安徽工业大学材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243002
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,且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。
激光技术 激光熔覆 钴基合金 钒氮合金 耐磨性
1 安徽工业大学激光加工研究中心, 安徽 马鞍山 243002
2 东南大学材料科学与工程系,江苏 南京 210096
采用横流5 kW CO2激光,在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明,未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织;加入纳米Al2O3后,熔池凝固结晶组织形态发生变化,由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶;当Al2O3的加入量为1%时,熔覆层与基体的界面区不出现定向生长,整个断面呈现等轴枝晶组织;纳米Al2O3促进固液界面前沿形核,纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿,阻碍晶体的长大,凝固组织得到显著细化;纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。
激光技术 激光熔覆 纳米Al2O3 组织
安徽工业大学材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243002
采用5 kW CO2连续激光在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)及添加25%Cr3C2(质量分数)的钴基合金复合涂层(Cr3C2/Co),对比研究了Cr3C2对熔覆涂层的组织、显微硬度及耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明,在本试验条件下可得到熔覆质量良好的Co60及Cr3C2/Co涂层。Co60涂层组织主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织γ与(Cr,Fe)7C3组成。Cr3C2/Co涂层组织主要由未熔Cr3C2,大量杆状和块状的富Cr碳化物及其间的非常细小的枝晶及其共晶体组成,主要组成相为γ-Co,Cr7C3,Cr23C6和未熔Cr3C2颗粒。添加的Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征,使Co60涂层的亚共晶结晶方式转变为Cr3C2/Co涂层的过共晶结晶方式。未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用,在其周围形成了许多富Cr碳化物,并细化了涂层枝晶组织。Cr3C2/Co涂层的显微硬度以及在不同腐蚀介质中的耐磨性比Co60涂层都有明显提高。
激光技术 激光熔覆 钴基合金 耐磨性
1 安徽工业大学激光加工研究中心,马鞍山,243002
2 东南大学机械工程系,南京,210018
采用5kW CO2激光器在IF钢表面激光熔覆Co-Cr-W-Ni-Si合金/SiCp陶瓷涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的相结构和凝固组织特征.对熔覆层的耐磨性进行了试验.结果表明,熔覆层细小均匀,与基体搭接处为平面、胞状晶,表层为细密的枝晶.熔覆层的相结构为γ-Co及Si2W,CoWSi,Cr3Si,CoSi2等相.SiC的加入提高了熔覆层的耐磨性.
IF钢 激光熔覆 SiC陶瓷 显微组织
1 东南大学机械系,江苏,南京,210018
2 安徽工业大学激光加工中心,安徽,马鞍山,243002
利用5 Kw CO2激光器在Ni基铸造高温合金/45#钢基体上宽带、窄带激光熔覆了H(o)gan(a)s钴基合金,制备了无缺陷的涂层.用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对比分析了熔覆层的显微组织特征和相结构.结果显示,熔覆层均为由初生相γ-Co枝晶和γ-Co+Cr23C6共晶组成.宽带熔覆层界面为垂直于界面生长,窄带熔覆层界面结晶方向受热流控制,为多方向结晶.45#钢熔覆层界面具有明显的白亮过渡层且宽带熔覆比窄带宽；Ni基合金熔覆层界面区很宽且不规则,无白亮色过渡层.沿熔覆层中心线的纵截面取样可见平行生长的枝晶.
激光技术 激光熔覆 钴基合金 宽带/窄带 显微组织
安徽工业大学激光加工研究中心,马鞍山,243002
利用5kW连续波CO2激光器对16Mn钢基材表面预置的含20 vol%B4CP的Ni基合金复合粉末进行激光熔覆得到Ni基B4C合金涂层(NiB4C),研究了NiB4C涂层的组织形貌与相组成,并用单纯的镍基合金涂层(Ni60)进行了显微硬度及滑动磨损性能的对比试验.结果表明,NiB4C涂层由涂层下部的胞状晶和涂层中上部的树状枝晶及其间的共晶组织所组成,其组成相为γ-Ni,γ-(Ni, Fe)固溶体和(Cr, Fe)7C3,CrB,Ni3B,Fe2B,Fe23(C, B)6等化合物,涂层中存在未熔的B4C颗粒.激光熔覆NiB4C涂层比Ni60涂层具有较高的硬度和耐磨性,并分析了NiB4C涂层的强化机理.
激光熔覆 镍基合金 组织结构 耐磨性 laser cladding Ni -based alloy B4C B4C microstructure wear resistance
安徽工业大学激光加工研究中心,马鞍山,243002
利用5kW CO2连续波激光器在16Mn钢基材表面对含20%(体积比)SiC陶瓷粉末的镍基自熔性合金粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层(NiSiC).研究了合金涂层的组织形貌及相结构,并用单纯的镍基合金涂层(Ni60)进行了显微硬度及滑动磨损性能的对比试验.结果表明,NiSiC合金涂层由γ枝晶及其间的共晶组织组成,主要组成相为γ-Ni,γ-(Ni,Fe)固溶体和(Cr,Fe)7C3,Cr23C6及(Cr,Si)3Ni3Si等化合物.添加SiC的镍基合金涂层NiSiC比单纯的镍基合金涂层Ni60具有较高的硬度和耐磨性.
激光熔覆 Ni基合金 组织 耐磨性 SiC
1 安徽工业大学激光加工研究中心,安徽马鞍山,243002
2 Department of Materials Science and Engineering,The Changwon National University, 9 Sarim-dong, Changwon, 641-773, South Korea
3 Division of Engineering, Colorado School of Mine, Golden, CO 80401, USA
运用5 kW CO2连续激光器在16Mn钢表面激光熔覆镍基B4C金属陶瓷层(NB4C)和镍基SiC金属陶瓷层(NSiC),研究了两种激光熔覆层的组织、结构、显微硬度及滑动磨损特性,并用激光熔覆镍基合金层(Ni60)进行了滑动磨损对比试验.结果表明,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成,NB4C熔覆层主要组成相为γ-Ni,γ-(Ni,Fe),(Cr,Fe)7C3,CrB,Ni3B,Fe2B,Fe23(C,B)6和B4C等,NSiC熔覆层主要组成相为γ-Ni,γ-(Fe,Ni),(Cr,Fe)7C3,Cr23C6和(Cr,Si)3Ni3Si等.三种激光熔覆层的显微硬度及耐滑动磨损性能由高到低的顺序为:NB4C→NSiC→Ni60.
激光熔覆 镍基合金 金属陶瓷涂层 显微组织
