Q355ND厚板窄间隙激光填丝焊接头组织及性能分析

为实现海上风电塔筒厚板焊接工艺开发与优化,以激光钝边打底焊接和窄间隙激光填丝焊接为出发点,探究高功率激光焊接技术在厚板焊接中的适用性。完成Q355ND低合金高强钢厚板的高效率焊接,获得25 mm厚板的优良焊接接头,焊缝成形美观,无焊接气孔、侧壁未熔合现象。焊缝主要由10 mm激光打底焊接和2道激光填丝焊接完成。填丝焊接的每层堆高分别为7.2 mm、7.8 mm,焊缝宽度为3.8 mm。利用光学显微镜、显微硬度计、电化学工作站对激光打底焊和窄间隙激光填丝焊焊缝中心、热影响区、母材进行显微组织、显微硬度及耐蚀性能分析。结果表明,激光打底焊接焊缝中心出现的柱状晶组织为铁素体和少量马氏体,热影响区组织为粒状贝氏体和马氏体,首道填丝与盖面填丝焊缝中心显微组织同为针状和块状铁素体,有少量贝氏体与块状铁素体相间分布,热影响区组织为板条马氏体和贝氏体。打底焊焊缝中心平均硬度最高为360.5 HV,填丝焊缝区域热影响区平均硬度最高为349.1 HV。焊接接头焊缝区域耐腐蚀性和耐点蚀性能优异且高于母材。

激光熔覆纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金磨损及腐蚀性能

采用激光熔覆技术在304不锈钢表层制备了纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备系统研究了涂层的组织形貌、相结构及元素分布;采用显微硬度计、摩擦磨损仪、超景深显微镜和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布、磨损特性及耐腐蚀性能。结果表明,类球形纳米级TiC与棒状微米级TiC沉淀相均匀分布在涂层bcc(B2)相基体中。添加TiC增强相后,AlCoCrFeNi高熵合金涂层的硬度比未添加TiC涂层的硬度提升了15%;表层磨损率及磨损后表面单位面积粗糙度(Ra)分别较AlCoCrFeNi高熵合金涂层降低了42%和18%,涂层中TiC增强相的弥散强化作用是涂层硬度、耐磨性提升的主要原因。添加TiC的AlCoCrFeNi高熵合金涂层较未添加TiC涂层的自腐蚀电流降低了约1个数量级,TiC增强相使涂层表面形成致密的钝化膜是其耐蚀性能好的主要原因。

不锈钢冷轧辊激光表面修复工艺研究

为了解决不锈钢冷轧辊表层经常出现的疲劳剥落或磨损,提升不锈钢冷轧辊表层硬度及耐磨性,在大量实验基础上研究了工艺参数对不锈钢冷轧辊表面激光熔覆层力学性能的影响。采用激光熔覆正交实验对304不锈钢表面进行熔覆,重点研究了激光功率、扫描速度、送粉速度和搭接率对熔覆层的影响,取得了304不锈钢表层搭接理想熔覆层的工艺参数,并对熔覆层的硬度和耐磨性能进行检测。结果表明,激光功率为1300 W、扫描速度为11 mm/s、送粉速度为1.4 r/min、搭接率为30%时熔覆层最高硬度高出基材硬度约500.00 HV0.2,摩擦磨损实验表明熔覆层耐磨性能明显提高,磨损10~4次熔覆层失重率仅为0.0165%。激光熔覆技术在一定范围内可以大幅度提升基材的硬度及耐磨性能,此实验结果可以为修复不锈钢冷轧辊提供工艺参考。

基于正交试验的3Cr14不锈钢激光熔覆工艺参数优化

为了研究3Cr14不锈钢表面激光熔覆431CO-M2合金粉末的最优工艺参数,基于正交试验设计,采用极差分析法,以稀释率、成型系数以及熔覆层的宏观硬度作为评价指标,研究激光功率、熔覆速度、送粉速度和保护气大小对熔覆层成型品质的直接影响,从而确定和筛选出最佳的激光熔覆成型工艺。结果表明对稀释率和成型系数的影响水平按从大到小排列依次为激光功率、熔覆速度、送粉速度以及保护气大小;对宏观硬度的实际影响按从大到小顺序排列依次为激光功率、送粉速度、熔覆速度与保护气大小;最终选择的工艺参数是激光功率1100 W,熔覆速度5 mm/s,送粉速度26 g/min,保护大小0.1 MPa,光斑大小为4 mm,载气量为13 L/min,离焦量为14 mm。在最优工艺参数下,熔覆层表面连续平坦,与基体结合度好,涂层的平均显微硬度为684.5 HV0.2,约为基体平均显微硬度的2.7倍,提高基体的硬度效果明显。