激光表面快速熔凝过程中熔区组织重构

利用晶体生长的最小过冷度判据,对单晶合金激光重熔区组织的生长速度进行了分析,建立了枝晶尖端生长速度与激光束扫描速度和固液界面前进速度的关系.根据此分析对熔池进行了重构和预测,发现激光熔池中枝晶组织的生长方向强烈地受基材晶粒取向和激光束扫描方向的影响.枝晶生长条件下,择优取向对枝晶生长方向的影响要较热流的影响大.理论预测与实验结果相吻合.     

激光超高温度梯度快速定向凝固研究

研究了激光重熔工艺参数对三种不同成分的Cu Mn合金重熔区微观组织生长方向的影响。结果表明 ,熔池中微观组织的生长方向强烈地受激光工艺参数 (激光输出功率和扫描速度 )和合金成分的影响。通过选择合适的工艺参数 ,实现了与Bridgman法类似的超高温度梯度快速定向凝固 ,其温度梯度可高达 10 6 K m ,速度可高达 2 4mm s。利用激光表面熔凝技术实现超高温度梯度快速定向凝固的关键在于 :1)在激光熔池内获得与激光扫描速度方向一致的温度梯度 ;2 )根据合金凝固特性选择适当的激光工艺参数以获得胞晶组织。     

4Cr5MoV1Si钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文研究了4Cr5MoV1Si钢表面经连续CO2激光快速熔凝处理后的显微组织.结果表明,熔凝区为外延生长的细小胞状晶和胞状树枝晶,成分均匀,碳化物全部熔化,消除了夹杂物,其组织为马氏体,且其中的板条马氏体数量较该钢普通淬火的多.     

激光表面熔凝CuCr50粉末冶金材料

使用额定功率为９ｋＷ的连续ＣＯ_２激光在熔渗ＣｕＣｒ粉末冶金料片表面进行原位熔凝合金化,结果表明,２至３ｍｍ厚的ＣｕＣｒ５０合金层内显微组织显著细化,ＣｕＣｒ组元分布均匀,熔凝层的硬度明显高于同组成的粉末冶金材料。这种具均匀细小的显微组织的ＣｕＣｒ５０合金触头工作表面有列高的机械和电器性能。     

激光合金表面改性组织的超塑扩散连接特性

将激光表面改性技术和超塑扩散连接技术相结合,提出了一种新的连接技术,在不影响材料整体性能条件下,在材料拟连接表面获取细小的结晶组织,实现了低温、少时和高质量的材料固态连接,对γ-TiAl基合金进行了激光表面快速熔凝处理,原位观察了处理后组织在不同温度保温过程中的组织转变,探讨了不同温度热处理对转变速度的影响和激光表面快速熔凝处理后枝晶组织的细化机制,γ-TiAl基合金激光快速熔凝组织的超塑连接规律.研究表明,激光处理后试样表面熔凝区的组织主要为胞状枝晶组织,经后续热处理可转变为细小的等轴晶粒组织,形成了良好的超塑连接条件.利用该表面组织对试样进行超塑扩散连接,探讨了连接温度、压力和时间对连接效果的影响.表面细化组织试样与整体细化组织试样的超塑连接具有基本相同的连接规律.实验结果表明,在连接温度900℃,连接压力60 Mpa,连接时间1 hr条件下,可以实现试样的超塑扩散连接.(OE20)     

激光熔凝不锈钢的组织和综合性能

为探究激光熔凝工艺对不锈钢表面综合性能的影响,本课题组选用LDF 4000-40型激光器对0Cr17Ni12Mo2不锈钢表面进行处理,并采用光学显微镜、电子显微镜、能谱扫描仪、显微硬度计、电化学分析仪及磨损试验机等对其微观组织与性能进行表征.结果 表明:由于不同区域的传热、散热差异,激光熔凝组织与基体的界面呈波浪形,强化区的表层为等轴晶,中部为等轴晶和柱状晶,边缘区域为平面晶,且强化区的碳元素、铁元素及铬元素存在扩散现象;由于激光熔凝细化了微观组织,强化层的最高硬度约为基体最高硬度的1.5倍;与基体相比,强化层的耐蚀性更好,但强化层一旦发生腐蚀,其腐蚀速率比基体高;由于晶粒细化及硬度增加等原因,强化层的摩擦因数(0.29)低于基体的摩擦因数(0.35),且磨损机理为磨粒磨损.     

铝硅合金激光熔凝处理后的电化学腐蚀现象

利用２ｋＷＣＯ２激光器对不同合Ｓｉ量的ＡＩ－Ｓｉ合金进行了搭接扫描熔凝处理，通过ＳＥＭ和ＴＥＭ对激光熔凝处理后Ａｌ－Ｓｉ合金的组织结构进行了观察，通过测定在不同介质条件下的阳极极化曲线，讨论了激光熔凝处理对ＡＩ－ｓｉ合金耐蚀性的影响。结果表明，激光处理可改善Ａｌ－Ｓｉ合金在１０％Ｈ２ＳＯ４和１０％ＨＮＯ３溶液中的耐蚀性，而对Ａｌ－Ｓｉ合金在１０％ＨＣｌ和５％ＮａＣｌ溶液中的耐蚀性没有明显的促进作用。     

热处理对FGH95合金激光成形定向凝固显微组织的影响

本文利用高温合金FGH95在定向凝固单晶合金DD3基材上进行激光多层涂覆实验,得到了具有细小定向凝固柱状枝晶组织的试样。对激光金属成形定向凝固试样进行了标准热处理,深入研究了热处理前后凝固显微组织的变化规律。研究发现,处理前涂层中的组织为白色的枝晶干和黑色的枝晶间交替排列,枝晶一次间距约为10μm,处理后看不出明显的枝晶间与枝晶干分界,只是基体上弥散沉积了白色的富Nb块状碳化物,枝晶间和枝晶干区域在处理前所存在的尺度大小和形态迎然不同的γ′相在处理后尺度分布变得均匀。各合金元素经热处理后,偏析现象均有不同程度的减轻。     

K418合金激光熔覆Ni-Cr-Ti-Al涂层的组织研究

采用机械球磨法获得混合均匀的Ni-Cr-Ti-Al熔覆材料;并利用CO2激光器在K418镍基高温合金表面制备了不同化学成分的Ni-Cr-Ti-Al涂层;采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等手段探讨了不同成分涂层与基体合金的结合情况。分析比较了Ni,Ti和Al含量对熔覆涂层的组织特征的影响。结果表明,在熔覆过程中,Ti,Al合金元素与Ni相互作用将形成Ni2TiAl,Ni3(Al,Ti),Ni3Ti和NiAl金属间化合物相;Ni-Cr-Ti-Al熔覆涂层以Ni3(Al,Ti)相形成的枝晶组织为主,Ni2TiAl,Ni3Ti及NiAl相分布在Ni3(Al,Ti)枝晶间;其中,Ni66.11Cr7.35Ti14.39Al12.15熔覆涂层形成了TiAl合金与K418合金之间成分和性能的良好过渡,为实现TiAl合金/K418合金异种合金间的扩散连接提供了良好的组织基础。     

AM50镁合金表面激光熔凝层的组织与耐蚀性能

采用CO2连续激光对AM50镁合金表面进行熔凝处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对熔凝层的组织与成分进行了分析,通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和浸泡实验对激光熔凝层的耐蚀性能进行了检测。激光熔凝处理使镁合金的组织得到高度细化,组织与成分分布更加均匀,β相减少,Al及杂质元素的固溶度增加。极化曲线测试结果表明,激光熔凝表面的腐蚀电位较未处理试样提高了37mV,阳极腐蚀电流密度约降低了一个数量级;浸泡实验结果显示,激光熔凝表面腐蚀坑的出现时间和扩展速率明显慢于未处理试样,激光熔凝处理使镁合金的耐蚀性能有了明显提高。     

激光重熔镍基合金火焰喷焊层组织及性能

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析不同激光工艺参数重熔后的Ni基合金火焰喷焊层及其经不同温度回火处理的显微组织和相组成,并进行了显微硬度和耐磨性测定.试验结果表明,重熔喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)固溶体和Cr23C6,Cr7C3,Cr2B,Cr2B,Fe3B,Fe2B等组成,与火焰喷焊层相比,显微组织得到进一步细化,硬度和耐磨性都有较大幅度的提高.在相同工艺条件下,激光扫描速度愈快,显微组织愈敛密、细小,硬度和耐磨性愈好,但重熔喷焊层的熔深较浅;不同激光工艺参数的重熔喷焊层,经不同温度回火后,硬度都得到了进一步的提高;扫描速眨为360 mm/min,经600 C×3 h回火后的重熔喷焊层硬度相比为最高.采用合适的激光重熔处理工艺及随后的热处理,或使Ni基合金火焰喷焊层进一步强化,使用性能得到进一步改善.     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

Cr12激光表面熔凝处理的组织和性能研究

采用CO2 连续波工业激光器在Cr1 2钢表面进行了激光处理试验 ,利用光学显微镜、电子显微镜观察了激光熔凝处理后Cr1 2钢的组织 ,并比较了激光处理前后的耐磨性。结果表明 ,激光熔凝后获得超细化的枝晶组织 ,其组织为树枝状初晶A′和树枝间层片状共晶 (A′ +(Cr、Fe) 7C3 )。组织细化 ,奥氏体应力应变诱发马氏体转变 ,磨损中大量位错团的产生是激光处理后Cr1 2钢耐磨性提高的原因。     

激光熔覆钴基合金组织及其抗腐蚀性能

采用CO2 激光在 2Cr13不锈钢表面熔覆Co基合金 ,对熔覆层的组织结构及腐蚀性能进行了研究。结果表明 ,选择合适的激光辐照工艺参数 ,可获得性能优异的Co基合金熔覆层。熔覆层的组织为极其细密的枝晶组织 ,由于熔覆层富含Co ,Cr等合金元素 ,因而与 2Cr13不锈钢相比 ,同一电位下Co基合金在 2 3℃ 3 5 %NaCl盐溶液中腐蚀电流密度减小一个数量级。PbSO4盐热腐蚀试验结果表明 ,大量的Co ,Cr促进了CoO ,CoO·Cr2 O3致密保护膜的形成 ,因而熔覆层表现出优异的高温腐蚀性能。     

钒氮合金对激光熔覆钴基合金涂层组织和耐磨性的影响

利用5 kW CO2连续激光,在低碳钢表面熔覆钴基合金和添加钒氮合金的钴基合金涂层.采用光学显微镜(OP)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了熔覆层的显微组织和相结构;利用显微硬度计及滑动磨损试验机测试了熔覆层的硬度和抗磨损性能.结果表明,Co基合金涂层主要组成相为γ-Co与碳化物Cr23C6;加入钒氮合金后,出现了σ-FeV和VN等相,涂层凝固组织明显细化,熔覆层硬度提高,凡界面处硬度均比表层高;熔覆层的耐磨性随钒氮合金的加入及激光扫描速度的增加而提高,同时对熔覆层的磨损机制进行了分析.     

锰青铜表面激光熔覆镍基合金的微观组织

用Rofin-Sinar CW025 YAG激光设备,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆,获得了无气孔和裂纹缺陷的熔覆层.借助扫描电子显微镜(SEM,LEO 1450)、能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析.研究结果表明,激光熔覆层与C86300铜合金基体实现了良好的冶金结合,激光熔覆层组织主要是γNi,Cr7C3,Ni2B,Ni3B以及少量CrB2和Cr3Si,并且实现了主要元素(Cr,Fe,Ni,Cu和Zn)从基体到熔覆层的梯度分布.     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

添加Mn对激光制备Al1.3FeCoNiCuCr涂层组织和性能的影响

通过预置法实现在921A钢上激光熔覆制备高熵合金Al1.3FeCoNiCuCr涂层, 研究了以Mn为杂质元素时, 不同添加量对高熵合金组织、相结构和性能的影响。结果表明, 单纯Al1.3FeCoNiCuCr微观组织为简单的枝晶组织, 涂层仅由bcc相和fcc相组成, 没有金属间化合物。随着Mn的增加, Al、Ni和Cu的含量相应提高, Fe和Cr的含量则逐渐降低, 总体趋向于更加接近设计的成分;和所有其它元素不同之处是, Al明显偏析于枝晶内。XRD分析发现, bcc相的相对强度随Mn的增加而下降, 当Mn添加量达到w(Mn)＝3%时, bcc相基本消失。此外, Al1.3FeCoNiCuCr涂层显微硬度随着Mn含量的增加小幅降低, 当Mn添加量由0增加到w(Mn)＝4%时, 其平均显微硬度由HV0.2 581逐渐降低到HV0.2 547。     

Ti-6Al-4V合金的激光净成形制造及其显微组织

对Ti-6Al-4V合金的激光净成形制造进行了研究。实验过程在大气开放环境下进行，仅通过喷嘴吹氩气保护。结果表明，功率质量比对钛合金激光净成形件表面质量以及微观结构有着重要的影响。当功率质量比足够高时可以得到表面光洁度较好的成形件，微观分析显示，激光净成形钛合金的显微组织由细小的针状马氏体α和原始β组成，各层之间为致密的冶金结合。在功率质量比较高的情况下，可以得到柱状晶，反之则生成等轴晶。通过优化工艺参数得到表面质量较好的成形件，而且所制得的样品引入氮氧杂质元素含量较低，可见利用激光净成形技术可以在大气环境下制造出质量满意的钛合金零件。