激光熔覆涂层的组织特点与裂纹产生的机理探讨

碳钢、铸铁表面分别采用激光熔覆N i基、Fe基合金涂层,观察并分析了熔覆涂层界面及其显微组织和硬度特点,探讨了碳钢表面激光熔覆层裂纹产生的机理.     

激光熔覆Ni30WC合金粉末修补42CrMo钢的研究

作为高速列车车轴常用的原材料,42CrMo车轴钢在工作中,常因发生疲劳、拉伤断裂、局部磨损等问题而影响使用.为了延长工件使用寿命,在实验中利用激光熔覆技术修复其磨损失效区域,在功率850W,扫描速度8 mm/s的条件下,对车轴钢42CrMo熔覆Ni30WC镍基粉末,制备出与基体结合牢固的熔覆涂层.利用显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察涂层组织形貌,利用X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相组成,使用显微硬度仪测量涂层硬度.结果表明:在熔覆层中,主要形成WC﹑W2C﹑(Cr,Ni)和Ni C等物相,涂层与基体结合牢固,但存在明显的裂纹,孔洞等缺陷.涂层硬度显著提高,是基体硬度的3倍以上.     

激光熔敷耐磨梯度复合涂层的研究

利用激光熔敷方法在A3钢表面制备WC梯度涂层,并分析了涂层的微观结构、硬度及耐磨性.结果表明,涂层的组织为镍基固溶体加少量硼化物、碳化物及硬质相WC,其中WC颗粒的粒度及含量沿母材向表面方向呈梯度变化.涂层的硬度和耐磨性随着成分的变化而平缓变化,界面应力降低,涂层与基体结合牢固.     

激光熔敷耐磨梯度复合涂层的研究

利用激光熔敷方法在Ａ３钢表面制备ＷＣ梯度涂层，并分析了涂层的微观结构、硬度及耐磨性。结果表明，涂层的组织为镍基固溶体加少量硼化物、碳化物及硬质相ＷＣ，其中ＷＣ颗粒的粒度及含量沿母材向表面方向呈梯度变化。涂层的硬度和耐磨性随着成分的变化而平缓变化，界面应力降低，涂层与基体结合牢固。     

送粉激光熔覆温度场数值分析

在ANSYS平台上,建立了瞬态三维送粉激光熔覆熔池温度场的物理模型,对在特种钢材34CrNiMo为基材上进行Ni基粉末激光熔覆的过程进行了数值模拟.使用生死单元法来模拟熔覆粉末在熔池形成前后与熔池的交互作用,计算出了激光熔覆熔池的自由表面形状、熔池温度场.计算所得熔池截面形状与试验熔池截面形状基本吻合,证明所建立的瞬态三维激光熔覆熔池温度场的物理模型是正确合理的.     

热障涂层应力场的微拉曼光谱技术测试研究

采用等离子体喷涂工艺制备了热障涂层实验样品,在不同高温下进行热循环氧化实验。再应用微拉曼光谱法测量了热障涂层样品内残余应力场大小,并分析了试样尺寸、热处理温度和陶瓷涂层厚度对残余应力的影响。经历20次热循环氧化实验后,测得陶瓷涂层内残余应力由初始压缩应力值(-30~-20 MPa)逐渐变化到(-15~15 MPa),与文献[3~7]结果比较一致。最后,用扫描电镜观察了试样截面形貌的变化。     

贝氏体辙叉钢的激光熔覆研究

在辙叉用贝氏体钢表面进行激光熔覆镍基合金粉末(Ni625).结果表明,Ni625激光熔覆层的微观组织主要为树枝晶;Ni625熔覆层中主要为γ-(Fe, Ni)固溶体,以及增强相FeNi_3和(Cr, Fe)_7C_3;固溶强化和第二相强化,使得Ni625熔覆层的显微硬度高达608 HV_(0.1),是贝氏体基体硬度(320 HV_(0.1))的1.9倍,Ni625熔覆层的磨损性能是贝氏体基体的1.8倍.     

TiO2-CNTs/FeNi36激光熔覆复合涂层制备研究

采用激光熔覆技术制备了TiO2-CNTs/FeNi36复合涂层,研究了核壳式TiO2-CNTs增强体对激光熔覆复合涂层孔洞、微观结构和摩擦学性能的影响.结果 表明:核壳式TiO2-CNTs增强体的加入大大减小了复合涂层中孔洞数量和尺寸,有效抑制了涂层大孔洞的产生;增强体的加入没有改变因瓦合金基体物相组成,基体合金仍为[...     

U肋焊接残余应力数值分析

由于钢桥面板与U肋对接处经常发生疲劳破坏,对该结构进行数值分析研究。通过数值模拟对焊接结构的残余应力进行估算与分析,建立ANSYS有限元模型,采用生死单元技术及APDL循环模拟热源的输入。通过计算分析,得到结构温度场及应力场的变化过程与残余应力的分布情况。分析结果显示:钢桥面板与U肋间的焊缝区残余拉应力达到材料的抗拉强度屈服值,而焊接残余压应力相对较小。     

基于热-流耦合模型研究激光熔覆速度场影响机制全文替换

激光熔池内部熔体的对流状况会直接影响到熔覆层内气孔、裂纹和内部热应力等缺陷的形成,这些缺陷会显著影响熔覆层的服役行为,分析熔池内部的对流状况对控制熔覆层质量具有重要意义。通过构建激光熔覆过程的热-流耦合模型,并利用其模拟不同激光功率和送粉率下的熔覆过程,研究熔池深度和宽度,模型模拟了激光熔覆过程中工艺参数对熔池温度场及速度场的影响。结果表明：工艺参数中的激光功率、光斑半径和扫描速度的改变,均会明显影响熔池内熔体流速峰值和峰值上升速度,而送粉率对熔池速度场几乎无影响。此外,表面张力系数对熔池内熔体速度场也有影响,熔覆材料的表面张力系数为负值时,熔池内熔体从激光照射区域向两边流动,使得熔池变浅变深;而含S等活性元素的熔覆材料具有正表面张力系数,熔池内流体从熔池两边向中间流动,使熔池变深变窄;随着表面系数绝对值的增大,熔池内流体速度峰值也会随之增大。     

硼、稀土对铁基合金激光熔敷层性能的影响

采用B，Si,Cr提高激光熔敷层的硬度，采用稀土元素提高熔敷层的整体性能，对Fe-B-Si-Cr-Ni-RE系列铁基合金进行正交试验，通过熔敷层的硬度试验及组织分析，可以证明在铁基合金的激光熔敷中B和Si都有利于提高熔敷层的硬度；而B是最有利于提高熔敷层硬度的因素，在一定范围内，适量稀土元素的加入有利于提高熔敷层的综合性能。     

激光沉积涂层裂纹控制的研究进展

本文对激光沉积技术过程中涂层开裂的控制方法研究现状进行了综合评述,分析了目前涂层裂纹控制方法的特点。根据涂层开裂原因,将裂纹控制方法分为应力调控法、涂层强化法、强度和应力双控法,提出了复合激光沉积法将是涂层开裂控制的有效途径。     

基于ANSYS平台的堆焊热应力的动态模拟

建立适当的有限元模型，对平板堆焊过程中温度场、应力场的瞬态变化以及焊后的残余应力和变形进行动态模拟．利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现移动焊接热源的施加，并采用生死单元法模拟熔池金属的熔化和凝固．     

水工薄壁混凝土结构温控参数的敏感性分析

针对薄壁混凝土结构特点以及施工期易产生裂缝问题,阐述了温度应力是产生这类裂缝的主要原因,认为表面保温厚度、内部水管水温和浇筑温度是影响结构温度场应力场的主要因素.以实际工程为依托,结合混凝土温度场应力场的基本原理和水管冷却的精确算法,运用三维有限单元法对温控参数保温板厚度、水管水温和浇筑温度进行了敏感性分析,得出了不同温控参数的影响程度和特性.     

钢箱梁面板与U肋焊接残余应力的分布特性

为研究残余应力场对钢箱梁疲劳性能影响效应,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例,采用数值模拟的方法,研究了正交异性钢桥面板焊接全过程及残余应力分布特性,分析了板件参数对残余应力的影响效应,得到钢箱梁确定正交异性钢桥面板焊接残余应力分布的经验公式.研究结果表明:采用ANSYS热-结构弱耦合数值模拟方法可反映实际焊接过程中残余应力场的分布;焊缝区域残余应力峰值受板件参数影响较小,横向最大残余应力约为300 MPa;沿板厚方向焊接残余应力符合正弦分布,表明采用正弦函数作为其经验分布模型是可行的.      

采用间接耦合法分析斜拉桥索塔瞬态温度应力场

针对混凝土斜拉桥索塔,将以传热学原理为基础的温度场分析与采用有限元法的应力场分析间接耦合,准确分析了结构内瞬态温度场和应力场的分布。以实桥为例,求解了索塔上温度应力分布,表明：用有限元法求解瞬态温度场能准确模拟索塔的温度场分布;间接耦合法能准确、有效地处理温度-应力耦合问题,能将温度荷载与其他荷载作用应力场有效组合,从而得到结构上准确的应力分布;对比了瞬态温度场分布与采用温差分布经验公式的不同,证明采用温差分布经验公式计算索塔面板上温度产生的拉应力时误差不大。     

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.      

通道长度对铜连续挤压产品性能的影响

应用DEFORM-3D软件对不同模具结构的铜连续挤压成型过程的数值模拟,模拟分析对比不同通道长度铜连续挤压过程中坯料的温度场和应力场的分布,为连续挤压模具设计及工艺参数确定提供理论依据.温度曲线呈波浪形,通道长度为3.0 mm时模口及挡料块处的温度最高;等效应力曲线呈先上升后下降的趋势,通道长度为6.0 mm时等效应力最,通道长度为3.0 mm时等效应力最小.     

局部激光表面处理对7075铝合金疲劳性能影响的研究

7075铝合金以其独特的性能广泛应用于载运工具各个行业中,但是,铝合金在焊接后会出现疲劳强度降低的现象,这对载运工具的安全性产能生了消极影响。针对这一现象,采用局部激光表面处理法来改善7075铝合金的疲劳性能。对未处理试样和局部激光表面处理后试样的疲劳裂纹扩展速率的研究表明,局部激光表面处理能有效降低疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。ANSYS有限元残余应力分析及硬度试验表明,局部激光表面处理后试样上形成的残余应力场和局部软化现象是疲劳裂纹扩展速率降低的主要因素。     

铝合金焊接凝固过程应力应变及凝固裂纹数值模拟

建立了一种焊缝凝固裂纹力学分析模型。在焊缝凝固过程中，对固液混合区金属采用了基于流变力学观点建立的力学木构方程，在焊接凝固过程应力应变分析的基础上，编制了数值计算源程序。计算了铝合金ＬＹ１２ＣＺ不同熔敷焊接（Ｂｅａｄ－ｏｎ－ｐｌａｔｅＷｅｌｄｉｎｇ）条件下焊缝凝固过程的应力应变，并进行了凝固裂纹的预测。计算结果定量地揭示了焊缝凝固过程应力应变的变化规律，并从力学角度揭示了焊接条件对焊接凝固裂纹形成的影响。