激光熔覆60%WC-Ni涂层参数及性能研究

镍基碳化钨(WC-Ni)复合材料是常用的激光熔覆材料之一,可有效改善材料表面的耐磨性。但由于碳化钨(WC)属于硬脆材料,受热易分解、溶解、氧化等,导致熔覆层中WC体积分数受限,且涂层容易存在裂纹。因此,当前针对该种材料的激光熔覆研究主要集中于较低的WC含量(质量分数<50%)。为进一步探究高含量WC(质量分数>50%)镍基合金的激光熔覆层性能,首先,以60%WC-Ni粉末为激光熔覆材料,以CCS-B钢板为基材,分别研究激光功率、送粉速度、激光扫描速度对熔覆层宽度、高度及稀释率的影响规律;然后,确定合适的熔覆参数组合,并在基材表面加工制备熔覆层;最后,分别对基材和熔覆层进行硬度和摩擦磨损实验测试,结果显示:与基材相比,熔覆层平均硬度达到81.44 HRC,提高了5.45倍;同样时间内摩擦磨损量降低93.6%,摩擦系数降低12.37%,熔覆层的硬度和耐磨性均获得显著提升。

激光辅助增材制造CoCrNi中熵合金的纵向力学性能研究

针对钴铬镍(CoCrNi)增材制造过程中,因热传导具有方向性,且受层间结合强度和材料显微结构影响,导致CoCrNi的纵向(平行于材料沉积方向)力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率)较差的问题,采用激光辅助增材制造方法制备CoCrNi中熵合金。实验结果发现:随着打印工件沉积高度增加,散热性变差,出现较大的外延晶,且产生热裂纹;制备的CoCrNi纵向力学性能明显低于文献[9]的横向力学性能,但保持了相对较好的强度和韧性。

激光熔覆420不锈钢的热流耦合数值模拟与试验验证

研究主要工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)对激光熔覆420不锈钢过程中熔池温度和单道熔覆层几何尺寸的影响,以及熔覆层不同位置处温度、温度梯度、流速的变化规律。建立了在Q235碳钢基板上激光熔覆420不锈钢粉末的热流耦合三维瞬态数值模型,模拟激光熔覆的成形过程;考虑了熔池内的浮力、Darcy阻力以及表面张力驱动的Marangoni效应,采用表观热容法考虑材料的相变潜热,任意拉格朗日欧拉法(ALE)用于追踪熔池的自由表面和模拟熔池的生长。结果表明,熔池温度随着激光功率和送粉速率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小。对熔覆层宽度影响最大的工艺参数是激光功率,激光功率从800 W增加到1000 W,熔覆层宽度增加了175.4051μm;对熔覆层高度和深度影响最大的均是送粉速率,送粉速率从1.49 g/min增加到3.17 g/min,熔覆层高度增加了309.8188μm,熔覆层深度减小了152.0495μm。不同的激光熔覆工艺参数下,从熔覆层顶部到底部硬度均不断减小。经试验验证,该模型能够准确预测不同工艺参数的激光熔覆过程。