1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266111
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京100124
3 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
采用光纤激光-CMT复合焊接工艺对6 mm厚5454-H24/6106-T6铝合金型材进行对接焊试验。经工艺参数优化后, 得到成形良好的焊接接头,在此基础上分别进行了1次、2次和3次补焊, 对比分析了多次补焊后接头的显微组织和力学性能, 并评估了接头的热裂纹敏感性。结果表明, 所得到对接接头和3次补焊接头的焊缝横截面均为典型的“Y”型, 随着补焊次数增多, 熔宽增大, 相应的热影响区(Heat affected zone, HAZ)范围也越宽, 焊缝区显微组织晶粒变大, 气孔倾向有所增加。复合焊接接头的抗拉强度和屈服强度都有所降低, 焊接接头均于焊缝处断裂。补焊后, 6106侧热影响区显微硬度有所下降, 而5454侧热影响区未出现明显降低。补焊后, 热裂纹敏感性升高, 在控制好工艺和降低焊接缺陷的情况下, 可以进行三次补焊。
激光-CMT复合焊接 铝合金 补焊 微观组织 力学性能 热裂纹敏感性 laser-CMT hybrid welding aluminum alloy repair welding microstructure mechanical properties thermal crack sensitivity
1 山东能源重型装备制造集团有限责任公司, 山东 泰安 271000
2 陆军装甲兵学院, 北京 100072
使用自行设计的WC颗粒增强镍基合金粉末, 在煤矿用刮板运输机中部槽上成功制备了Ni50＋WC激光熔覆层, 并对其裂纹敏感性和耐磨损性能进行了测试分析。研究表明, 当合金粉末组成为35% Ni50＋65% WC时, 熔覆层表面及截面组织均不存在明显裂纹, 其开裂敏感性仅为5 mm/cm2; 摩擦磨损实验中, 磨损1 h时熔覆层的磨损失重仅为0.1 mg, 分别是1# 粉末70% Ni50＋30% WC熔覆层与Fe90熔覆层的1/2和1/6。工业应用表明, 相比于传统熔覆材料, 使用35% Ni50＋65% WC粉末制备出的熔覆层耐磨性能更优异、使用寿命更长久。
激光熔覆 中部槽 裂纹敏感性 耐磨性能 laser cladding middle chute crack sensitivity wear resistance
1 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
2 浙江省激光加工机器人重点实验室, 浙江 温州 325035
3 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
利用高功率光纤激光熔覆设备, 在Q235A钢表面制备了CaF2/Ni60复合涂层。采用着色渗透探伤法研究了激光扫描速度和CaF2对涂层的裂纹敏感性的影响, 并利用显微硬度计和摩擦磨损机考察了CaF2对复合涂层显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明, 激光扫描速度和CaF2与涂层裂纹敏感性密切相关, 随着扫描速度的增大, 涂层表面裂纹敏感性增大; 随着CaF2比例的增加, 熔覆层表面的裂纹数量先减少后增加, 当w(CaF2)＝6.0%时, 激光熔覆层表面未出现裂纹; CaF2粉末改善了熔池的流动性, 使组织分布较均匀, 显微硬度波动性减小, 当w(CaF2)＝6.0%时, 涂层平均硬度为875 HV0.3, 约为基体硬度的5.3倍。Q235A基体的平均体积磨损量是Ni60＋6.0% CaF2涂层的4.7倍, 提高了涂层的耐磨性。
激光熔覆 镍基合金 CaF2粉末 裂纹敏感性 耐磨性 laser cladding Ni-based alloy CaF2 crack susceptibility wear resistance
为解决激光熔覆工艺制备Ni/Ni3Al基双性能材料过程中产生的裂纹问题并使之保持良好的力学性能，采用优化工艺参数获得了冶金质量良好的双性能样品。研究发现，对制备过程中裂纹产生的原因与机理进行分析，通过改变激光参数能够有效降低涂层的开裂倾向。采用扫描电子显微镜(SEM)和X 射线衍射(XRD)等检测手段对单层和多层涂层进行微观组织形貌、成分分析，物相表征，结果发现单层熔覆样品由于Ni基合金的稀释作用在涂层中形成了少量Al8Cr5和Al4CrNi15相，而进行多层熔覆后，涂层样品物相为单一的Ni3Al相，单一的物相组成可保持Ni3Al基材料优异的性能，更能充分体现双性能材料的特点。对激光熔覆制备双性能原始样品和经过870 ℃ 时效处理之后的试样分别进行硬度测试，结果表明，制备得到的双性能样品在较高温度下依然能够保持较高的硬度值。
激光熔覆 双性能材料 裂纹敏感性 显微硬度 时效处理
1 沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870
2 沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳 110168
为了提高低碳钢表面的耐磨性能，采用CO2激光堆焊系统，将Co基合金与WC混合粉末(WC的质量分数为0~0.47)用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明，这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织，且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上; 堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。
激光技术 激光堆焊 亚共晶组织 裂纹敏感性 耐磨性能 laser technique laser cladding hypoeutectic structure crack sensitivity wear resistance
1 沈阳工业大学材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳 110178
2 沈阳新松机器人自动化股份有限公司， 辽宁 沈阳 110168
采用光纤激光器和同轴送粉系统在SUS304不锈钢表面制备出钴基合金(Stellite-6)与碳化钒(VC)混合粉末的激光熔覆层。试验中分别采用每层成分不变的多层熔覆工艺(普通熔覆工艺)和每层成分变化的功能梯度熔覆工艺，对比研究了两种熔覆工艺方法的熔覆层裂纹敏感性、组织特征和性能。结果表明，功能梯度熔覆层与普通熔覆层相比较，在成分、组织和性能基本相同的情况下，裂纹敏感性低，能有效地防止裂纹出现；另外，Stellite-6与VC混合合金粉末熔覆层的显微组织根据VC含量的不同，可以分为亚共晶组织和过共晶组织。
材料 激光熔覆 钴基合金 碳化钒 裂纹敏感性 显微镜结构 激光与光电子学进展
2012, 49(6): 061404
郑州大学物理工程学院 材料物理教育部重点实验室， 河南 郑州 450001
采用激光熔覆技术，在A3钢表面进行了Ni60合金粉末添加(MoO3+B2O3)的熔覆实验。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析，讨论了(MoO3+B2O3)加入量对熔覆层组织、裂纹敏感性的影响,并测试了涂层硬度及摩擦性能。结果表明，通过对工艺参数及(MoO3+B2O3)含量的优选，可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合、质量良好的熔覆层，其组织为BMo2C,Cr23C6和Ni4B3的共晶体分布在γ-Ni固溶体基体中。与纯Ni60熔覆层相比，虽然其硬度稍有降低，但耐磨性却有较大提高,因而适量(MoO3+B2O3)的加入能抑制涂层中块状CrB脆性相的产生，形成细小的网状共晶体，使得涂层组织均匀细化，且韧性成分提高，从而涂层的韧性提高、裂纹敏感性降低。
激光技术 激光熔覆 显微组织 裂纹敏感性 耐磨性
