上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
利用激光增材制造技术, 在钛合金基体表面制备氧化铝增强镍基合金涂层。分析了柱状晶的生长过程, 在增材制造合金件过程中, 顶部会形成一层等轴晶, 而内部柱状晶会穿过多层沉积层外延生长。当激光功率为1 500 W时, 组织相主要为短小柱状晶, 当激光功率增大时, 短小柱状晶逐渐变成细长柱状晶, 同时柱状晶粒宽度尺寸也相应变大。当扫描速率V从0.6 m/min梯度变化到1.2 m/min时, 柱状晶的尺寸宽度也随之减小。此外可通过控制扫描速率来定向调节柱状晶的形成角度。
柱状晶 激光熔覆 增材制造 columnar crystal laser cladding additive manufacturing
上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
介绍了激光增材制造氧化铝增强镍基合金成型件的制备方法。重点介绍多层镍基合金的熔覆成型过程工艺, 并对增材制造的多层氧化铝增强镍基合金的组织与性能特点做出分析, 同时使用氩气保护气避免成型过程中氧化问题。实验选取参数：功率1 500 W; 离焦量450 mm; 送粉速率8 g/min; 单道次向上升移量1 mm。分析结果表明：成型后的沉积层高度范围在6±0.05 mm。试样进行微观扫描分析后能看到气孔数量, 裂纹都极少且组织均匀。分析主要性能参数有：平均抗拉强度878.51 MP, 是普通镍基合金的1.5倍; 平均延伸率接近10%。实验同时对激光增材制造的氧化铝增强镍基合金试样的组织形貌与性能之间的关系进行了深入的研究分析。结果表明, 影响试样拉升性能主要因素有晶体的类型、尺寸以及内部结构力的方向。三者之间有着复杂的正曲线关系, 共同影响着试样的物理性能。
激光熔覆 增材制造 氧化铝增强 镍基合金 laser cladding additive manufacturing alumina reinforced nickel based alloy
上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
采用激光熔覆技术在钛合金基体表面制备了Ni/Ti涂层和Ni/Ti-Al2O3涂层。利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对涂层的显微组织、成分和相组成进行了分析。结果表明, 涂层与基体的结合区域有明显的光亮线, 涂层与基体呈现出良好的冶金结合,涂层的显微组织由白色光亮带组织和黑色组织构成, Ni/Ti涂层中主要的物相有NiTi2和NiTi两相, Ni/Ti-Al2O3涂层主要的物相则为NiTi2、Ti和Al2O3相。
Ni/Ti涂层 显微组织 激光熔覆 钛合金 Ni/Ti coating microstructure laser cladding titanium alloy
1 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
2 上海航天设备制造总厂,上海 200245
3 上海航天技术研究院, 上海 201109
利用激光熔覆技术, 在钛合金基体表面制备Ni/Ti涂层和Ni/Ti-Al2O3涂层, 用显微硬度计和多功能摩擦磨损试验机分别对涂层的显微硬度分布情况和涂层的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明, Ni/Ti涂层、Ni/Ti-10%Al2O3涂层和Ni/Ti-20%Al2O3涂层硬度平均值达到720、760 HV0.1和800 HV0.1, 使基体硬度提高了一倍多。涂层的摩擦磨损试验表明, 摩擦过程中存在跑合期、平缓增长期、快速增长期和平稳期四个阶段, 涂层的磨损量要低于基体的磨损量, 而摩擦系数要高于基体的摩擦系数。
Ni/Ti涂层 激光熔覆 显微硬度 摩擦系数 Ni/Ti coating laser cladding microhardness friction coefficient
1 上海航天设备制造总厂, 上海 200245
2 同济大学材料科学与工程学院, 上海 200092
3 上海复杂金属构件增材制造工程技术研究中心, 上海 200245
4 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
通过粉末床铺设置尼龙微粉, 进行选择性激光烧结(SLS), 制备了尼龙6(PA6)拉伸试样。分析了所制备样品在三维方向上的拉伸性能, 研究了拉伸断口的微观形态。结果表明, 所制备的样品致密无孔隙。激光扫描方向和面堆积方向的拉伸强度分别为42.7 MPa和42.5 MPa, 高于体堆积方向的拉伸强度39.3 MPa;激光扫描方向和面堆积方向的断裂伸长率约为体堆积方向的两倍。断口分析显示, 拉伸断口由裂纹萌生区和裂纹扩展区组成, 裂纹起源于未熔融PA颗粒与熔融粘结PA的界面。
尼龙 选择性激光烧结 3D打印 力学性能 polyamides selective laser sintering 3D printing mechanical property
1 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
2 上海市高强激光智能加工装备关键技术产学研开发中心, 上海 201620
在钛合金(Ti-6Al-4V)表面利用激光熔覆技术进行了直接熔覆Al2O3-13wt%TiO2涂层的工艺研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计研究了激光熔覆Al2O3-TiO2涂层工艺参数对熔覆涂层质量的影响, 分析了熔覆过程中涂层熔池的对流现象、涂层的显微组织和显微硬度分布情况。当激光功率在2 200～2 800 W的范围内, 扫描速度为500 mm/min时, 获得了界面结合良好的Al2O3-TiO2涂层, 且涂层的内部组织均匀, 不存在明显的裂纹和气孔。经激光熔覆的Al2O3-TiO2涂层表现出明显的流线型特征, 其中的未熔颗粒分布均匀, 大多以流线形式分布在涂层内部, 对涂层起到了一定的增强作用。钛合金基材的硬度为360～390 HV0.3, 激光熔覆涂层的显微硬度为1 000～1 300 HV0.3, 达到了基体硬度的3倍左右。
表面改性 钛合金 陶瓷涂层 激光熔覆 surface modification titanium alloy ceramic coatings laser cladding
1 上海工程技术大学材料工程学院,上海 201620
2 上海市高强激光智能加工装备关键技术产学研开发中心,上海 201620
采用激光熔覆的方法在Ti-6Al-4V基体上制备了纳米ZrO2-8%Y2O3涂层,研究了不同激光功率对单道熔覆层熔覆质量的影响规律。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)对涂层组织成分及结构进行分析,同时测定了涂层的显微硬度。结果表明:激光熔覆成形过程中,涂层表面的形貌随激光能量密度大致分为三种类型;熔覆层与基体结合良好,涂层的内部分布有许多未熔的颗粒,这些颗粒都沿着流线有规律地分布在熔池中。熔覆层平均硬度约为基材的3.5倍。
激光熔覆 氧化锆 微观组织 显微硬度 laser cladding ZrO2 microstructure microhardness
1 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
2 哈尔滨工业大学材料科学系, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在Ti-6Al-4V基体上分别制备了微米和纳米Al2O3-13wt.%TiO2涂层, 通过光学金相显微分析(OM)、扫描电镜分析(SEM)、显微硬度试验等方法研究了激光重熔对涂层的组织及性能的影响。试验结果表明, 激光重熔可消除涂层内部的孔隙和层状缺陷, 获得表面平整、致密的重熔涂层, 且涂层与基体形成了良好的冶金结合。激光重熔后, 微米和纳米Al2O3-13wt.%TiO2涂层的平均硬度值分别由喷涂态涂层的803 HV0.3和846 HV0.3提高至1 111 HV0.3和1 451 HV0.3。
钛合金 激光重熔 等离子喷涂 陶瓷涂层 titanium alloy laser remelting plasma spraying ceramic coating
