TiCP/Ni60耐磨耐蚀激光熔覆层的制备及干滑动摩擦磨损性能研究

本文研究了通过激光熔覆工艺在45#钢表面制备TiCP/Ni60复合材料熔覆层的组织结构及干滑动摩擦磨损性能.研究结果表明,碳素钢表层形成的1～2 mm厚度的激光熔覆层,主要由硬质相M23C6、CrB及固溶体γ-Ni等组成,大量M23C6的形成,使Ni60熔覆层硬度达到HRC 58.8,熔覆层中添加15%的TiC可使熔覆层硬度进一步提升到HRC66.3;熔覆层中TiC使其摩擦系数有所降低并趋于稳定,全载荷范围内摩擦系数的波动从0.22减少到0.062.TiC颗粒的加入可明显降低熔覆层磨损率,但TiC颗粒的存在磨损面上不形成摩擦层;熔覆层中TiC颗粒含量过多,则在干滑动磨损过程中提高耐磨性的同时,也会促使TiC破碎形成磨屑,碎裂的TiC小颗粒,加剧磨粒磨损,过多的TiC也会急剧熔覆层内部裂纹的形成和扩展,加剧剥层磨损.     

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。     

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.     

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.     

激光熔覆技术在铝合金活塞生产中的应用

本文通过对生产实践中的激光熔覆实验和熔覆层抗蚀性试验的研究,说明在铝合金活塞生产中应用激光熔覆技术的可行性及其广阔的应用前景。     

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.     

激光熔覆过程中单个颗粒温升的解析公式

提出了激光熔覆过程中单个粉末颗粒温升的解析公式,该公式考虑了粉末颗粒的固液相变及颗粒材料热物性参数随温度的变化。通过具体算例验证了考虑粉末颗粒固液相变的必要性以及发展公式的有效性。考虑和未考虑相变计算的单个颗粒的温度结果相差超过200℃。将应用发展公式预测结果与已有的仿真结果进行对比,结果表明：直径为85、75和55μm的颗粒,两个结果的相对误差分别为5.5%、5.3%和11.6%。研究结果为激光熔覆及增材过程中颗粒温升的精确计算提供了理论参考。     

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.     

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.     

水泥颗粒分布与标准稠度需水量的灰色关联分析

采用Mastersizer 2000激光粒度分析仪,对6种水泥进行颗粒分布测试,并进行标准稠度需水量试验.应用灰色关联理论对水泥颗粒分布对用水量的影响进行分析.研究结果表明:适当减少水泥颗粒(＜20 μm,特别是5～10 μm)的质量分数能够减小水泥标准稠度需水量,从而在保证混凝土流变性不变的前提下,提高混凝土的强度和...     

激光熔覆镍基自熔性合金(Ni60A)热循环特性及力学性能

为了确定激光3D打印镍基合金的最优熔覆工艺参数，研究其制备过程中的温度场和应力场.基于ANSYS(采用高斯移动热源),对镍基合金粉末过程进行数值模拟仿真，并对不同激光输出功率下激光制备镍基自熔性合金涂层的温度场(瞬间温度)和应力场进行分析.结果表明，高斯激光中心区域的温度和复合涂层的残余应力都随激光功率的增加而增大，且残余应力是导致激光涂层产生裂纹的主要原因.可以通过调整激光功率到合适的数值来降低热影响区，并制约裂纹、孔洞等缺陷的产生.     

H13钢激光仿生强化单元工艺研究

用均匀设计试验和逐步回归统计学方法研究了H13钢激光仿生强化中激光功率、扫描速度、激光密度对仿生单元截面形貌参数、表面粗糙度的影响规律.研究表明:激光密度对仿生单元截面形貌参数影响最为显著,与熔融区的熔深、截面面积、热影响区宽度、热影响区深度、熔融区和热影响区综合截面面积成简单线性递增关系;单元表面粗糙度与扫描速度呈开...     

不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能

为了给新一代城轨列车的焊接制造提供技术支持,以列车用6 mm SUS301L-MT奥氏体不锈钢为研究对象,采用焊缝截面分析、金相观察、X射线衍射法、残余应力测试等手段,研究了激光-MAG(metal active gas welding)复合焊接头的成型规律及接头性能.结果表明:激光功率、离焦量增大能增加焊缝上表面熔宽;焊接速度增加后,焊缝中部熔宽和下表面熔宽明显减小;焊缝宽度比随离焦量的增大显著增加;焊缝组织为奥氏体+δ铁素体;接头纵向残余应力在接头中心位置存在极大值,约为330 MPa.     

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。     

等离子喷涂WC-17Co纳米涂层形成及强韧化机理

用等离子喷涂的方法制备WC-17Co纳米涂层和普通涂层,以研究纳米涂层组织的形成机理、力学性能及强韧化机理.研究表明,纳米涂层中存在典型的纳米结构.在纳米WC-17Co喷涂粉末中,WC颗粒上弥散地分布的2~5 nm的亚微粒作为结晶晶核,有利于纳米结构涂层的形成.纳米涂层的硬度、弹性摸量、断裂韧性和结合强度都明显高于普通涂层,细晶强化是其主要强化机制.     

碳化钨复合耐磨堆焊层泥沙磨损性能的研究

简要叙述了手工电弧堆焊,浸润堆焊,氧乙炔火焰堆焊,感应熔敷等方法制备金属基碳化钨陶瓷复合耐磨层的工艺过程,介绍了碳化钨陶瓷复合耐磨堆焊工艺实验和堆焊层泥沙磨损实验,文中结合堆焊层的性能特点,堆焊层中碳化钨的颗粒分布状态及其熔化分解程度和堆焊层的泥沙磨损形貌特征,分析了碳化钨陶瓷复合耐磨材料在泥沙磨损条件下的磨损机理及基体材料和碳化钨颗粒的作用,讨论了不同的堆焊热源和堆焊工艺对碳化钨颗粒原有形状及碳化钨陶瓷复合耐磨堆焊层性能的影响。     

高能球磨对TiC0.5/Cu（Al）复合材料组织和性能的影响

以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu（Al）复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu（Al）复合材料的弯曲强度,同时维氏硬度略有降低.其中,高能球磨处理后制备的27％ TiC0.5/Cu（Al）复合材料的弯曲强度达到981 MPa,维氏硬度为2.43 GPa.     

点焊镀锌钢板时球形电极表面熔敷TiC涂层对电极失效的分析

利用SEM、EDX和XRD等方法分析了在点焊镀锌钢板时球形电极表面熔敷TiC涂层对电极失效的影响。结果表明:点焊镀锌钢板时,球形电极的失效机制,主要是电极和镀锌板之间局部焊接的断裂发生在电极表面而导致的电极磨损,以及电极和镀锌板表面的锌之间的合金化。表面涂敷TiC的CuCrZr电极的寿命(1200点)是CuCrZr电极寿命(500点)的2.4倍,表面处理能提高电极寿命的主要原因是,在点焊镀锌钢板时表面涂敷的TiC层能阻碍电极和镀锌板之间的局部焊接和阻碍电极和镀锌板表面的锌之间的合金化。     

激光参数对高强度不锈钢搭接焊接结构和断裂行为的影响

通过焊接和拉伸试验及微观组织分析,研究了焊接参数对高强度301L-HT板搭接非熔透激光焊接接头结构、断裂行为和力学性能的影响.结果表明：激光焊缝的硬度为HV215,δ铁素体比电阻点焊少,热影响区硬度更接近于母材;焊缝几何结构对激光参数敏感,熔深变化的规律性更明显,特定部位的熔宽与焊接参数耦合有关;板材厚度相同的焊接接头变形刚度接近,焊缝的几何结构决定最后的变形和断裂行为,焊接内板的弯曲变形角度比外板大,两板的弯曲角度差随熔深增加而减小;焊接板弯曲角度和焊接强度随焊缝尺寸同步升高;焊缝硬度低于母材和热影响区导致拉伸变形集中在很窄的区域,焊接接头的断裂位移都小于2mm.     

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[...