下载文档原格式
激光熔覆Ni/WC涂层的数值模拟与涂层组织和性能的研究高锰钢在强烈的冲击下表现出优异的耐磨性,由此而被常用于矿山、冶金、铁路、电力等行业,但仅在大冲击、高应力、磨料硬度大的工况下,其高耐磨性才能够表现出来。
作为一种应用前景十分广阔的激光熔覆表面强化技术是提高其耐磨性的有效手段。
因此,本文利用激光熔覆表面改性技术在高锰钢表面熔覆一层Ni/WC复合涂层,以期高锰钢耐磨性得以提高,并做了激光熔覆的数值模拟,希望通过结合试验结果和模拟结果分析研究熔覆层的组织和性能。
主要研究内容如下:(1)根据同轴送粉激光熔覆的特点,利用有限元软件ANSYS模拟温度场的动态过程,采用生死单元法求得熔覆层形貌的三维模型,模拟中加入了熔覆粉末的温升、激光的衰减、相变潜热以及温度对材料热物理性能的影响等因素的影响作用,通过将温度场的结果与凝固理论结合,由形状控制因子推导出沿基体表面往深度方向的熔覆层组织依次为等轴晶、枝晶、胞晶、平面晶,由冷却速度推断出熔覆层组织大小关系为等轴晶<枝晶<胞晶<平面晶,通过验证试验证明了模拟的正确性和准确性。
(2)通过同轴送粉激光熔覆技术在Mn13Cr2上制备Ni/WC复合涂层,进行了不同激光功率和扫描速度的正交试验,结果表明,在其他工艺参数相同的情况下,熔覆层的宽度随激光功率的增加而增大,而熔覆层的高度则随功率增加而先增大再减小而后又增大,对于扫描速度,熔覆层宽度、高度都随着扫描速度的增加而减小,激光功率应控制在1600 W至1900 W范围内较合适,扫描速度控制在400 mm/min 至800 mm/min范围内较合适。
(3)通过光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计进行了一系列的表征试验,也做了室温干摩擦磨损的耐磨性检测试验。
结果表明,沿基体表面往深度方向的熔覆层组织依次为等轴晶、枝晶、胞晶、平面晶,组织大小关系为等轴晶<枝晶<胞晶<平面晶,这与通过模拟推测出的相一致;熔覆层的平均显微硬度分别为基体的2.8、2.5、2.3倍,涂层显微硬度较基体提升明显;基材的磨损量是功率为1600 W时的熔覆层的10.4倍,Ni/WC涂层的耐磨性有了很大的提升。
材料保护第42卷・第2期・2009年2月 13 Ce O 2对镍基金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨蚀性能的影响汪新衡1,匡建新1,何鹤林1,朱航生2(1.湖南工学院机械工程系,湖南湘潭 411201;2.衡阳丰顺车桥有限公司产品部,湖南衡阳 421002)[摘 要] 稀土元素能改善金属表面溶覆层的组织结构及性能,尤其是耐磨、耐蚀及抗高温氧化性能。
采用CO 2横流激光器在45钢基体表面熔覆不同稀土氧化物(Ce O 2)含量的镍基Ti C 金属陶瓷复合层,对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量、耐磨性能和耐腐蚀性能测试。
结果表明:加入适量的稀土氧化物Ce O 2(0.6%)可有效地减少复合层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,并且明显地改善了熔覆复合层的耐磨及耐蚀性能。
[关键词] 激光熔覆;稀土氧化物;镍基金属陶瓷层;显微硬度;耐磨性能;耐蚀性能[中图分类号]TG 665[文献标识码]A [文章编号]1001-1560(2009)02-0013-03 [收稿日期] 2008209201 [基金项目] 湖南省科技计划项目(05JT1017);湖南工学院重点科研项目(HGZ0601) [通信作者] 汪新衡(1971-),男,副教授,主要从事金属材料及加工工艺教学和科研;电话:0734-8859431;E -mail:wxinheng@yahoo 0 前 言采用激光表面改性技术在金属表面熔覆一层金属陶瓷涂层,可使材料表面获得较高的特定使用性能[1～3],尤其是耐磨性能较好。
但是,目前激光熔覆层的质量不易控制,熔覆层或合金化层的开裂敏感性还未得到彻底的解决,因而阻碍了其工程应用及产业化的发展[4]。
对此,目前多从激光熔覆层与基材热膨胀系数的匹配方面进行熔覆材料的选择及成分设计研究。
稀土元素电子结构特殊,对合金表面有着优异的改良潜力,对多种金属具有净化、变质和合金化的作用。
将稀土引入激光熔覆处理中,可以有效地改善熔覆层的组织结构和性能,特别是在改善高温抗氧化性等方面有着很大的潜力[5]。
2007年7月第32卷第7期润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GJuly 2007Vol 132No 17收稿日期:2007-03-02作者简介:张云凤(1969—),女,副教授,博士1E 2mail:yunfengzhang2004@1631com 1铸铁Cr M o 表面激光熔覆N i 基高温合金粉末的磨损特性张云凤1,2 闫玉涛1 孙志礼1(11东北大学机械工程与自动化学院 辽宁沈阳110001;2.沈阳建筑大学交通与机械工程学院 辽宁沈阳110168)摘要:采用激光熔覆技术在铸铁Cr M o 表面制备了N i 基高温合金熔覆层,采用SE M 和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。
采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。
结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁Cr M o 表面激光熔覆N i 基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。
关键词:激光熔覆层;N i 基高温合金;磨损中图分类号:T H11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2007)7-108-3W ear Characteristi cs of Ni 2ba se Super 2a lloy ontoCr M o Ca st I ron by La ser Cl addi n gZha ng Yunfe ng1,2 Ya n Yu tao 1 S un Zh ili1(11College ofM echanical Engineering and Aut omati on,Northeast University,Shenyang L iaoning 110001,China;21Traffic and Mechanical Engineering School ,Shenyang J ianzhu University,Shenyang L iaoning 110168,China )Abstract:Metallurgical binding and compact alloy layers were p repared by laser cladding technology with N i 2base su 2per 2alloy powders on Cr M o cast ir on .The m icrostructure of the laser cladding was analyzed using SE M and EP MA.The wear test of alloy layers were carried out under conditions of different vil ocity and loads .The m icr ohardness of the laser cladding layer and the substrate was measured .The study result shows that the wear mechanis m of the alloy layer is abra 2sive wear,and the wear perfor mance increases greatly than that of Cr M o cast ir on .Keywords:laser cladding layers;N i 2base high super 2all oy;wear 激光表面熔覆技术是利用高能密度激光束所产生的局部高温使高性能材料粉末在基体上快速熔凝,并与基材相互熔合形成与基体的成分及性能不同的熔覆层。
激光熔覆60%WC-Ni涂层参数及性能研究张理;毕贵军;曹立超;常云龙【期刊名称】《自动化与信息工程》【年(卷),期】2022(43)2【摘要】镍基碳化钨(WC-Ni)复合材料是常用的激光熔覆材料之一,可有效改善材料表面的耐磨性。
但由于碳化钨(WC)属于硬脆材料,受热易分解、溶解、氧化等,导致熔覆层中WC体积分数受限,且涂层容易存在裂纹。
因此,当前针对该种材料的激光熔覆研究主要集中于较低的WC含量(质量分数<50%)。
为进一步探究高含量WC(质量分数>50%)镍基合金的激光熔覆层性能,首先,以60%WC-Ni粉末为激光熔覆材料,以CCS-B钢板为基材,分别研究激光功率、送粉速度、激光扫描速度对熔覆层宽度、高度及稀释率的影响规律;然后,确定合适的熔覆参数组合,并在基材表面加工制备熔覆层;最后,分别对基材和熔覆层进行硬度和摩擦磨损实验测试,结果显示:与基材相比,熔覆层平均硬度达到81.44 HRC,提高了5.45倍;同样时间内摩擦磨损量降低93.6%,摩擦系数降低12.37%,熔覆层的硬度和耐磨性均获得显著提升。
【总页数】8页(P1-7)【作者】张理;毕贵军;曹立超;常云龙【作者单位】广东中科德弗激光科技有限公司;广东省科学院智能制造研究所;沈阳工业大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.44【相关文献】1.激光熔覆WC-Ni/TiC涂层的组织和摩擦磨损性能研究2.纯铜表面脉冲激光熔覆Ni60涂层的结构与性能研究3.磁场辅助激光熔覆5CrNiMo/Ni60涂层组织微结构及性能研究4.激光熔覆Ni60和Ni60/SiC涂层磨损性能的研究5.U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层工艺参数优化的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第54卷•第3期• 2021年3月激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究曹四龙王凌倩、周健松^(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000;2.中国科学院大学材料与光电研究中心，北京100049)[摘要]目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道。
为此，利用激光熔覆技术制备了 NiCrMo涂层，以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照，通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光 谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析，研究了室温〜800 ^下2种镍基合金涂层的主要磨 损机理。
结果表明：NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的7-N i固溶体形成的细小树枝晶组成。
NiCrBSi合 金涂层中较多含量的B、S i和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni-B-S i共晶组织的形式分布于7-N i固溶体中。
在 室温〜400 T时，NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形，NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑 性变形能力，因而表现出更优异的耐磨性。
当温度超过400冗时，Cr7C3硬质相和Fe203的疲劳脱落形成的硬质颗 粒加剧了对氧化膜的切削破坏，导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损，而NiCrMo合金涂层磨 痕表面大量的金属氧化物以及NiMo04复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用，因此具有更 好的高温耐磨性。
[关键词]NiCrMo合金涂层；NiCrBSi涂层；微观组织；力学性能；高温摩擦学性能[中图分类号]TG665 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)03-0001-08Microstructure and Tribological Properties of Laser CladdingNiCrMo and NiCrBSi Alloy CoatingsCAO Si-long1'2, WANG Ling-qian1, ZHOU Jian-song1(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China；2. Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: At present, there are few reports on the high temperacture tribological behavior and mechanism of NiCrMo alloy coatings, for this, NiCrMo and NiCrBSi alloy coatings were prepared by laser cladding technology. The NiCrBSi alloy coatings, which were widely studied and widely used, were used as a contrast. The phase composition, microstructure, worn morphology and composition of the coatings were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman characterization. The main wear mechanism of this two coatings was investigated from room temperature to 800 X..Results showed that the microstructure of NiCrMo alloy coating was mainly composed of fine dendrites formed by a single 7-Ni solid solution. The small atoms B, Si and C in NiCrBSi alloy coating were mainly distributed in *y-Ni solid solution in the form of Cr7C3hard phase and Ni-B-Si eutectic structure. From room temperature to 400 X. , NiCrMo alloy coating had serious abrasive wear and plastic deformation. NiCrBSi alloy coating possessed higher microhardness and plastic deformation resistance, committing to better wear resistance. When the temperature was over 400 X I , the hard particles formed by fatigue shedding of Cr7C3 hard phase and Fe203aggravated the cutting damage to the oxide film, which led to serious abrasive wear of NiCrBSi alloy coating under high temperature. However, a large amount of metal oxides and NiMo04complex on the wom surface of NiCrMo alloy coating could form a continuous and compact oxide enamel film, which reduced the friction and wear rate, and thus NiCrMo alloy exhibited better wear resistance at high temperature.Key w ords：NiCrMo alloy coating；microstructure；mechanical properties；high temperature tribological properties[收稿日期]2020-09-24[通信作者]周健松（1969-)，博士，研究员，研究方向为材料表面工程，电话:0931-4%8103,E-mail:jszhou@ 2Vol.54 N o.3 Mar. 20210前言NiCrMo合金作为一种镍基超合金，具有较高的高 温强度、优异的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，在航空 航天、核工业和化工领域拥有广阔的应用前景[1]。
Ni–Cr +WC 复合涂层的激光熔覆技术发展和特点摘要：为了提高金属工件在氧化和磨损环境中的寿命，通常在其表面附上特殊涂层。
最近二十年，随着激光技术的迅速发展，激光用来生产高质量涂层。
含有Ni和WC的金属基陶瓷复合涂层（MMC）通常用于延长恶劣磨损工作条件下工件的寿命。
根据美国试验材料学会G-65标准试验方法，通过对激光熔覆技术和普通耐磨堆焊技术做耐磨比较试验，发现经激光熔覆后工件寿命延长六倍。
取得如此效果的原因是激光熔覆有低的稀释率和高的凝固速度。
结果，对于含有WC颗粒的MMC，激光熔覆后WC有更高的体积分数和更好的微观结构。
为了工程上所需要的耐氧化和耐磨性能，开发了Ni–Cr +WC复合涂层。
通过在标准钢上熔覆含有不同WC体积分数的Ni、Cr基体复合涂层，探究工艺参数对熔覆质量的影响，观察其微观结构。
关键词：激光熔覆MMC 耐磨特性Nd YAG激光器涂层WC颗粒1．介绍近二十年，随着激光在工业中的应用，激光熔覆随之发展并取得了广泛地应用，不仅生产出了含有自润滑耐磨损颗粒的复合涂层，而且也出现了耐腐蚀的超合金涂层。
WC颗粒的形状对涂层微观结构和耐磨损性能的影响以及激光熔覆涂层在耐磨环境中服役的优势也被研究与讨论。
为了增加熔覆工件的寿命，发展了不同成分的多层熔覆层。
耐磨堆焊是指将耐磨的硬质材料附着在质地软的材料表面，是一种有效减少表面磨损、撞击损坏、腐蚀、侵蚀的方法。
在很多情况下，注定要承受恶劣表面磨损的工件在服役钱都要进行耐磨堆焊处理。
然而在这种表面技术中，工件表面受高温，存在很多不可忽视的缺陷和很高的稀释率。
对于含有WC颗粒的MMC，稀释率对于最终WC的体积分数和熔覆材料的耐磨特性有着直接的影响。
激光熔覆稀释率为1~2%，而传统耐磨堆焊稀释率为5~10%。
对于所需要的和保持稳定性的组分，激光熔覆有大的选择范围。
在该文档对激光熔覆和耐磨堆焊技术生产的工件的耐磨特性做了比较。
分别用上述两种方法生产含有WC颗粒的Ni-Cr基合金并比较而这的耐磨特性。
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。
