的影响

在45#钢基底上进行了铁基合金和铁基合金加Nb2O5的激光熔覆对比实验。通过工艺参数和Nb2O5含量的优选,获得了成形良好、无裂纹、组织致密均匀的高质量铁基激光熔覆层。采用渗透法观察熔覆层表面裂纹,利用金相显微镜和扫描电镜观察熔覆层横断面的显微组织,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析,并测试了熔覆层的硬度。分析结果表明,G312+0.6%Nb2O5(质量分数)熔覆层组织为细小的先共晶析出的碳化物等强化相均匀分布在由γ(Fe,N i)固溶体和多种金属间化合物组成的共晶体中,且生长方向不同。Nb2O5改善铁基熔覆层抗开裂能力的原因一方面是Nb占据晶界增强了晶界结合,另一方面,部分Nb2O5受C的还原作用生成NbC,先共晶析出,成为异质核,提高了凝固结晶过程中的形核率,使得熔覆层组织得以细化,且降低了熔体中的C浓度,减少了Cr(Fe)碳化物脆性相的体积分数,熔覆层韧性增强,裂纹敏感性降低。

合金元素及其含量对铁基合金激光熔覆层性能的影响

研究了Ni﹑Cr和Mo合金元素含量对铁基合金激光熔覆层硬度﹑开裂敏感性和残余奥氏体含量的影响,解释了造成这些影响的原因。

激光熔覆用高硬度铁基合金的研究与应用

研究了激光熔覆Fe Ni Cr B Si合金粉末时粉末中的碳含量对于熔覆层组织、开裂敏感性、硬度和硬度均匀性的影响。结果表明 ,粉末含碳量的微小变化能显著改变熔覆层的组织和性能 ;在相同工艺条件下 ,粉末含碳量在一定范围内可显著提高熔覆层的硬度、降低熔覆层开裂敏感性 ,从而获得高硬度无裂纹的熔覆层 ;碳含量的增加可提高熔覆层的硬度均匀性。