激光辅助低压冷喷涂石墨/铜基复合涂层研究

利用激光辅助低压冷喷涂技术在不同激光功率下制备石墨/Cu复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、图像分析软件ImageJ等,对复合涂层的截面形貌、表面形貌、微观组织、石墨含量以及元素分布等进行表征。结果表明：采用单一低压冷喷涂不能够形成连续的涂层,只能形成断续的点状物,而通过激光辅助低压冷喷涂可以实现石墨/Cu复合涂层的有效沉积。随着激光功率的升高,复合涂层的厚度和宽度均得到一定的提升,表面起伏以及涂层/基体的界面结合得到改善。在通过激光辅助低压冷喷涂所制备的复合涂层中,增强相石墨与黏结相Cu之间结合致密,但过高的激光功率容易导致增强相石墨烧蚀和黏结相Cu氧化的问题。     

基于BP神经网络算法的Ti-6Al-4V激光NiAl-VC合金化的工艺研究

为了进一步提高Ti-6Al-4V的性能,以满足其在工程中更广泛的运用,研究了在Ti-6Al-4V激光NiAl-VC合金化的工艺。以改变激光功率、激光扫描速度和粉末质量含量比例进行了工艺实验,采用BP神经网络(BP-NN)算法,建立了合金化层性能与工艺参数之间的关系模型,并通过验证实验表明预测效果良好,具有可行性。采用BP-NN算法进行了模拟实验,分析了不同工艺参数条件对合金化层深度、宽度、平均硬度、最高硬度的影响规律。本研究对Ti-6Al-4V激光NiAl-VC合金化的实践应用具有指导意义和参考价值。     

激光表面堆焊技术及其发展趋势

激光堆焊可以获得高性能(如耐磨性、耐腐蚀性能、抗氧化性能、热障性能、抗气蚀和冲蚀磨损等)的合金堆焊层,在工业应用上展现了广阔的应用前景。近十来年激光堆焊在材料表面处理方面倍受关注,主要是在于激光堆焊层与基体的结合为冶金结合,组织极细,覆层成份及稀释率可控,覆层厚度大,热变形小,易实现选区堆焊,工艺过程易实现自动化。激光堆焊技术已经在工业易损件修复、关键部件的强化等应用方面取得了一定的成果。就激光堆焊的基本原理、分类、堆焊材料、工艺特点、工业应用几个方面做了详细介绍,并就该技术应用存在问题、质量控制途径、今后发展趋势做了分析预测,为研究开发以及工业应用推广提供参考。     

基于绿色再制造的多层激光送丝堆焊

作为再制造工程的关键技术之一的激光送丝堆焊技术,在重要零件的修复中起到独特的作用,本文通过在45号钢上用大功率CO2 激光束和自动送丝机构进行激光堆焊工艺试验研究,就这一技术的特点、工艺控制方法以及组织性能等方面做了考察,结果显示:优化的工艺范围为比能量Es=100-130J/mm2、送丝速度应高于激光扫描速度(ΔV=1.5~2.5 mm/s);与氩弧堆焊相比激光堆焊层组织明显细化,硬度提高70%,过渡区狭小,激光堆焊层显维组织随Es增加而逐渐粗大,同时,热影响区易出现过热组织;激光堆焊层体现出良好的抗磨性能,比高速钢的耐磨性提高42.6%。     

超音速激光沉积技术:研究现状及发展趋势

超音速激光沉积(SLD)是新近发展起来的一种激光复合制造技术,该技术将激光辐照与冷喷涂相结合,利用高能激光束的热能与高速粒子动能的协同作用,实现了宽范围材料的沉积,并获得了特殊的微观组织和性能。结合本课题组在SLD领域的研究成果,从SLD原理、沉积材料范围、微观组织结构以及性能表征等方面综述了国内外的最新研究进展,从工艺探索、设备开发以及性能评估等方面对SLD技术未来的发展趋势和挑战进行了展望。     

表面预处理对超音速激光沉积Ti6Al4V涂层界面结合的影响（特邀）

以Ti6Al4V沉积层为基体,研究基体表面预处理对超音速激光沉积涂层/基体界面结合的影响。试验前,基体表面经过三种不同方式的预处理,分别为抛光、打磨和喷砂。利用X射线衍射仪和表面轮廓仪对基体表面的物相组成和粗糙度进行了分析,利用光学显微镜对涂层/基体界面结合进行了分析,利用单颗粒撞击有限元模型对颗粒与不同表面粗糙度基体的结合情况进行了分析。研究结果表明,打磨处理的基体由于表面生成氧化钛陶瓷相,涂层发生脱落。抛光处理的基体较喷砂处理的基体有更低的表面粗糙度,其涂层/基体界面结合更紧密。数值模拟表明,基体表面的起伏特征在颗粒/基体界面处促成温度和应变的不均匀分布,阻碍颗粒与基体间的紧密结合。     

基于激光作用的含CNTs复合涂层的摩擦磨损研究

碳纳米管具有超强的力学性能,极高的纵横比、高的化学和热稳定性及导电性,是制备复合材料的理想组元。本文采用大功率CO2激光器,以45碳钢为基体,制备了激光熔覆的CNTs复合涂层。研究了在激光作用下,工艺参数对涂层性能的影响,并对复合涂层进行了摩擦磨损试验。试验结果表明:经激光熔覆处理制备的CNTs复合涂层,其耐磨性能显著提高,磨损失重是未处理的38%,摩擦系数也显著下降,是未处理试样的37%。     

激光表面合金化工艺在割草机刀片中的应用研究

通过合金化技术对割草机刀片进行激光表面处理,观察其微观组织,并通过耐磨性能和实际装机实验等手段对比分析。结果表明,经过激光处理能使65Mn材料割草机刀片硬度提高一倍左右,耐磨性提高2倍左右,寿命提高一倍左右。     

Co/介孔WC激光复合涂层的显微结构与高温磨损性能研究

以H13钢为基体材料,以Co基合金和同粒径范围介孔WC的混合粉末为合金材料,采用半导体激光器在基体表面进行激光熔覆,通过介孔WC的特殊结构,获得均匀的高性能覆层。采用扫描电镜、能谱仪、X-射线衍射分析仪和显微硬度计研究熔覆层的显微组织、元素分布、相组成和显微硬度。利用高温磨损试验机对熔覆层在常温和高温下的磨损性能进行对比分析。结果表明,熔覆层主要由γ-Co以及碳化物硬质相WC、Cr3C2、(Cr,Co)23C6和Cr7C3组成。由于介孔WC颗粒对熔覆层的弥散强化和固溶强化的作用,激光熔覆层显微硬度比基体提高了2倍左右。在600℃高温下,由于碳化物硬质相的作用,熔覆层的高温耐磨性相比H13基体提高了3倍左右,熔覆层的高温磨损形式主要以氧化磨损为主。由于温度的升高,熔覆层表面形成氧化膜,从而对熔覆层进行有效保护,因此熔覆层的耐磨性随着温度的增加而提高。     

退火对激光熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆的方法在45#钢基体上制备了表面形貌良好的FeCrNiCoMn高熵合金涂层,为了研究该高熵合金涂层的抗高温软化性能,分别在550℃、700℃、900℃、1000℃、1160℃下对涂层进行了2h的退火实验。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别研究了涂层退火前后的微观形貌、相结构及显微硬度的变化。结果表明,熔覆态涂层组织为柱状树枝晶结构,主要由面心立方固溶体(FCC)和少量体心立方固溶体(BCC)构成,其平均显微硬度为540HV0.2。550℃、700℃、900℃退火后涂层的组织长大不明显,900℃退火后涂层BCC固溶体相衍射峰变得非常明显,1000℃和1160℃退火后组织逐渐长大,相转变为单一的FCC结构。合金涂层经过不同温度退火后,显微硬度呈现先增大后减小的趋势,在900℃退火后,涂层硬度最高为665HV0.2,说明该合金涂层在低于900℃时具有良好的抗高温软化性能。