镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

斜齿轮激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

采用激光熔覆技术在斜齿轮钢表面制备Fe基熔覆层.通过光学显微镜、显微硬度计对熔覆层进行金相组织与显微硬度分析,采用磨损机对熔覆层和基材进行摩擦实验.结果表明:当激光功率为750W,送粉速率为20g/min,扫描速度10mm/s,离焦量为16.4mm时,铁基熔覆层与基体结合界面有明显的白亮带,激光熔覆效果较好,熔覆层的显...     

稀土CeO_2对镍基纳米Al_2O_3激光熔覆复合涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在45钢基体上制备了不同CeO2含量的镍基纳米Al2O3复合涂层,对熔覆层进行了微观组织分析和显微硬度测试。结果表明,随着CeO2含量的增加,熔覆层组织由亚共晶向共晶组织转变;加入1.0%CeO2对镍基纳米Al2O3熔覆层的组织起到明显的细化和净化作用,枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,熔覆涂层的显微硬度值比未加稀土的涂层提高了60-95HV0.2。     

碳化钨对激光熔覆高熵合金的影响

为了获得高性能的涂层材料,采用激光熔覆的方法,在Q235钢基体上制备了FeSiCrCoMo高熵合金涂层, 并研究了WC对高熵合金涂层的组织和性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、磨损试验机分别研究了添加WC前后涂层的微观形貌、相结构、硬度及磨损性能。结果表明：高熵合金FeSiCrCoMo涂层组织为粗大枝状晶,主要由BCC相和金属间化合物构成,添加WC后,涂层中形成了致密细小的胞状晶,同时BCC相增多,金属间化合物明显减少;添加WC后涂层的硬度明显增强,平均硬度提升了23%,涂层表面平均硬度达到了687 HV0.2;WC的添加使得涂层的摩擦系数减小,磨损率减小,耐磨性能提高。     

电磁搅拌辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗热腐蚀性能

在激光熔覆制备钻基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr_2 O_3及Co Cr_2 O_4尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl~-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。     

钛合金表面激光熔覆TiC_p/Ni基合金复合耐磨涂层

采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备TiC颗粒增强的Ni基合金复合材料涂层,测试了熔覆层的硬度和滑动摩擦磨损性能,分析了熔覆层的强化机制。结果表明,熔覆层中存在颗粒强化、固溶强化和细晶强化等多种强化作用,熔覆层的显微硬度达HV900～1100,耐磨性能比TC4合金显著提高。     

激光熔覆中同轴粉末流温度场的数值模拟

在激光同轴送粉熔覆中,由于激光与粉末流相互作用,粉末流整体温度分布直接影响激光熔覆的质量.基于非预混燃烧模型,将激光相处理为连续性介质,粉末颗粒相看作离散相物质,建立了激光作用下粉末流的质量、动量和能量方程.用Fluent软件进行了不同激光功率和粉末流速度条件下粉末流整体温度场数值模拟,讨论了各种参数对温度场分布的影响.为了验证该模型的准确度,利用CCD比色测温方法测量了粉末流整体温度场分布.结果表明,数值模拟与CCD检测结果具有良好的一致性,数值模拟结果对激光熔覆具有指导意义.     

激光熔覆损伤定量评估研究

通过激光熔覆实验、金相实验、残余应力检测及熔覆试件静拉伸实验,研究了激光熔覆试件机械性能的变化规律.实验发现熔覆试件重熔区有粗大的魏氏体组织产生,熔覆过程在熔覆试件内引入残余拉应力,熔覆试件抗拉强度相较于基体试件有一定程度的降低,熔覆试件伸长率相较于基体试件而言有大幅降低,实验结果表明熔覆试件的各类机械性能较基体材料而...     

铁基合金激光熔覆层的高温磨损性能

 为提高40Cr钢表面耐磨性,采用预置激光熔覆法在40Cr基体表面制备Fe基涂层,利用HT-500摩擦磨损实验机测定干摩擦条件下,基体和熔覆层的摩擦因数随温度变化的规律。利用表面粗糙度轮廓仪测量磨痕的深度和宽度,SEM观察熔覆层以及磨痕的显微组织形貌,使用HV-1000型显微硬度仪检测基体和熔覆层结合部分的硬度。研究结果表明:熔覆层平均显微硬度值达到373.8HV(0.2);显著高于基体硬度198.4HV(0.2)。在干摩擦条件下,随着温度升高,磨损过程逐渐变平缓,平均摩擦因数降低,磨损率增加,耐磨性下降;在350~400 ℃之间,熔覆层磨损性能优于基体。     

铁基合金激光熔覆层的高温磨损性能

为提高40Cr钢表面耐磨性,采用预置激光熔覆法在40Cr基体表面制备Fe基涂层,利用HT-500摩擦磨损实验机测定干摩擦条件下,基体和熔覆层的摩擦因数随温度变化的规律。利用表面粗糙度轮廓仪测量磨痕的深度和宽度,SEM观察熔覆层以及磨痕的显微组织形貌,使用HV-1000型显微硬度仪检测基体和熔覆层结合部分的硬度。研究结果表明:熔覆层平均显微硬度值达到373.8HV(0.2);显著高于基体硬度198.4HV(0.2)。在干摩擦条件下,随着温度升高,磨损过程逐渐变平缓,平均摩擦因数降低,磨损率增加,耐磨性下降;在350~400 ℃之间,熔覆层磨损性能优于基体。     

激光熔覆Al+SiC涂层对镁合金表面耐磨性能的改性

通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明:Al+SiC涂层主要由SiC,β-Mg_(17)Al_(12)及Mg和Al相组成,激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构,且随着SiC质量分数的增大,树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底,并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大,SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度,达到180 HV,然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明,复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg_(17)Al_(12)相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性,其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少,SiC质量分数在20%~30%时熔覆层具有最好的耐磨性。     

激光熔覆Al+SiC涂层对镁合金表面耐磨性能的改性

通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱（EDS）和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明：Al+SiC涂层主要由SiC,b-Mg17Al12及Mg和Al相组成,激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构,且随着SiC质量分数的增大,树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底,并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大,SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度,达到180 HV,然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明,复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg17Al12相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性,其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少,SiC质量分数在20%～30%时熔覆层具有最好的耐磨性。     

送粉角度对激光熔覆铁基复合涂层形状特征的影响

通过分析激光熔覆过程中光束、粉末和熔池间的作用机理,建立了送粉式激光熔覆材料有效利用率的数学模型,在此基础上推导了送粉角度与工艺参数之间的定量关系式,并计算了不同送粉角度下的熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积。结果表明,在熔覆工艺参数不变的条件下,理论计算的熔覆材料有效利用率、熔覆层高度和横截面积均随送粉角度的增加而增大,且均高于实验检测值。激光熔覆过程中,由于粉末烧损和机械损失,使熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积随送粉角度变化出现最大值,理想送粉角度为60。     

送粉角度对激光熔覆铁基复合涂层形状特征的影响

通过分析激光熔覆过程中光束、粉末和熔池间的作用机理,建立了送粉式激光熔覆材料有效利用率的数学模型,在此基础上推导了送粉角度与工艺参数之间的定量关系式,并计算了不同送粉角度下的熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积。结果表明,在熔覆工艺参数不变的条件下,理论计算的熔覆材料有效利用率、熔覆层高度和横截面积均随送粉角度的增加而增大,且均高于实验检测值。激光熔覆过程中,由于粉末烧损和机械损失,使熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积随送粉角度变化出现最大值,理想送粉角度为60。     

多道时间谱仪测量光速

介绍了多道时间谱仪的时间幅度变换原理，描述了谱仪的调试和主要指标的测定，并应用多道时间谱仪测量了光速．     

基于能量法的激光熔覆构件疲劳寿命评估研究

激光熔覆零件疲劳寿命评估一直是制约激光熔覆技术在工程中推广应用的一个重要因素,现有研究多为试验研究,缺乏理论分析。为量化评估激光熔覆试件的疲劳寿命,并确定熔覆过程的最优速度参数,采用能量法,综合考虑相变及熔覆过程能量变化规律,建立了激光熔覆构件疲劳寿命评估模型,模型计算结果和试验结果基本吻合。评估模型计算结果表明采用同步送粉法,激光功率、光斑直径及送粉速率一定的情况下,V是180mm/min时为最优参数。     

激光熔覆硬质合金强化化纤切断刀的研究

在机械压制法预置硬质合金WC/Co粉末的条形55Si2Mn弹簧钢上,用激光熔覆方法制备了化纤切断刀.调整熔覆层粉末配方中Al、TiC的加入量,结果表明加适量的Al粉能有效地抑制气孔,加TiC粉末能提高熔覆硬度.通过优化激光熔覆工艺参数,得到了无气孔缺陷、组织性能良好、硬度达到HV0.21250的激光熔覆层,达到了化纤切断刀的性能要求.     

激光加工技术——激光熔覆

 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于80年代,可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗,适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件,具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大,经济效益可观,所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力,物力,财力等进行研究。     

Cr对TiC-VC增强铁基熔覆层耐蚀性及耐磨性的影响

通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析,研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆层中物相主要为α-Fe,TiC,VC和TiVC2。随着Cr加入量的增加,伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现,且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布。熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势。熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性。当添加质量分数为3.0%的Cr时,熔覆层硬度高达1090HV0.2,且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26;当添加质量分数为9.0%的Cr时,所得熔覆层的耐蚀性最好,约为不添加Cr时的3.26倍。     

Cr对TiC-VC增强铁基熔覆层耐蚀性及耐磨性的影响

通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析,研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响。结果表明：熔覆层中物相主要为-Fe,TiC,VC和TiVC2。随着Cr加入量的增加,伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现,且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布。熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势。熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性。当添加质量分数为3.0%的Cr时,熔覆层硬度高达1090HV0.2,且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26;当添加质量分数为9.0%的Cr时,所得熔覆层的耐蚀性最好,约为不添加Cr时的3.26倍。