罗子祺 1王长雨 1王钊 1林福兵 1[ ... ]罗开玉 1,2,**
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044
激光定向能量沉积(LDED)是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术,但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化(LSP)为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末,采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复;然后利用LSP后处理强化LDED修复层,以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明:随着LDED激光功率增大,H13钢修复层的晶粒逐渐细化,渗碳体溶解,耐磨性提升;LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化,显著降低LDED修复试样的摩擦因数,进一步提升其耐磨性。最后,笔者系统揭示了LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化(晶粒细化和渗碳体溶解)及其增强修复层耐磨性的机制。
激光技术 激光定向能量沉积 激光冲击强化 激光复合再制造 微观组织 耐磨性 
中国激光
2024, 51(16): 1602202
姚喆赫 1,2,3戴温克 1,2,3邹朋津 4余沛坰 4[ ... ]姚建华 1,2,3,*
作者单位
摘要
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
李坤 1,2,*房嘉辉 1,2廖若冰 1,2姜艳红 3,4[ ... ]张金 1
作者单位
摘要
1 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044
2 重庆大学金属增材制造(3D打印)重点实验室,重庆 400044
3 中浙高铁轴承有限公司,浙江 衢州 324000
4 浙江省高速列车传动系统运行研究重点实验室,浙江 衢州 324000
激光能量场表面热处理是提升金属零件表面性能、延长其使用寿命的重要技术手段之一。近30年来,国内外对该技术展开了大量研究。相较于传统的表面热处理技术,激光能量场表面热处理具有更加高效、精准和清洁的优势。本文首先探讨了激光能量场表面热处理技术的优劣以及模拟过程中温度、流体和相场的多物理场方程,接着综述了激光表面淬火、激光重熔、激光表面合金化、激光熔覆和激光冲击喷丸等5种典型激光能量场表面热处理技术的研究现状,然后根据工程应用需求对改善零件表面耐磨性、耐蚀性和残余应力的研究结果进行了总结,最后展望了激光能量场表面热处理未来潜在的研究方向。
激光技术 激光能量场表面热处理 耐磨性 耐蚀性 残余应力 
中国激光
2024, 51(4): 0402202
作者单位
摘要
1 兰考三农职业学院智能制造系,河南 开封 475300
2 大连理工大学郑州研究院,河南 郑州 450048
3 盾构及掘进技术国家重点实验室,河南 郑州 450001
以钻头W6Mo5Cr4V2高速钢为研究对象,分别以圆形与方形两类光斑实施激光熔覆,制得TiAlSiN涂层,比较涂层组织形态和力学性能特点。研究结果表明:涂层中存在BCC相与部分MC相,激光熔覆后生成了(Fe, Cr)固溶体。涂层中形成明显的胞状晶粒与许多弥散分布的细小颗粒物,方形光斑涂层形成许多不规则的树枝晶与颗粒形态的碳化物,提升了涂层均匀性。圆形光斑与方形光斑涂层达到比基体更大的硬度,方形光斑涂层比圆形光斑硬度更大,整体分布形态也更加均匀。圆形光斑涂层平均摩擦因数为0.72,方形光斑涂层平均摩擦因数为0.56;圆形光斑涂层呈现明显的黏着磨损特征,方形光斑涂层主要表现为磨粒磨损的特征。
激光熔覆 斑点 TiAlSiN涂层 耐磨性 laser cladding spots TiAlSiN coating wear resistance 
应用激光
2023, 43(6): 0058
作者单位
摘要
新疆大学 机械工程学院, 乌鲁木齐 830047
为了提高石油钻杆材料42CrMo的硬度及耐磨性能, 通过激光熔覆技术制备不同质量分数(0, 0.10, 0.15, 0.20)Fe06+TiC/Mo复合涂层。采用显微硬度仪器、扫描电镜、摩擦磨损试验机进行了显微硬度、耐磨性能、物相组成、磨损行为分析和实验验证, 得到的熔覆层主要由α-Fe、Cr-Fe以及(Fe、Ni)固溶体等相组成。结果表明, Fe06+TiC复合涂层硬度平均约1180 HV0.2, Fe06+Mo复合涂层硬度平均约893 HV0.2; Fe06+TiC复合涂层的磨损量平均约2.97 mg, Fe06熔覆层磨损量为7.8 mg, Fe06+Mo复合涂层的磨损量平均约2.67 mg; Fe06+TiC/Mo复合涂层磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主, Fe06+0.2TiC熔覆层硬度最高, Fe06+0.2Mo熔覆层耐磨性能最好。该研究为提高42CrMo材料硬度及耐磨性能提供了实践参考。
激光技术 耐磨性能 显微硬度 磨损行为 磨损量 laser technique wear resistance microhardness wear behavior mass loss 
激光技术
2023, 47(3): 393
作者单位
摘要
1 濮阳职业技术学院机电与汽车工程学院, 河南 濮阳 457000
2 河南工学院车辆与交通工程学院, 河南 新乡 453000
为研究激光功率对锡基巴氏合金熔覆层组织和性能的影响, 利用800 W、1 000 W、1 200 W激光功率在20钢表面制备锡基巴氏合金熔覆层。利用金相显微镜(OW)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分别对熔覆层的组织形貌、结合区形貌、摩擦学性能进行研究。结果表明, 随着激光功率的增大, 熔池的温度升高, 冷却速率降低, 硬质点颗粒SnSb的颗粒粒径随激光功率的升高逐渐增大。当激光功率较低时, SnSb颗粒尺寸较小, 分布均匀。随着激光功率的升高, SnSb相尺寸增加, 数量减少, 降低了熔覆层的硬度和耐磨性。当激光功率为800 W时, 熔覆层的显微硬度最大, 为35.7 HV, 平均摩擦因数为0.257, 磨损机制为磨粒磨损和表面疲劳磨损。
激光熔覆 激光功率 巴氏合金 耐磨性 laser cladding laser power Babbitt alloy wear resistance 
应用激光
2023, 43(4): 9
龙海洋 1,2董真 2,3卢冰文 3,*闫星辰 3[ ... ]邱常明 2
作者单位
摘要
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
迟一鸣 1,2,3钱大虎 1,3姚喆赫 1,2,3张群莉 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江工业大学激光先进制造研究院,浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学机械工程学院,浙江 杭州 310023
3 高端激光制造装备省部共建协同创新中心,浙江 杭州 310023
针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题,采用激光合金化工艺在其表面制备了原位自生TiB2-TiC颗粒增强铝基复合涂层,在B4C-Ti的4%、12%、36%三种质量分数下,研究了合金化层的物相组成、微观组织和耐磨性能。利用边-边匹配模型(E2EM模型)计算了原位自生颗粒的界面匹配情况,分析了原位自生相作为异质形核核心的可能性。结果表明,合金化层主要由条状或针状Fe-Al金属间化合物和大量弥散分布、尺寸细小的TiB2、TiC、Cr2B等原位增强颗粒组成。原位自生TiC、TiB2相与α-Al基底、TiC/TiB2两相之间的面间距失配和原子间距失配均小于10%,表明增强颗粒与基底之间界面结合良好,且TiB2可作为TiC异质形核核心。合金化层的平均显微硬度高达1156.11 HV,约为基体的15.2倍,磨损体积比基体降低了89.6%,耐磨性能显著提高。
激光技术 激光合金化 原位自生 颗粒增强涂层 边-边匹配模型 耐磨性能 
中国激光
2023, 50(24): 2402202
作者单位
摘要
1 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海 200240
2 上海航天动力技术研究所,上海 100047
为实现耐磨性、耐蚀性、抗开裂性能的良好平衡,采用激光熔覆制备了4种不同元素配比的Fe‐Cr‐C‐Si‐Ni‐Mo‐Mn‐(Nb,V)复合涂层。4种铁基涂层的组织均为马氏体基体、晶间M3C/M23C6型碳化物和晶内MC型碳化物的组合,最优涂层在此基础上以残余奥氏体作为马氏体与晶界碳化物的过渡区。4种涂层的硬度均超过了基体42CrMo的两倍,且均高于600 HV。摩擦磨损试验结果显示,4种涂层的磨损量相较于基体降低了70%以上;1500 h的盐雾腐蚀测试结果表明,4种涂层的腐蚀失重均低于基体,其中最优涂层失重仅为0.25 g;进一步的电化学腐蚀试验结果表明,最优涂层的腐蚀电流密度低至0.017 mA/cm2,表现出最佳的耐蚀性。最优熔覆涂层通过晶界碳化物和残余奥氏体的平衡以及晶内碳化物的弥散强化,获得了适中的抗开裂性能以及耐磨性和耐蚀性,有望应用于多种工程机械零部件表面。
激光技术 激光熔覆 铁基涂层 成分设计 微观组织 耐磨性 耐蚀性 
中国激光
2023, 50(12): 1202210
作者单位
摘要
1 华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室,江西 南昌 330013
2 浙江师范大学城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室,浙江 金华 321005
为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性,延长车轮的服役寿命,本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料,在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明:车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织,且组织致密均匀,与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升,镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性,断口呈韧性断裂特征;钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂,力学性能差异不明显。相较于基体,熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性,其中钴基合金熔覆层的硬度较高(显微硬度相比基体提高了72.8%),耐磨性最优(摩擦因数为0.31,磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70 μm),耐蚀性最好(阻抗值比基体高2个数量级)。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大,减磨效果不佳,硬度和强度较弱;尽管相比铁基涂层,钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势,但前者的工程成本较低,综合效果更好。
激光技术 车轮材料 激光熔覆 合金粉末 微观组织 力学性能 耐磨性 耐蚀性 
中国激光
2023, 50(8): 0802202

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!