激光熔覆层的微观检测
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激光熔覆实验报告1.实验目的1)熟悉激光熔覆的概念、特性和基本方法;2)了解激光熔覆所涉及的激光器、加工机床、送粉器和喷嘴;3)用侧向送粉法在45钢表面进行镍基合金的激光熔覆,优化工艺参数获得良好的熔覆层;4)测量熔覆层的尺寸,观察显微组织。
2.实验原理激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。
与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
熔覆材料:目前应用广泛的激光熔覆材料主要有:镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。
其中,又以镍基材料应用最多,与钴基材料相比,其价格便宜。
工艺设备原理熔覆工艺:激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉、丝、板的形式加入,其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中,使供料和熔覆同时完成。
熔覆材料主要也是以粉末的形式送入,有的也采用线材或板材进行同步送料。
预置式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理---预置熔覆材料---预热---激光熔化---后热处理。
同步式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理。
按工艺流程,与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。
3.实验设备YLS-2000(IPG)光纤激光器、45钢板材(40╳60╳15),Ni基合金粉末。
激光熔覆标准激光熔覆技术作为一种先进的表面修复和涂层加工方法,已经在航空航天、汽车制造、能源领域等多个领域得到广泛应用。
为了确保激光熔覆工艺的质量和稳定性,制定了一系列激光熔覆标准。
这些标准旨在规范激光熔覆过程中的操作要求、质量要求以及检测方法,以确保最终的产品能够满足设计要求并具有良好的性能。
一、激光熔覆技术简介激光熔覆技术是利用高能量密度的激光束对工件表面进行加工和修复的一种先进技术。
通过将金属粉末或线材喷射到被加工表面上,并利用高温下金属粒子与基材表面相互作用,形成一层致密、耐磨、耐腐蚀或具有特殊功能的涂层。
与传统涂层方法相比,激光热源具有高浓度、高温度和快速传递等特点,使得其在材料表面改性和修复方面具有独特的优势。
二、激光熔覆标准的重要性激光熔覆技术的应用范围越来越广泛,但由于其复杂性和高技术要求,对操作者和设备都提出了较高的要求。
为了确保激光熔覆过程中的质量和稳定性,制定相应的标准是非常必要的。
这些标准不仅规范了操作者在激光熔覆过程中的行为,还规定了涂层质量评价指标、检测方法以及设备要求等内容。
通过遵循这些标准,可以提高激光熔覆工艺的可控性和稳定性,保证最终产品具有良好的品质。
三、激光熔覆标准内容1. 操作要求:这部分内容主要包括操作者对设备、工艺参数以及材料等方面的控制要求。
例如,在操作过程中必须佩戴适当防护装备,并对设备进行定期维护和检查等。
2. 涂层质量评价指标:涂层质量是衡量激光熔覆工艺成败的重要指标之一。
标准中规定了涂层的硬度、致密性、附着力、抗磨性等性能要求,并规定了相应的测试方法和评价标准。
3. 检测方法:激光熔覆涂层的质量检测是确保产品质量的重要环节。
标准中列出了常用的检测方法,包括金相显微镜观察、显微硬度测试、抗腐蚀性能测试等,并规定了相应的测试条件和评价指标。
4. 设备要求:激光熔覆设备是实施激光熔覆工艺的关键设备之一。
标准中对设备进行了详细规定,包括激光功率密度范围、加工范围和精度等要求,以及设备运行参数监控和记录等内容。
第31卷第2期2251年03月黑龙江科技大学学报Jonrnai of Heilongjianf University of Sciecco&TechnolopyVoO31No.6Mac,2021激光熔覆Mo-Nt-Si复合涂层组织及性能王永东1张宇鹏2,宫书林2,汤明日2(1.黑龙江科技大学教务处,哈尔滨174025;2.黑龙江科技大学材料科学与工程学院,哈尔滨174025)摘要:为提高Q235钢的耐磨性能,采用激光熔覆技术在其表面制备Mo-Nt-Si复合涂层。
利用XRD、SEM、显微硬度仪、磨损试验机等分析测试手段,研究了复合涂层的物相组成、宏观形貌、显微组织及耐磨性能。
结果表明:涂层成分不同,裂纹出现的倾向性不同;随着S质量分数的减少,裂纹倾向性随之减小;涂层组织呈枝晶状态分布,枝晶间距越来越细小,连贯性也越来越好。
成分为44Mo-40Ni-22Si复合涂层的显微硬度和耐磨性最佳。
关键词:Mo-Ni-Si涂层;激光熔覆;显微形貌;耐磨性;显微硬度doi:10.3969/j.22$0.0665-7262.2021.02.006中图分类号:TG14.4文章编号:2095-7262(2021)06-0132-05文献标志码:AMicrestrecture and performanee of loser claddingMo-Ni-Sn composite coati ngWag Yongdonj,ZUang Yupeng1,Gong SUulin2,Tang Mingri2(1.Academic Affairs Office,HeUoo/iana University of Sciecco&Techcology,Harbiv154022,Chma;2.Schooi oO Materiai Sciecco&Enaineeriny,Heilooajiana University of Sciecco&Techcology,Harbiv10026,China)Abstrocr:T his pdpec aims to improve the wcc resistanco of Q635steeC The improvemect is a-chieveC by pmpdbiif the Mo-Ni-Ci composite coatinf by lasco claCdinf technology;anf investigainf the ppase composition,macro-mopjhology,microstuicturo anf wcu resistanco of the composite coatinf usinf XRD,SEM,micro-Carbness testec and weac UsUc.The resnlts show that the crach tenfenco vvues with coatinf compositions,shugeshna that the decreash Si contect leaCs to the decreasea crach;the micro-stuicturo of the coatinf is distriVuteC as decnutc,mecninf that the smallcc decnutc spacinf gives the bettec cohemcco.The44Mo-44Ni-26Si composite coatinf boasts the best microharbness anf wecc resistanco2 Ker words:Mo-Ni-Ci coatinf;laser claCdinf;micromoo^holoay;aCrasion resistanco;microharb-ness收稿日期:2226-16-14第一作者简介:王永东(1572-),男,黑龙江省兰西人,教授,博士,研究方向:材料表面改性及连接技术,E-mait:*************第2期王永东,等:激光熔覆Mo_Ni-Si复合涂层组织及性能1850引言磨损是材料的主要失效形式之一,严重影响着产品的性能和使用寿命。
激光功率对锆合金激光熔覆复合涂层成形及微观组织的影响目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景 (4)1.2 研究意义 (5)1.3 国内外研究现状 (6)1.4 本文的研究内容与方法 (7)2. 激光熔覆技术的基本原理 (9)2.1 激光的基本原理 (10)2.2 激光熔覆过程 (11)2.3 激光功率对熔覆层厚度的影响 (12)3. 锆合金的物理与化学特性 (13)3.1 锆合金的材料分类 (14)3.2 锆合金的物理特性 (15)3.3 锆合金的化学特性 (17)4. 激光功率对锆合金激光熔覆复合涂层成形的影响 (18)4.1 熔覆层形貌 (20)4.2 熔覆层厚度 (22)4.3 熔覆层结合强度 (23)4.4 熔覆层表面粗糙度 (24)5. 激光功率对锆合金激光熔覆复合涂层微观组织的影响 (25)5.1 微观组织的组成与特性 (27)5.2 不同激光功率下微观组织的变化 (28)5.3 应力与缺陷的形成 (30)5.4 晶粒尺寸与组织分布 (31)6. 实验设计与材料 (32)6.1 实验设备与系统 (32)6.2 实验材料与涂层合金选择 (33)6.3 实验工艺参数 (34)7. 实验结果与分析 (36)7.1 不同激光功率下熔覆层形貌的观察 (37)7.2 熔覆层厚度的测量与分析 (37)7.3 结合强度的检测与分析 (38)7.4 表面粗糙度的测量与分析 (40)7.5 微观组织与成分分析 (41)8. 激光功率对熔覆层性能的影响 (43)8.1 力学性能 (44)8.2 耐腐蚀性能 (45)8.3 耐磨性能 (46)8.4 其他性能的影响 (47)9. 结论与展望 (48)9.1 研究结论 (50)9.2 对未来研究的启示 (50)9.3 存在的问题与不足 (51)1. 内容概览本文档旨在探讨激光功率对锆合金激光熔覆复合涂层成形及微观组织的影响。
激光熔覆作为一种先进的表面工程技术,能够通过选择合适的涂层材料和工艺参数来提高部件的耐磨性、耐腐蚀性和综合性能。
激光熔痕微观结构的表征本文通过分析激光熔池,研究了工艺参数对熔体快速凝固的影响。
并且在本文末尾提供了减少凝固缺陷的工艺参数表1 熔池尺寸与工艺参数列出了熔池尺寸的测量结果,其中前三行数据来自作者(SET 2),其他数据来自其他组员。
各组使用相同的303不锈钢,但处理所用的工艺参数不同。
第5组来自Mingqi,第11组来自Thomas,第13组来自Anvita。
经分析,激光功率与熔池尺寸之间没有明显的规律,这意味着功率不是控制熔池尺寸的唯一参数。
由于熔池形状较薄且较深,Mingqi的深度数据表现不同于其他数据。
除这一组深度数据外,熔池的宽度、深度和截面均与能量线密度(LED)成正比。
此外,熔池深度在低LED下(约10J/mm处)出现了一个峰值。
这种现象符合我们的直觉,即如果向固定体积的样品中输入更高的能量,它应该产生更大的熔化区域来抵消这些能量。
这种关系可以描述为:我们MATLAB计算熔池宽度的理论值。
熔池宽度理论值为91.56 μ m (175W),104.42 μ m (200W),117.3 μ m (225W)。
这些数值远小于实测数据。
由此可见,熔体轨迹的尺寸主要受对流的影响。
凝固模式:225w样品熔池中部附近区域基本为同轴结晶生长。
225W样品熔池边缘部分附近区域,疑似平面前凝固,随着远离边缘,逐渐变为柱晶。
其中气孔附近区域,疑似产生枝晶。
200w样品中部基本为同轴结晶。
此外发现熔池中间的晶胞明显小于靠近熔池边缘的晶胞。
200w试样边缘部分为柱晶生长。
175w样品熔池中部基本为同轴生长。
175w样品的最边缘部分疑似平面前凝固。
熔池中部的区域变为非同轴生长。
图1结晶模式示意图[1]由上述发现可以得出,整个熔池中部的晶体组织均为同轴,往外形成非同轴柱晶。
熔池边缘的组织通常为平面前凝固。
造成这种现象的原因是G和V的差异。
由于靠近熔池中部,周围的材料处于热饱和状态,其温度梯度最低;同时,由于熔池形状的关系,其V值也较大,且随着V值的增大,熔池间距减小,因此熔池中部的晶胞比外面的小。
激光熔覆层组织观察及硬度测定实验目的激光熔覆层是一种特种材料表面加工技术,通常应用于提高材料表面性能。
然而,研究激光熔覆层的组织特征和硬度测定是十分必要的。
本文将就激光熔覆层的组织特征和硬度测定进行详细介绍。
一、激光熔覆层组织特征
激光熔覆层的组织结构是由光束的熔化作用形成的。
熔化后,来自塑性变形区域的金属流动使得形成的覆盖层具有精密晶粒和高致密度。
激光熔覆层的组织特征还取决于使用的熔化材料。
例如,采用合金化激光熔覆,可以在熔化后得到具有细小晶粒和均匀分布的强化相的合金层。
此外,采用纳米级陶瓷粉末的激光熔覆,可以形成具有高度定向晶体结构的纳米瓷涂层。
因此,通过控制熔覆条件和材料,可以实现具有多种特殊性质的激光熔覆层。
二、激光熔覆层硬度测定
硬度测定是评估激光熔覆层质量和性能的主要方法之一。
硬度能反映出材料的抗压缩、抗钝化、耐磨损、抗疲劳等基本性能。
一般来说,硬度测定可以通过拉伸试验、压缩试验、显微压痕、
针形压痕等多种方法进行。
其中,显微压痕法是目前应用更广泛的方法,可以在线进行硬度
测试,并且可以测量不同区域(如表面层与内部层)的硬度。
同时,硬度测定也可以和微观组织的分析相结合,对激光熔覆层
的结构性能进行研究。
总的来说,通过对激光熔覆层的组织以及硬度的测量,可以为材
料加工、裂纹防护、耐蚀、表面润滑等领域的材料设计提供重要参考。
激光深熔焊接中焊缝微观组织的实时动态调控在激光深熔焊接中,焊缝的微观组织对于焊接接头的性能和质量具有关键影响。
传统的焊接方法对焊缝组织调控的能力有限,无法满足高质量焊接的需求。
而激光深熔焊接作为一种高能高效的焊接方法,其焊缝组织调控的需求更为迫切。
本文将重点探讨激光深熔焊接中焊缝微观组织的实时动态调控方法和技术。
1. 激光深熔焊接的基本原理激光深熔焊接是利用激光束将焊接区域加热至熔化温度并形成熔池,在熔池中通过热传导和冷却过程实现焊接连接。
激光深熔焊接具有能量密度高、热效应小等优点,可以实现高速、高质量的焊接。
2. 焊缝组织的调控需求焊缝组织的性能决定了焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能,对于焊接接头的可靠性至关重要。
传统的焊接方法难以实现对焊缝组织的精确控制,存在焊缝区域过热、组织非均匀等问题。
而激光深熔焊接由于能量密度高、热输入集中等特点,为实现焊缝组织的精确调控提供了可能。
3. 实时动态调控方法为了实现焊缝组织的实时动态调控,需要对焊接过程进行在线监测和控制。
常用的监测手段包括光学监测、声学监测、电磁监测等。
通过对激光深熔焊接过程中的参数和监测信号进行实时分析和处理,可以实现对焊缝组织的精确控制。
4. 光学监测方法光学监测是激光深熔焊接监测中最常用的方法之一。
通过采集焊接过程中的光学信号,例如熔池形态、熔深、焊缝几何形状等,可以实时监测焊接过程中的动态参数,并根据监测结果进行反馈控制。
光学监测方法可以实现对焊缝微观组织的精确调控,提高焊接接头的性能和质量。
5. 声学监测方法声学监测是一种通过检测焊接过程中产生的声波信号来实现对焊接质量的监测和控制的方法。
声学监测可以实时反馈焊接过程中的熔池信息,通过分析声学信号的频谱和强度变化,可以判断焊缝组织的质量,并实现实时调控。
6. 电磁监测方法电磁监测是一种利用电磁信号对焊接过程进行监测和控制的方法。
电磁监测方法可以通过检测焊接区域的电磁辐射信号,如电磁波、电磁感应等,实时反馈焊接过程中的熔池状态和组织形态,并根据监测结果进行实时调控。
激光熔覆实验报告1.实验目的1)熟悉激光熔覆的概念、特性和基本方法;2)了解激光熔覆所涉及的激光器、加工机床、送粉器和喷嘴;3)用侧向送粉法在45钢表面进行镍基合金的激光熔覆,优化工艺参数获得良好的熔覆层;4)测量熔覆层的尺寸,观察显微组织。
2.实验原理激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。
与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
熔覆材料:目前应用广泛的激光熔覆材料主要有:镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。
其中,又以镍基材料应用最多,与钴基材料相比,其价格便宜。
工艺设备原理熔覆工艺:激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉、丝、板的形式加入,其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中,使供料和熔覆同时完成。
熔覆材料主要也是以粉末的形式送入,有的也采用线材或板材进行同步送料。
预置式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理---预置熔覆材料---预热---激光熔化---后热处理。
同步式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理。
按工艺流程,与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。
3.实验设备YLS-2000(IPG)光纤激光器、45钢板材(40╳60╳15),Ni基合金粉末。