钛合金激光气体合金化表面改性新技术研究

利用激光气体合金化表面改性新技术对钛合金进行表面改性，成功地制得了与基材间为完全冶金结合且梯度过渡的、以树枝状氮化钛为增强相的新型快速凝固“原位”耐磨复合材料表面改性层。简要介绍了钛合金激光气体合金化表面改性原理及所获表面改性层组织与性能特点     

TiAl金属间化合物激光表面改性新工艺研究

为提高ＴｉＡｌ金属间化合物的耐磨性，利用激光气体合金化技术对ＴｉＡｌ进行表面改性，在激光表面改性层中成功地制得了以高硬度氮化钛为增强相的新型快速凝固“原位”高耐磨复合材料。激光表面改性层的厚度根据需要可在０．１～１．５ｍｍ范围内调节，激光表面改性层的显微组织及性能可以通过改变激光处理工艺参数而得到灵活的控制。试验结果表明，激光气体合金化是一种提高ＴｉＡｌ化合物耐磨性的先进的表面改性新技术。     

钛及钛合金表面耐磨热处理

综述了近年来为提高钛及钛合金表面耐磨性而采用的热处理表面改性技术,如渗氮、渗硼、离子注入、激光合金化等。讨论了每种工艺方法所获表面改性层的结构和性能特征及其适应范围。其中着重介绍了离子氮化和激光合金化工艺,比较了各自的优缺点,并提出了应进一步研究的方向。     

γ-TiAl金属间化合物合金激光表面合金化组织与摩擦学性能

分别利用预涂活性碳粉和 Ti C粉 2种方法对γ-Ti Al基合金 Ti-4 8Al-2 Cr-2 Nb进行激光表面合金化,制得了无裂纹、表面光滑、内部组织致密、厚度可达 1.6mm以上的、以硬质 Ti C树枝晶为增强相的快速凝固“原位”金属基耐磨复合材料表面改性层,分别采用 OM,SEM,EDS,XRD等方法分析了激光合金化耐磨表面改性层的显微组织,分别在销 -环滑动磨损、Si C纤维刷式高速滑动磨损及微动磨损条件下评价了激光表面改性层的摩擦学性能。结果表明 :采用上述 2种方法所获激光表面合金层组织均匀、与基体间结合为完全冶金结合,合金层硬度及在 3种磨损条件下的耐磨性均大幅度提高。激光表面合金化是提高γ-Ti Al合金摩擦性能的一种很有前途的表面改性方法     

金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术研究进展

 简要报道本实验室目前在先进航空金属材料激光表面改性及高性能金属零件激光快速成形技术研究与应用的新进展。主要内容包括 :(1 )钛合金耐磨阻燃激光表面合金化与激光熔覆表面改性技术;(2 )刷式密封及指尖密封跑道高温自润滑耐磨涂层新材料及其激光熔覆制备新技术;(3 )难熔金属硅化物复合材料高温耐磨耐蚀多功能涂层新材料及激光熔覆涂层技术;(4 )高性能 /梯度性能钛合金及高温合金结构件激光快速成形技术。     

轻合金表面改性技术现状

对铝、镁和钛基轻合金的激光表面改性技术,主要包括激光表面重熔、合金化、涂敷和冲击强化等的特点及研究和应用现状进行了简单评述．并提出了今后的发展趋势。用高能激光束对材料表面进行处理,改善表面某种性能的技术,统称为激光表面改性。与热喷涂和等离子堆焊工艺相比,激光表面改性技术具有对基体热影响小（基体变形很小）和易于实现自动化的优点;与电化学沉积、CVD、PVD及表面渗氮（渗碳）等表面改性技术相比,激光表面改性技术适宜的材料体系更为广泛,且可以得到厚度较大的改性居。如今,激光表面改性技术已获得了巨大发展,…     

航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展

重点介绍了提高钛合金疲劳性能的表面改性技术的最新研究进展。主要从喷丸强化、激光冲击强化、挤压、滚压、离子注入、滚磨光整加工、水射流喷丸等典型方式对钛合金的加工能力、作用机理,以及加工后零件的残余应力水平和疲劳性能等方面进行了阐述,以期为航空钛合金零件的表面改性提供借鉴。     

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。     

热障涂层的激光表面改性参数优化和结构设计

热障涂层是航空发动机涡轮叶片关键核心技术之一,但在服役条件下常受环境沉积物、熔盐等的腐蚀而过早失效。激光表面改性是一种提高涂层抗腐蚀性能的有效办法,但改性涂层的激光工艺优化和结构设计亟待研究。本文采用脉冲Nd：YAG激光系统对Y₂O₃部分稳定ZrO₂（YSZ）热障涂层进行表面改性,研究了激光功率、扫描速度以及光束长度对改性层厚度、微观结构的影响。结果表明,激光改性层呈致密的柱状晶结构,并有纵向裂纹贯穿其中。改性层的厚度与激光功率成正比,受扫描速度影响不大,与光束长度成反比。激光功率过高,则改性层裂纹增加明显;光束长度过大,则改性层与下方涂层的界面缺陷增多,不利于界面结合。优化的激光改性参数为：激光的功率为75~80 W,扫描速度8 mm/s,光束长度为160 mm。设计了双层激光改性层,每层中的纵向裂纹不连续,使得整个改性层中无贯穿的纵向裂纹,有助于抑制高温腐蚀熔体的内渗。     

表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响

为对比研究表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响,在17-4PH不锈钢表面进行了多弧离子镀陶瓷/金属多层膜制备、激光表面合金化(LSA)处理和超音速火焰喷涂(HVOF)硬质合金层处理,利用划痕仪、自组装的不锈钢抗固体粒子冲蚀(SPE)装置、多冲疲劳试验机对上述三种表面处理试样的小攻角和大攻角SPE失效行为和机理进行了研究。结果表明,微切削是17-4PH不锈钢及其表面改性试样小攻角下固体粒子冲蚀破坏的主要失效机制,多冲型疲劳破坏是17-4PH不锈钢及其表面改性试样大攻角下固体粒子冲蚀的主要失效机制。HVOF WC-17Co涂层可显著提高17-4PH不锈钢30°小攻角和90°大攻角下SPE抗力。激光表面合金化层能够改善17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角下SPE性能,但SPE性能改善效果弱于HVOF喷涂涂层。TiAl N/Ti多层膜不能显著提高17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角的SPE性能。     

激光精细表面制造工艺研究及应用:清洗与抛光

介绍了激光精细表面制造中的两类关键技术——激光清洗和激光抛光,以及其在提高结构材料表面质量和性能表现中的研究和应用。采用激光清洗技术去除铝合金表面氧化层,清洗表面氧含量显著降低,从而明显提高铝合金焊缝质量,避免熔合区气孔形成;通过激光抛光技术对增材成形钛合金构件进行抛光,可将表面粗糙度由5μm以上降低到1μm以下,同时激光抛光钛合金表面发生相变,使表面硬度和耐磨性得到显著提高。最后,进一步讨论激光清洗和抛光复合技术处理Ni-Ti形状记忆合金(SMA)表面的可行性。     

成果简介

成果简介１铝硅合金激光表面合金化Ｘｉ艺激光表面合金化工艺具有工件变形小、元素消耗少、不需淬火介质、生产效率高、处理周期短等优点。本工艺研究了激光表面合金化处理对铝硅合金的显微组织、相组成以及显微硬度的影响，为拓宽激光应用范围提供参考。本成果通过大量试...     

钛合金表面激光熔覆涂层工艺

钛合金具有很高的比强度、优良的耐腐蚀性和高温性能,是航空航天部门广泛使用的高性能材料。但钛合金的摩擦系数大、耐磨性差,因而极大地限制了它在工程上的应用范围。金属表面激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面处理工艺。利用高能激光束对材料表面的瞬间加热和熔池快速冷却的特性,在钛合金表面用激光熔覆一层增强材料,能够显著改善钛合金的表面性能[1]。目前,在钛合金表面上进行激光熔覆的镍基合金材料主要是NiCrBSi[2],而用NiCo-CrAlY作涂层的研究却未见报道。NiCoCrAlY合金是常用的热喷涂材料,其涂层致密,结合强度大,耐…     

W18Cr4V激光表面合金化熔池的形成

本文利用０－２ｋＷ连续可调ＣＯ２气体激光器对Ｗ１８Ｃｒ４钢进行表面合金化处理。在研究了激光辐照温度场模型以后，分析了金属的激光加热过程以及激光溶池内的受力和对流运动。根据组织特征考察了激光辐照后材料的凝固模式。     

2024(LY12)的激光表面合金化

在２０２４（ＬＹ１２）表面进行激光合金化的试验研究,结果表明,在２０２４基材上涂敷Ｃｕ粉,经激光合金化处理后,表面涂层材料与基体发生了合金化,生成金属间化合物δ－Ａｌ４Ｃｕ９。激光处理后试样表面的硬度值比未处理时提高２．５倍,大大提高了材料表面的耐磨性。     

钛合金的高温氧化及防护

综述了国内外有关钛合金的高温氧化规律的研究以及防护方法和技术的发展。介绍了扩散型涂层、气相沉积型涂层、离子注入表面改性层和搪瓷涂层等针对钛合金的抗氧化防护涂层和技术。讨论了存在的问题和有望解决问题的途径。     

激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金高周疲劳性能

 疲劳失效是钛合金工业应用中最重要的失效方式,疲劳强度是钛合金应用的关键性指标。为了研究激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金的疲劳性能和行为,在625 MPa到900 MPa不同应力水平下进行了室温高周疲劳(HCF)测试(应力比R=0.1,加载频率f=120~130 Hz),完成了疲劳断口表面分析。研究了气孔存在及分布对激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金疲劳性能的影响。激光沉积钛合金具有细小α/β片层组织。分析结果显示,虽然疲劳源区有气孔存在,激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金仍然具有优异的疲劳性能。取向丰富细小的α/β片层组织能有效减小疲劳源区滑移长度。分析结果还表明,应力水平对疲劳行为有一定影响。     

钛铝基合金抗氧化性与延展性的研究进展

分别从结构、抗氧化性和延展性3个方面综述了钛铝基合金研究进展，指出合金化和表面改性是提高其抗氧化性能的有效手段，合金化和热加工则是提高其延展性的主要方法。在此基础上提出综合运用合金化、表面改性和热加工技术是进一步提高钛铝基合金综合性能的有效方法。     

Ni基合金与γ-TiAl基合金的固态连接规律研究

通过对Ni基合金进行激光熔覆γ-TiAl基合金涂层处理,对γ-TiAl基合金进行激光表面熔凝处理,提出了一种采用激光表面改性技术和超塑扩散连接相结合的Ni基合金/γ-TiAl基合金连接新技术。研究了合金激光改性层的显微组织特征,探讨了Ni基合金/γ-TiAl基合金固态扩散连接的规律。结果表明:激光表面改性技术提高了Ni基合金/γ-TiAl基合金的连接质量,合金通过激光表面改性处理后,采用连接温度850℃、连接压力60MPa、连接时间1h的连接条件及900℃保温0.5h连接后续热处理,实现了Ni基合金/γ-TiAl基合金的连接。     

激光表面处理的现状及具在航空航天工业中的应用

本文介绍了激光表面处理法，如激光表面硬化，激光合金化，激光熔覆，激光晶粒细化等，最后，介绍了激光表面处理在航空航天工业中的应用。