Fracture Behaviour of Laser Clad Fe-and Ni-base Alloy Coatings on a Cast Iron under SEMI Loading

Laser cladding technique has been applied to renovate some partially-damaged (or worn) components with Fe, Ni, Co-base alloys, hence to improve their hardness values and wear resistance successfully in previous reports. But for some punching or shearing cast iron dies damaged or worn in automobile manufacture, the renovated surfaces also bear some impact loading. Therefore, a small-energy and multi-impact (SEMI) test was designed to investigate the fracture behaviour of renovated cast iron dies achieved by laser cladding of Fe and Ni-base alloys under SEMI loading to meet above requirement. observations show that the fracture took place in the substrate near to the substrate/coating interface rather than at the interface. The tempering temperature has a great influence on the cycles to fracture of laser-clad samples under SEMl loading, i.e. the low tempering temperature of 300℃ gives a maximum cycle to fracture, while a higher tempering temperature of 400℃ has a minimum. Furthermore, the fracture mechanism has also been discussed in present study

球墨铸铁表面激光熔覆层的组织及耐腐蚀性能研究

目的解决用于乏燃料贮运的球墨铸铁筒体容器因内壁腐蚀导致服役寿命短的问题,提高球墨铸铁表面的硬度及耐腐蚀性能。方法利用送粉式激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备4种不同组分的316L不锈钢、Ni625合金、410L不锈钢及NJ30合金熔覆层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪表征熔覆层的微观组织、物相组成、元素分布及腐蚀形貌。借助显微硬度计、电化学工作站测试熔覆层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果4种合金熔覆层均成形质量良好,无裂纹及明显的气孔缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层底部至顶部出现相似的组织形态,但晶粒尺寸存在较大的差异。316L、Ni625、410L及NJ30显微硬度显著高于基体,分别为基体的1.74、1.92、2.35及2.4倍,熔覆层内部固溶体及硬质相的生成是提高硬度的显著因素。在3.5%的NaCl溶液中,4种熔覆层的耐腐蚀性由好到差为316L、Ni625、410L、NJ30。腐蚀形貌显示,316L及Ni625熔覆层在电化学测试环境下具有良好的抗腐蚀性能。结论316L及Ni625合金熔覆层具有良好的综合性能,适用于提高大型球墨铸铁容器的表面改性。

渣浆泵过流件表面激光熔覆TiCN增强Ni基复合涂层

针对当前渣浆泵过流部件材料的研究与应用现状,本文在高铬铸铁KmTBCr_(26)Mo表面进行激光熔覆,选用TiCN陶瓷颗粒粉末和Ni_(60)自溶性金属粉末制备TiCN增强的镍基熔覆层。研究了TiCN含量对熔覆层的相成分、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果显示,TiCN增强的镍基熔覆层主要包含γ-Ni、[Ni,Fe]固溶体、Cr_(23)C_(6)、Cr_(3)C_(2)和TiCN等相。TiCN陶瓷颗粒的加入有效抑制了γ-Ni晶粒的生长,细化了熔覆层的组织并使晶粒分布更加均匀。然而,过多的TiCN会导致熔覆层出现裂纹和大量气孔。未添加TiCN的Ni基熔覆层硬度提升较小,而随着TiCN含量的增加,熔覆层硬度呈现先增加后减小的趋势。摩擦磨损测试结果表明,TiCN的加入显著提高了镍基复合熔覆层的耐磨性。

球墨铸铁表面激光熔覆NiCu合金的扫描路径规划

采用同轴送粉激光熔覆技术,在球墨铸铁节点套样件上制备Ni-Cu合金熔覆层对球墨铸铁节点套进行修复。在相同工艺参数的基础上,依据节点套结构特点设计了样件宽度方向A、B对半分区搭接、沿圆周单向熔覆轴向搭接和轴向往返熔覆“弓”字形搭接3种不同扫描路径。对3种不同扫描路径下激光熔覆样件的宏观形貌特征、服役界面的渗透探伤无损检测结果及金相组织、显微硬度的对比分析发现,采用沿圆周单向熔覆轴向搭接的方式得到的样件表面熔覆层无缺陷,质量佳。

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。

预热温度对灰铸铁表面激光熔覆镍基涂层组织与性能的影响

采用CO2激光器在HT250基体上分别以不同预热温度制备NiCuFeBSi合金熔覆层,研究基体预热温度对白口组织控制、结合界面元素分布及抗拉强度的影响。结果表明:提高预热温度,有利于降低半熔化区白口化趋势,白口组织呈断续分布,但也导致熔覆层稀释率增大,更多基体Si,P杂质元素稀释进入熔池形成杂质相。拉伸实验表明:熔覆层抗拉强度远大于HT250,熔覆层断裂机制为解理与准解理混合型断裂。观察发现NiCuFeBSi合金激光熔覆层凝固后晶粒内部存在大量位错线并交叉缠结形成亚结构,进一步细化了晶粒,有利于提高熔覆层的强度与性能。最终获得NiCuFeBSi合金熔覆层在HT250基体上的最佳温度为室温30℃。

激光熔覆过程中熔池对流运动对熔覆层气孔和元素分布的影响(英文)

激光熔覆时熔池对流运动对熔覆层成分和气孔缺陷分布具有较大影响。通过在灰铸铁和45钢两种基体上进行激光熔覆NiCuFeBSi系合金的工艺试验,对熔池的对流运动形式进行了机理分析与试验验证。结果表明,受熔池强对流运动影响,熔覆层气孔呈均匀弥散化分布趋势;且自熔覆层底部向顶部方向合金元素分布均匀,无缓慢过渡特征。根据YAG激光光斑能量的高斯分布特征,获得了熔池对流运动的驱动力是熔池温度分布不均形成的熔池表面张力梯度。而且熔池表面张力梯度与激光能量密度,熔池温度,熔体对流运动速度是彼此密切相关的。熔池对流运动机理分析表明,热流密度越高,温度越高,表面张力梯度越大,熔体对流运动速度越大。

球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的研究

为了研究在球墨铸铁QT600-3基体上熔覆钴基合金,采用6kW CO2激光器进行激光熔覆,用扫描电镜对激光熔覆层进行形貌观察,分析裂纹及气孔的形成原因,取得在球墨铸铁基体上熔覆钴基合金的最佳工艺参数。结果表明,球墨铸铁基体与熔覆层能形成良好的冶金结合,但熔覆功率过高使得熔覆层开裂倾向增大,过渡区及热影响区的球状石墨由原来的“牛眼状”变为单独的石墨球,石墨球外围的环状铁素体出现消溶。

金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展

本文介绍了目前我国激光合金化及熔覆处理研究的最新成果 。

灰铸铁件激光熔覆NiCuFeBSi合金的气孔行为

通过对比分析45钢与HT250两种基体成形熔覆层内气孔形态,研究了熔覆层内气孔气体类型、分布规律以及影响因素.结果表明,熔覆层内气孔气体为CO,由石墨和氧或氧化物反应生成,气孔形状不规则、具有棱角状特征.气孔上浮形式并非垂直上浮,而是弥散式上浮.熔池内部强对流是影响气孔分布的内在因素.气孔运动幅度取决于熔池对流加速度,熔池温度越高,熔池表面张力梯度也越大,熔池对流的加速度越大.激光熔覆工艺是影响气孔分布的外在因素,适当降低激光功率和扫描速度、提高灰铸铁预热温度可有效消除熔覆层气孔缺陷,降低孔隙率.

共晶碳化物团球化对铸铁激光熔敷层抗裂性的影响

为提高铸铁表面大面积激光熔敷层抗裂性问题,通过冶金因元素控制熔敷层组织形态在熔敷材料中加入碱金属元素钾,研究了在激光快速加热条件下钾对铸铁激光熔敷层组织团球化的影响,进而分析了该球状组织对熔敷层抗裂性的影响.结果表明随熔敷金属内钾含量增多熔敷层内共晶碳化物组织呈球状及孤岛状,这种组织明显提高了熔敷层抗裂性;此外大量的渗碳体组织确保了熔敷层具有较高的耐磨性.获得了无裂纹的大面积搭接熔敷层.其对应合金系统为Fe-C-Si-Ni-K.

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。

铸铁表面激光熔敷FeCrNiSiB自熔合金

通过激光熔敷FeCrNiSiB自熔合金,在普通灰铸铁表面获得抗磨损耐腐蚀的硬化层,实现了表面强化与韧化的良好结合。研究了合金成分及激光工艺参数对其组织和性能的影响,结果表明,与基体相比,其耐磨性提高4～5倍。

铸铁表面激光熔敷镍基合金涂层的耐磨性研究

为了提高铸铁的耐磨性,以35%WC和不含WC的镍基合金粉末为原料对铸铁表面进行激光熔敷处理,利用XRD、SEM、TEM等技术分析了涂层的成分及显微组织结构,并测试了涂层的耐磨性和硬度.结果表明:激光处理后表面迅速熔化和冷却,组织由珠光体+片状石墨组织转化为不同粗细的针状马氏体与残余奥氏体组织;熔敷层的耐磨性和硬度明显提高,且添加35%WC硬质颗粒的熔敷层硬度最高值不在最表层,而在距表面约0 2mm处;合金涂层在磨损机制下表现为犁沟切削、微切削以及硬相质点的剥落,不同基体划痕形式不同.

航空发动机叶片铸造缺陷激光熔覆修复的研究

研究了激光熔覆工艺参数和Y2O3含量对航空发动机叶片铸造缺陷激光熔覆开裂敏感性的影响。结果表明,当激光工艺参数P=1.5kW,V=180、190mm/min,d=3mm以及Y2O3含量为1.5wt%时,可在铸造镍基高温合金叶片上获得无裂纹的修复涂层。当Y2O3含量高于或低于1.5wt%时,熔覆层内部或熔覆层表面产生裂纹。在最佳工艺参数条件下加入复合变质剂可进一步细化涂层的组织。

球墨铸铁激光涂层裂纹研究

对球墨铸铁激光涂敷特点、涂层裂纹倾向及其对涂层性能的影响等进行了研究。探讨了球墨铸铁激光涂层材料选择原则．并提出了防止涂层裂纹的激光涂敷新工艺。

球墨铸铁激光熔覆镍基合金的研究与应用

用DL-HL-TH500型高功率横流CO2激光器,采用同步送粉法在球墨铸铁上激光熔覆镍基合金,结果显示,熔覆层表面质量较好,在熔覆层内裂纹、疏松、气孔等缺陷极少:合金层的显微组织比基体组织明显细化,与基体形成冶金结合,合金层显微硬度高于基体材料。采用该技术对贵重零部件进行激光熔覆修复实践表明,经修复后的零件满足使用要求,达到预期的效果。

同步送粉铸铁表面大功率CO_2激光熔覆工艺研究

采用 ２０ｋｗ ＣＯ_２激光器及同步送粉熔覆技术，在球墨铸铁和灰口铸铁表面熔覆镍基和钴基合金，研究铸铁组织、合金粉末体系和工艺参数对熔覆层气孔和裂纹的影响。结果表明：熔覆层气孔的形成与铸铁组织、石墨形态有关，片状石墨灰口铸铁易产生气孔，而裂纹主要取决于所使用的合金体系，其中钴基司太立合金具有良好的抗裂性能。通过优化激光熔覆工艺参数，可以避免熔覆层裂纹和气孔的形成。

球墨铸铁表面激光熔覆铁基合金层的组织与性能

利用DL-T5000型二氧化碳激光器在QT-500球墨铸铁表面熔覆铁基合金层,分析了激光熔覆层的显微组织,测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明:制备的熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合;从熔覆层表面到热影响区的组织依次为大量的树枝晶、等轴晶、树枝晶;熔覆层的硬度较基体的提高了2.5倍,其磨损量约为基体的1/3,熔覆层耐磨性能增强的主要原因是铁基合金与元素镍、铬等形成固溶体和碳化物等的强化作用所致。

铸铁表面激光熔敷层的抗裂性和耐磨性

采用免预热多道搭接的激光熔敷工艺,在铸铁表面制备出抗裂耐磨的激光熔敷层,研究了激光功率和扫描速度对熔敷层抗裂性的影响。适当的激光功率和扫描速度可以使铁基熔敷层的裂纹率最低。随着Ni含量的增加,熔敷层内奥氏体相体积分数增加;K可促进共晶碳化物团球化,熔敷层抗裂性增强。通过对铸铁表面激光熔敷层裂纹的萌生与扩展的动态观察,揭示了熔敷层开裂的微观机制。裂纹易在粗大渗碳体区或石墨与奥氏作的界面处萌生,奥氏体可明显抑制裂纹的扩展。Ti含量增加使熔敷层中原位自生的TiC的体积分数增大,熔敷层磨损质量损失减少,耐磨性增强。