1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
研究了SiC颗粒增强Al基(SiCp/Al)复合材料的激光焊接特性,并对比分析了激光-冷金属过渡(CMT)复合焊接、单光束和双光束激光填丝焊接方式对焊接接头形貌和拉伸性能的影响。实验结果表明,双光束激光填丝焊接可获得表面无明显缺陷且连续性较好的焊缝。单光束激光填丝焊接接头的力学性能最优,其强度可达到母材强度的69.4%。受焊缝区气孔率的影响,激光-CMT复合焊接和双光束激光填丝焊接接头的强度仅能达到母材强度的62.5%和53.8%。
激光光学 SiC颗粒增强Al基复合材料 激光-冷金属过渡复合焊接 激光填丝焊接 中国激光
2021, 48(10): 1002105
1 河南建筑职业技术学院土木工程系, 河南 郑州 450064
2 浙江工业职业技术学院机械工程系, 浙江 绍兴 312000
对高层建筑用316L不锈钢表面激光辐照SiC颗粒进行激光辐照, 并展开相关的实验测试分析。研究结果表明: 经过激光辐照处理后, 试样的粒径发生了显著增大的现象, 部分颗粒产生团聚。随着激光能量密度上升至 8 kJ/cm2之后, 在块状表面形成了放射状的能量分布状态, 同时在原位形成了众多颗粒。6~8 kJ/cm2的激光能量密度时SiC 颗粒表面形成了众多细线状产物。随着激光能量密度到达4 kJ/cm2时试样形成了非晶结构, 组织粒径尺寸约为10 nm。当激光能量 密度达到6 kJ/cm2与8 kJ/cm2时形成了许多纳米线, 粒径介于 5~10 nm之间。经过激光辐照处理后, 试样内形成了 α-SiC以及部分 C 元素。
激光辐照 能量密度 SiC颗粒 组织 laser irradiation energy density SiC particles organization
大连理工大学材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116024
采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层, 研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明, 熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC；TiC颗粒起到细化晶粒的作用；添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍, 而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。
激光技术 激光熔覆 钛合金涂层 SiC颗粒尺寸 微观组织 耐磨性
大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
为抑制激光直接成形Al2O3陶瓷过程中的裂纹, 利用SiC未熔颗粒的增韧原理, 在Ti-6Al-4V合金基底上进行添加SiC颗粒的Al2O3同轴送粉激光直接成形实验, 分析了激光直接成形Al2O3+SiC复相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素。利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、显微组织和两相结合情况, 并使用X射线衍射仪(XRD)进行相分析。结果表明：SiC颗粒可在激光直接成形Al2O3+SiC陶瓷中起到抑制裂纹的作用, 并可形成各成分结合良好, 无明显化学反应, 含有较完整SiC未熔颗粒的复相陶瓷材料。单因素实验显示：SiC比例f、激光功率P、扫描速度v和送粉率n对裂纹敏感性均有显著影响, 最后采用工艺参数：f =10%(重量百分比)、P=186 W、v=300 mm/min及n=1.78 g/min成形了裂纹敏感性低, 无明显缺陷的长×高×厚约为17 mm×6 mm×2 mm的薄壁件。
激光技术 直接成形 复相陶瓷 SiC颗粒 裂纹抑制 laser technique direct forming composite ceramic SiC particle crack inhibition
大连理工大学 三束材料改性实验室,辽宁 大连 116023
采用激光熔覆技术,在45#钢基体表面分别制备了NiFeBSi合金涂层和NiFeBSi+质量分数10%纳米SiC复合涂层。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、显微硬度、摩擦磨损试验机分别对两种涂层的组成相、微观形貌、显微硬度和摩擦磨损特性进行了分析。结果表明,NiFeBSi合金涂层主要是由分布于γ(Fe,Ni)枝晶间的层片状FeNi3+α-Fe共析组织所组成。当质量分数10%的纳米SiC加入NiFeBSi合金涂层时,在γ(Fe,Ni)枝晶间除分布有FeNi3+α-Fe共析组织外,因在激光熔覆过程中纳米SiC颗粒的分解,还形成了多种碳化物。由于多种碳化物的复合增强作用,以及对共析组织的细化作用,有效地提高了NiFeBSi合金涂层的硬度和耐磨性能。
激光技术 激光熔覆 NiFeBSi合金涂层 纳米SiC颗粒
1 天津工业大学激光技术研究所, 天津 300160
2 中国兵器科学研究院宁波分院,浙江 宁波 315103
采用激光粒子注入/熔覆方法制备了SiCp/Al颗粒增强表面材料,所用的材料为绿色的SiCp粉末,基体为LY12铝材。激光功率为1000～1200 W,速度为3.0 mm/s,送粉量为5～10 g/min。采用扫描电镜(SEM),能谱仪器(EDX)和X射线衍射仪(XRD)研究了SiCp/Al复合表面层结构。结果发现其主要相为SiCp和Al,并含有少量的Al4SiC4和Si。SiC颗粒均匀分布于Al基体中。激光层中的SiCp粒子具有3C,6H和5H三种晶形,其中3C和6H为SiCp的两种原始晶形,并发现了激光作用下新产生的5H晶形。
激光技术 激光熔覆 SiC颗粒增强 铝 微观结构
1 南通工学院机械工程系,南通226007
2 南京航空航天大学机电学院,南京210016
3 江苏大学机械工程学院,镇江210013
在45#钢表面,以等离子喷涂技术制备了WC/Co-NiCrAl涂层(TC-1)。采用激光直接重熔等离子喷涂陶瓷涂 层技术制备了激光重熔WC/Co-NiCrAl/laser-remelting陶瓷涂层(FC-2);以纳米SiC粉末为填料,对等离子喷涂层进行 了填料下的激光重熔,制备了纳米SiC改性的WC/Co-NiCrAl/nano-SiC复合陶瓷涂层(FC-3)。采用X射线衍射、扫描电 镜对三种涂层微观组织进行了分析,同时对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,TC-1涂层由WC,W2C, W6C2.54,W,Co,CoO组成;TC-2重熔层由WC,W2C,CoO及W组成;纳米改性后的重熔层TC-3由SiC,Si2W,WC,W及 CoO组成。在激光作用下,原等离子喷涂层WC/Co的片层状组织得以消除。与TC-1涂层相比,TC-2及TC-3陶瓷涂层 致密化程度明显提高,涂层耐腐蚀性能也得到了明显的改善。
纳米SiC颗粒 等离子喷涂 激光重熔 陶瓷涂层 微观组织 腐蚀 nano-SiC particles plasma-spraying laser remelting ceramic coating microstructure corrosion behavior
