激光熔覆生物陶瓷涂层化学冶金反应研究

研究了激光熔覆钛合金表面获得生物陶瓷涂层的化学冶金反应过程，用X-ray衍射和能谱分析方法检测了生物陶瓷涂层和涂层与界面的物相和成分分布．结果显示涂层内和涂层与基材间出现了新相，这表明其中发生了复杂的化学冶金反应．适当的激光熔覆工艺、涂层及基体的物性三者确定了化学冶金反应发生的各种条件．在这些条件作用下，涂层内合成了具有生物活性的钙-磷陶瓷，形成了牢固的界面．     

激光熔覆陶瓷涂层技术研究

本文阐述了激光熔覆的相关理论,对熔覆层质量影响因素以及激光熔覆陶瓷涂层存在的主要问题及可采取的措施进行了分析,展望了激光熔覆陶瓷涂层技术在工业上的应用前景。     

激光熔覆Ni基涂层的稀释区与熔覆区界面形态及组织

在Ti6Al4V合金表面进行了激光重熔NiCrBSi/TiN，NiCrBSi/TiC喷涂层实验，利用扫描电镜和X射线衍射仪等手段对稀释区与熔覆区界面进行了观察。结果表明：NiCrBSi／TiC重熔层的稀释区与熔覆区界面平直，而NiCrBSi／TiN重熔层的稀释区与熔覆区的界面不复存在，是共晶组织和颗粒组织的混合区。分析认为，[C]、[N]活性原子在高温流动熔体内的不同行为，强烈地影响稀释区与熔覆区的界面性质。NiCrBSi／TiC、NiCrBSi／TiN激光重熔层中稀释区与熔覆区界面TiC和TiN相的形成，遵循化学反应的基本规律，即电负性原则。     

激光熔覆TiN金属陶瓷涂层的微观组织

采用CO2激光在TC4合金表面熔覆TiN—Ti和TiN—NiCrBSi金属陶瓷涂层，利用XRD和SEM等分析了熔覆层的微观组织，测试了熔覆层的硬度，结果表明：在TiN—Ti激光熔覆层中，表层TiN颗粒全部溶解，底层TiN颗粒部分溶解，熔覆层的组织是在α—Ti基体上分布着TiN树枝晶和TiN颗粒，熔覆层的显微硬度在400～700HV之间；TiN—NiCrBSi激光熔覆层的组织γ-Ni树枝晶和TiN颗粒等相组成，显微硬度在900-1200HV之间；熔覆层与基材结合区为TC4合金和Ni基合金的混和凝固区，呈现树枝晶和胞状晶形态，显微硬度在600～650HV之间．     

钛基体激光直接熔覆ZrO 2涂层实验研究

采用激光同轴送粉工艺在钛基体上直接熔覆ZrO2陶瓷涂层,研究不同工艺参数对单道熔覆层熔覆质量的影响规律;采用光学显微镜观察陶瓷涂层的微观组织,并采用电子探针技术分析基体和ZrO2陶瓷结合区成分分布;利用XRD分析激光熔覆前后ZrO2陶瓷物相变化情况.结果表明:在一定的功率范围内,熔覆层宽度受激光功率的影响不大,熔覆层高度和基体熔化深度随工艺参数的变化呈现一定的规律性;ZrO2和Ti基体结合区形成很好的成分梯度渐变过渡,陶瓷微观组织为细小的枝状晶组织;激光熔覆ZrO2陶瓷后,单斜相(m相)衍射峰强度相对减弱.     

激光熔覆金属合金和WC复合涂层及其应用

为了改善机械零件的表面性质,利用２ｋＷＣＷＣＯ２激光在金属或零件表面熔覆０．１０～１０．００ｍｍ的金属合金和ＷＣ复合耐磨涂层;并研究了其微观结构和硬度分布与熔覆工艺的关系;为了减少和避免耐磨涂层发生裂纹而设计了具有硬质相分布的“梯度涂层”,或在硬质表层和基体之间增加具有良好韧性的“过渡层”,获得了无缺陷,与基体冶金结合的优质涂层。在一些磨损零件的激光熔覆修复中,可延长使用寿命２～３倍以上。     

激光熔覆原位析出Ni-Fe-Ti-B复合涂层组织结构研究

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,在45#钢基体表面得到了激光熔覆原位析出的Ni-Fe-Ti-B复合材料涂层.涂层中的粘结金属基体为γ-(Ni,Fe)和Nihcp,原位弥散析出相为呈现出颗粒状、细条状等分布的稳定相TiB2、Ni4B3及亚稳定相Ni2B、(Fe,Ni)3B型化合物.前两者已经细化成为纳米晶,而后两者晶粒度相对较粗.γ-(Ni,Fe)是稳定的Ni、Fe固溶体,而Nihcp形成于基体金属内部的堆垛层错作用;原位析出相产生于激光熔覆过程中涂层表面发生的原位燃烧反应或合金系快速凝固过程中的低熔点共晶作用.在基体与析出相的界面上存在高密度位错堆积,从而引起基体金属亚结构细化.     

激光表面熔覆陶瓷涂层的材料体系及熔体对流模型

本文系统论述了当前激光表面熔覆陶瓷涂层研究中几种较为常用的涂层材料，介绍了目前已取得的一些研究性成果以及仍需要解决的问题；并对激光熔池中熔体的对流模型作了具体阐述。     

高温合金激光表面熔覆钴基合金涂层组织与耐磨性能

研究了高温合金ＧＨ３３上激光熔覆钴基合金涂层的组织与耐磨性能。结果表明,涂层与基材之间形成紧密的冶金结合,基材对涂层的稀释度较小;Ｘ射线衍射分析可知涂层基体组织为α－Ｃｏ枝晶,枝晶间为α－Ｃｏ＋Ｃｏ２Ｂ共晶以及Ｍ２３（ＣＢ）６、Ｍ６Ｃ等多元复杂共晶组织;涂层中硬度分布均匀,最高硬度为Ｈｖ０．０２７６６;涂层耐磨性能较基材提高了２倍。     

高温合金激光熔覆涂层中裂纹防止方法的研究

高温合金激光熔覆铁基合金过程中容易在涂层与基材的结合处形成缺陷和开裂。通过选择合理的涂层合金配方及工艺参数,增设韧性良好的过渡层,并加入2wt/％的稀土氧化物,获得了无裂纹缺陷,显微组织均匀,并具有硬度平缓过渡的优质熔覆层。     

激光熔覆技术在工业中的应用

对激光熔覆的理论研究、工艺及其组织性能研究、应用研究三方面作一介绍,并指出今后的发展方向.     

CeO2对激光熔覆生物陶瓷涂层组织形貌的影响

采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金基体上制备生物陶瓷复合涂层,研究稀土氧化物CeO2的加入对生物陶瓷涂层组织的影响.结果表明,CeO2对合成HA、β-Ca3(PO4)2和其它钙磷基活性生物陶瓷具有明显的催化作用,且可抑制基体元素对表层组成的干扰;改善熔覆层的组织,使其均匀化,细化;熔覆层与基体结合紧密,能实现良好的冶金结合.     

TC4表面激光熔覆硬质涂层的制备与分析

为解决TC4钛合金硬度低、耐磨性差等缺点,利用激光熔覆技术,采用4 kW大功率Laser4000半导体激光器,在TC4表面制备了以HfC、TaC和ZrC等比例三元陶瓷相（比例分别为0%、5%、10%、15%）为增强相的钛基硬质涂层。熔覆结束后对熔覆件进行切割、打磨、抛光和腐蚀制备金相试样,利用电子显微镜（EM）、扫描电镜（SEM）、EDS能谱仪、X射线衍射仪（XRD）等试验手段对不同材料组分的熔覆涂层进行了宏观形貌、微观组织和性能的对比分析;利用TH120A里氏硬度计测熔覆层的宏观硬度值,利用Qness型号维氏显微硬度计分析熔覆试样截面微观硬度变化规律。研究结果表明：三元陶瓷相的添加,使熔覆层与基材形成了良好的冶金结合,并且基材与熔覆层有着明显的平滑的分界线;熔覆层主要由α+β针状马氏体基体及析出的棒状和块状α相组成,其中添加质量分数为15%的三元陶瓷增强相的涂层熔覆层由块状晶组成,且晶粒最为粗大,添加质量分数为5%和10%的三元陶瓷增强相的涂层,棒状和块状的α相尺寸明显变小,晶粒明显被细化,组织更加均匀致密;熔覆层柱状和块状α相的主要成分为Ti以及微量的Al、Zr、Hf和V元素,涂层...     

激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5合金涂层制备及其组织性能

采用激光熔覆方法制备AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层,研究了激光工艺参数对涂层成形及组织性能的影响。结果表明：激光功率为3.5 kW,扫描速度为300 mm/min,光斑直径5 mm时,单道熔覆涂层表面成形性最好。熔覆层主要为BCC结构固溶体,并且有Al80Cr13Co7和Al95Fe4Cr复杂相析出,涂层平均硬度已达到989 Hv。     

铜板上激光熔覆制备Co-Ni-Cu梯度涂层

用10 kW CO2激光器,通过优化激光快速熔覆工艺参数,先在铜合金上制备镍基韧性过渡层,再在其表层采用同步送粉工艺,在上述镍基涂层表面制备了结合良好且组织细小致密、无缺陷的钴基合金涂层,成功制备了Co-Ni-Cu梯度涂层.铜基体-镍基过渡层-钴基工作层的成分、组织和热物理性能呈现梯度分布,使熔覆过程中的热应力被缓解,完全避免了裂纹的产生.M7C3和M23C6型碳化物及钴基固溶体的形成使钴基工作层显微硬度高达655 HV,是铜合金硬度(90 HV)的7.3倍,而且从铜合金基体至镍基过渡层再到钴基工作层,显微硬度也呈梯度平缓增大,因此涂层具有无裂纹、内韧外硬的特性.     

基于激光熔覆技术的风机轴颈表面修复

采用基于激光熔覆的方法实现了大磨损量的风机轴颈的修复.为了表征修复效果的优劣,对熔覆层的微观组织进行了测试,结果表明其微观组织多为等轴晶,在结合面位置有少量的枝晶,熔覆层和基体结合比较紧密,界面分明,形成了较好的冶金结合.显微硬度测试结果表明熔覆层的硬度较高,且只在一定范围内波动.而在过渡区显微硬度急剧下降,基体处显微硬度较低.试验结果表明激光熔覆技术可实现大磨损量轴颈的修复,修复表面组织细密、硬度高,且具有较高的耐磨性.     

激光熔覆技术在TRT透平机转子修复上的应用

介绍激光熔覆技术的原理和特点,以及应用此技术修复腐蚀磨损的MPG7.6-2611160型TRT透平机转子过程的经验。     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的微观组织

在TC4合金表面进行了激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的试验,利用扫描电镜,电子探针和X射线衍射仪等对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度,结果表明,激光熔覆涂层的组织是在初晶γ-Ni和γ-Ni与Ni3B等相组成的多元共晶基底上分布着TiB2 和TiC颗粒,熔履层的显微硬度在HV900－1100之间,比基体钛合金提高了3－4倍。     

钢表面激光熔覆TiC_P/Fe基合金复合耐磨涂层

在２０钢表面用激光束熔覆了ＴｉＣ颗粒与Ｆｅ基自熔合金复合耐磨涂层。对涂层的组织、化学成分、硬度及耐磨性进行了分析。结果表明，熔覆层主要由γ－Ｆｅ，α－Ｆｅ（马氏体）和ＴｉＣ颗粒组成。为获得平整而无裂纹的表面复合涂层，随预涂覆层的ＴｉＣ量的增加，所需激光能量密度提高，复合涂层的硬度及耐磨性也随之增加。     

碳化物/Ni基合金复合涂层激光熔覆工艺优化

用粉末预置法研究了激光熔覆Ｎｉ基合金涂层以及３０％（ｖｏｌ）ＴｉＣ、ＷＣ和ＳｉＣ颗粒分别增强Ｎｉ基合金复合涂层的工艺优化方法．熔覆工艺效果可根据涂层稀释率和表观质量来评价,考虑熔覆工艺的宽容性和涂层凝固组织的细化程度,每类涂层都存在一个最佳功率密度范围．