1 浙江工业大学 激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室，浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310023
4 杭州汽轮动力集团股份有限公司，浙江 杭州 310020
面向海洋、矿山等领域机械部件表面耐磨防蚀涂层制备需求，针对陶瓷颗粒强化涂层高耐磨性能与高耐腐蚀性能难以兼容的问题，搭建了超声辅助激光熔覆试验平台，制备了有无超声作用下的碳化钨(WC)颗粒强化涂层。研究了超声对复合涂层微观组织形貌、元素分布、WC表面合金层厚度的影响规律，并进一步开展了有无超声试样硬度、摩擦磨损与耐蚀性能测试。结果表明：超声振动能够细化晶粒，平均晶粒尺寸从101.0 μm降至59.6 μm，抑制偏析，促使WC表面合金层溶解与熔覆层元素的均匀分布；超声作用下，试样平均显微硬度由310 HV0.1提升至425 HV0.1，同时超声作用下WC颗粒周围硬度分布更加均匀；有无超声作用下试样失重量分别为6.5 mg和8.8 mg，试样磨损率分别为0.0323 mg/m和0.0438 mg/m，试样磨损率降低了26.2%；超声作用下试样腐蚀电流密度由5.20 μA/cm2降低为2.13 μA/cm2，同时电化学阻抗谱表明超声作用下试样表面具有更大的电容阻抗环、阻抗模量与相角值。
激光熔覆 WC颗粒强化涂层 超声 耐磨性能 防腐性能 laser cladding WC particles reinforced coating ultrasonic vibration wear resistance corrosion resistance 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230542
1 华北理工大学冶金与能源学院，河北 唐山 063210
2 华北理工大学机械工程学院，河北 唐山 063210
3 广东省科学院新材料研究所，现代表面工程技术国家重点实验室，广东省现代表面工程技术重点实验室，广东 广州 510651
4 松山湖材料实验室，广东 东莞 523808
激光熔覆高熵合金涂层已成为表面工程领域的研究热点之一，本文系统研究了不同含量WC（WC质量分数为10%~60%）对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构以及耐磨性、耐蚀性的影响规律。添加10%~60%WC颗粒制备的高熵合金复合涂层的成形质量均较好，未出现裂纹等缺陷。随着添加WC颗粒的质量分数由10%增加到60%，涂层由FCC单相结构向FCC、WC、W2C和Co4W2C等多相转变，显微组织由顶部等轴晶、底部柱状晶向树枝晶转变，块状和鱼骨状含碳相析出且其含量逐渐增加；添加60%WC颗粒后含碳析出相的面积占比可达64.18%。涂层横截面的平均显微硬度和耐磨性随着WC添加量的增加而显著提升，添加60%WC的高熵合金涂层的显微硬度最高（为501 HV0.2）且耐磨性最佳（摩擦因数为0.472），相对于未添加WC颗粒的高熵合金涂层的显微硬度（175 HV0.2）提升了约186%且耐磨性提高了233%。另外，随着WC颗粒的加入，具有较高耐蚀的面心立方相减少，同时WC在电化学过程中与黏结相形成了原电池。因此，高熵合金复合涂层的耐蚀性随着WC含量的增加而逐渐降低。
激光技术 高熵合金 激光熔覆 WC颗粒 耐磨性 耐蚀性 中国激光
2023, 50(24): 2402206
1 浙江工业大学激光先进制造研究院, 浙江 杭州 310014
2 浙江省高端激光制造装备协同创新中心, 浙江 杭州 310014
为了研究稳态磁场对激光熔注硬质颗粒强化涂层显微组织和性能的影响, 在316L不锈钢基体上制备了碳化钨(WC)颗粒分布可控的强化涂层。借助扫描电子显微镜(SEM), 能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对激光熔注层进行微观组织和物相分析, 利用维氏硬度计测试了激光熔注涂层截面显微硬度分布, 通过摩擦磨损实验研究复合涂层的磨损性能。结果表明, 熔注涂层物相主要由γ(Fe-Ni)固溶体、WC、W2C和Fe3W3C组成。在稳态磁场辅助下, 涂层的平均硬度为510 HV0.3; 涂层的摩擦系数为0.7, 较未添加稳态磁场的涂层降低了30%, 耐磨性能得到明显改善。
稳态磁场 激光熔注 显微组织 摩擦磨损 球形WC颗粒 steady magnetic field laser melt injection microstructure friction and wear spherical WC particles
哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
Ti-6Al-4V具有比强度高的优点,在航空航天、石油化工等领域得到了应用。但Ti-6Al-4V耐摩性差,限制了其应用。针对Ti-6Al-4V耐磨性差的问题,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V基材表面通过旁轴添加与基材同质的Ti-6Al-4V丝材,同轴送入WC颗粒作为强化相的方式制备表面WC颗粒增强钛基复合材料层。研究了激光功率、扫描速度、送丝速度、送粉量等工艺参数对于表面复合材料层的影响。采用SEM、EDS以及XRD对复合材料层的显微组织进行了观察研究,发现复合材料层中主要包括α-Ti、WC、W2C、TiC、W、(W,Ti)C1-x相。
激光熔覆 丝粉同步 WC颗粒 钛合金 微观组织 laser cladding coincident wire-powder feeding WC titanium alloy microstructure
淮海工学院机械工程学院,江苏 连云港 222005
介绍了直接激光金属烧结(DMLS)成形WC颗粒增强镍基高温合金的基本原理,采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计对烧结块体的微观形貌和成分进行了分析,研究了不同的工艺参数(激光功率、扫描速度)对烧结区的微观形貌、成分和微观硬度的影响。结果表明,在激光功率为900 W,扫描速度为0.7 m/min时,激光烧结性能较好,烧结致密度高,WC颗粒熔化为枝晶均匀地分散在基体中,增强颗粒能被固液界面捕捉,使WC颗粒能够很好地分散在基体里,提高烧结块体的性能。通过试验得到了一组优化的工艺参数,并由此烧结出结构致密、硬度较高的金属块体。
激光技术 激光烧结 WC颗粒 镍基合金 成形
