Y_(2)O_(3)对TC4激光熔覆镍基复合涂层组织及性能的影响

探究不同含量稀土氧化物Y_(2)O_(3)对钛合金TC4表面激光涂层的组织及摩擦磨损和抗高温氧化性能的影响。采用2 kW的光纤激光器,在TC4表面激光熔覆制备含0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、2.0%、3.0%Y_(2)O_(3)粉末的Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)涂层;利用SEM、XRD、EDS等对该涂层的组织和物相进行分析;通过显微硬度计测量该涂层的硬度;采用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验;利用WS-G150智能马弗炉进行抗高温氧化性试验。结果表明:Y_(2)O_(3)添加量为1.0%时,该涂层的组织及性能均优于其它Y_(2)O_(3)添加量,涂层没有缺陷、成形良好,涂层生成高硬度碳化物和金属间化合物,组织细密均匀。基体热影响区组织为针状马氏体,涂层结合区组织为平面晶和柱状晶,涂层中部和上表面组织为短小的胞晶和树枝晶,涂层显微硬度最大值为1604HV0.2,约是基体的4.6倍;涂层摩擦系数基本稳定在0.33左右,小于TC4基体的摩擦系数0.5~0.7,涂层的耐磨性较基体显著提高;恒温850℃氧化100h后涂层氧化增重为5.11 mg·cm^(-2),约为TC4基体氧化增重25.8 mg·cm^(-2)的20%,高温抗氧化性能显著提高。适量添加稀土Y_(2)O_(3)可改善TC4激光熔覆层的组织及性能。

304不锈钢激光熔覆CoCrW凝固过程数值模拟研究

为了获得性能良好的熔覆层表面,对激光熔覆过程的温度场特性及冷却演化过程进行研究,进一步对熔覆层凝固过程中金相组织形态进行探讨。根据激光熔覆特点,建立了激光熔覆温度场有限元分析模型,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)和单元生死法编程,实现熔覆层的同步送粉以及其瞬态温度场特性的求解,获得了单道单层熔覆及冷却过程的温度分布规律。针对熔覆层的热量变化规律分析其组织演变过程。模拟计算出形状控制因子K,对304不锈钢表面熔覆CoCrW材料的凝固组织特征进行辅助分析,建立了相组成及组织特征与形状控制因子K的关系模型。

304不锈钢激光熔覆搭接率对CoCrW涂层组织与耐磨及耐腐蚀性能的影响

利用光纤激光器在304不锈钢表面制备CoCrW合金熔覆涂层,改善其表面耐磨损及耐蚀性能。使用OM、SEM、XRD、EDS、显微硬度计、MMG-500三体磨损试验机和CS310电化学工作站分析不同搭接率对涂层组织、硬度、耐磨及耐蚀性能的影响,并寻求合适的搭接率,以期获得性能较优的激光熔覆涂层。研究结果表明:30%搭接率下的涂层无明显缺陷,从顶部到底部依次是等轴晶、柱状晶、平面晶,这些晶体主要由fcc结构的γ-Co相形成的晶核以及部分Cr_(7)C_(3)、(Co,Cr)_(23)C_(6)等相形成的晶界组成。因此适宜搭接率为30%,该参数下涂层显微硬度达到450HV,约为基体显微硬度(210HV)的2.1倍;涂层磨损量为12.71 mg,约为基体(63.06 mg)的20%;涂层平均摩擦系数约为0.4,是基体平均摩擦系数(0.65)的60%;涂层自腐蚀电位为-889 mV,基体自腐蚀电位为-998 mV;涂层自腐蚀电流密度为5.7μA/cm^(2),约为基体自腐蚀电流密度(38.9μA/cm^(2))的14%。合适的涂层材料及激光熔覆工艺参数可使304不锈钢涂层腐蚀倾向更小,使显微硬度、耐磨损性能及耐蚀性显著提高。

TA15表面激光熔覆镍基和钴基涂层组织和性能对比研究

本工作探究了钛合金TA15表面激光熔覆镍基和钴基合金对涂层摩擦磨损性能的影响。采用2 kW光纤激光器,在TA15表面分别制备了Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)-1.0%Y 2O 3和Stellite6-5%TA15-2.5%Y 2O 3复合涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的组织和物相,利用显微硬度计测量涂层的硬度,利用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验。两种涂层和基体均呈良好的冶金结合,镍基涂层主要由γ-(Fe,Ni)、TiC和Cr_(3)C_(2)等相组成,钴基涂层主要由γ-Co、TiC、Co 3Ti和Cr 5Si 3等相组成。镍基涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,涂层中部组织是树枝晶和枝晶间的共晶组织,涂层顶部是等轴晶。而钴基涂层结合区组织是平面晶、柱状晶和块状晶,涂层中部是棒状组织和树枝晶,涂层顶部是等轴晶。镍基和钴基涂层显微硬度分别为1209HV_(0.2)和1072HV_(0.2),约为TA15显微硬度(330HV_(0.2))的3.7倍和3.2倍。两种涂层的耐磨损性能均显著提高,但镍基涂层的耐磨效果比钴基涂层更好。