激光沉积制备Nb_3Al基难熔金属间化合物研究

通过控制激光功率使Nb-12Ti-22A l(at%)和Nb-22A l(at%)两种成分配比的混合元素粉末在Ti-6A l-4V基体上激光沉积合成了Nb3A l基难熔金属间化合物,并达到了预期设定的成分配比,其显微组织均匀细小,在-δNb3A l基体上分布着不同形态的β-Nbss。在合适的激光功率下,无裂纹的沉积层厚度有一定的限制,随着沉积厚度的增加,沉积层中残余拉应力增大,沉积薄壁件容易在底部发生断裂。由于Ti的添加使Nb-12Ti-22A l的的裂纹倾向性小于Nb-22A l。

国际激光材料加工研究的主导领域与热点

根据六届国际激光与光电子学应用会议和三届中国全国激光加工学术会议报告论文的统计数据,归纳总结出国际激光宏观材料加工的15个主导研究领域和激光微纳加工的7个主导研究领域。根据1247篇国际会议论文和231篇国内会议论文在22个主导研究领域的分布,得出国际激光宏观加工的5个研究热点方向和激光微纳加工的4个研究热点方向。中国激光材料加工研究已覆盖国际激光材料加工研究的大部分主导研究领域,中国在激光表面强化特别是激光熔覆方面的大量深入研究已形成优势;中国在新型激光器和激光微纳加工领域的研究尚显薄弱,需要加强。

面向核设施晶间应力腐蚀的高Cr含量Inconel 690激光熔覆研究

早期的核设施回路管道采用316L不锈钢,在核辐射条件下经过长时间的运行,面临着严重的晶间应力腐蚀隐患,提高核设施耐晶间腐蚀已经成为核电站需要解决的重要问题之一。材料的Cr含量对抵抗晶间应力腐蚀有明显作用,用CO2和Nd∶YAG两种激光熔覆高Cr含量的Inconel 690合金,研究了获得高Cr熔覆层涉及的稀释率控制,激光波长、光束分布、工艺参数对稀释率的影响,熔覆层微观组织和耐腐蚀性能。研究证明,矩形光斑比圆形高斯光斑更容易获得低稀释率的涂层,高Cr含量能获得更好的耐腐蚀性能;Nd∶YAG激光比CO2激光更容易获得高耐腐蚀熔覆层。

激光熔覆结合脱合金法制备纳米多孔锰涂层的研究

通过激光加工结合电化学腐蚀脱合金法,成功实现了纳米多孔涂层的制备。首先在45#钢表面制备了成形良好、稀释率低的Cu-Mn合金熔覆层。采用激光快速重熔工艺对初始材料组织进行细化,并对不同微观组织的合金涂层进行脱合金处理。研究表明,通过电化学腐蚀工艺的选择与优化,使惰性元素Cu优先溶解,成功实现了纳米多孔Mn涂层的制备。初始材料组织的细化与成分的均匀化显著提高了Cu-Mn合金涂层的纳米多孔成形能力。优化工艺条件下,纳米多孔Mn涂层呈现出三维连通的网状多孔结构特点,多孔结构厚度达到2μm。

铝合金表面激光冲击纳米WC颗粒注入强化研究

发展了一种新的强化方法基于激光冲击的纳米颗粒注入强化,即利用激光冲击产生的GPa量级压力将预置的纳米WC颗粒注入铝合金表面实现复合强化。激光冲击强化技术利用光致冲击波作用材料表面,引入残余应力,提高材料表面性能。作为一种冷加工手段,这种方法避免了铝合金常规热强化方法容易产生的低熔点元素烧损、气孔、裂纹等缺陷,也避免了常规添加纳米材料强化时纳米颗粒由于熔点较低所造成的熔化凝固而失去纳米特性的问题。研究了激光冲击纳米WC颗粒的工艺、参数影响,复合强化层的硬度、残余应力和摩擦学性能等。研究表明,激光冲击注入WC纳米颗粒增强复合涂层表面硬度相对初始状态提高了20%,表面残余应力状态由拉应力状态转变为压应力状态,其耐磨性是原始铝合金的5倍,是单纯激光冲击的1.5倍。

瓦楞辊高耐磨激光熔覆颗粒增强铁基复合涂层

瓦楞辊现有强化方式如中频淬火、氮化、镀铬、激光相变硬化和喷涂碳化钨在寿命、成本、工艺稳定性及可再修复性方面存在一定的局限性,而采用激光熔覆的方法对瓦楞辊进行强化及修复可以在一定程度上弥补传统方法的劣势.针对瓦楞辊工况下强烈的低应力干摩擦磨粒磨损,采用专门研制的抗磨粒磨损粉末材料THW-64,通过工艺优化,在瓦楞辊齿表面激光熔覆制备厚度大于0.4 mm的耐磨涂层,研究瓦楞辊激光熔覆强化涂层的组织及性能.熔覆层无裂纹、与基体呈牢固的冶金结合,涂层组织为亚共晶基体上弥散分布着大量原位生成的复合碳化物颗粒,平均显微硬度915HV0.2.摩擦学对比实验证明复合涂层耐磨粒磨损的性能明显改善,工业应用表明激光熔覆强化的瓦楞辊使用寿命较激光相变硬化有显著提高.