激光熔覆制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层 ,利用3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面熔覆实验研究 ,光斑直径 3 5mm ,扫描速度 3 10mm/s,送粉速率 3 2 6 g/min。实验结果表明 :利用送粉式激光表面熔覆技术 ,可以在碳钢表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹 ,但有少量的气孔。涂层组织由γ 奥氏体枝晶、CrB、TiB2 、M2 3 C6和TiC组成。经激光表面重熔后 ,涂层显微硬度达HV0 2 110 0 ,是基材显微硬度的 4 5倍     

Ni基合金／γ-TiAl基合金的超塑扩散连接

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,将异种合金间的连接转化为具有相似显微组织特征的同种合金间的连接。研究了Ni基合金激光熔覆涂层的显微组织特征,探讨了激光表面改性处理和连接温度对Ni基合金/γ TiAl基合金扩散连接质量的影响。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。在连接温度900℃,连接压力60MPa,连接时间1h的连接条件下,可实现Ni基合金/γ TiAl基合金的连接。     

激光熔覆工艺的应用

激光熔覆具有广阔的发展前景,潜力很大,经济效益可观,引起国内外广泛的关注,并投入人才物力进行研究。 航空发动机钛合金和镍基合金摩擦副的接触磨损是发动机使用和维修中的一大难题,利用激光熔覆技术则可获得优良的涂层,为燃气涡轮发动机零件的修复开创了一个新途径。该工作研究了激光表面熔覆高温耐磨涂层的激光喷涂技术,在DZ4合金基体上,喷涂CoCrW合金粉末和WC粉末的机械混合物,厚度为0.3mm,提高了高温耐磨及抗腐蚀性能,对镍基合金制造的航空发动机涡轮叶片,利用激光熔覆技术熔覆钴基合金,提高了耐热耐磨性能,与热喷镀等方法相比,缩短了涂层制备的时间,质量稳定,且消除了由热影响可     

45钢表面激光熔覆Ni20合金粉末的抗冲蚀性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,通过扫描电镜、X射线衍射等方法,研究涂层相及冲蚀形貌,采用HV-1000型显微硬度计测试熔覆层截面显微硬度,利用自制冲蚀设备对Ni20合金熔覆层耐冲蚀性能进行研究,并得出研究结论。     

钛合金零件的激光成形修复

激光成形修复技术的技术基础是激光熔覆表面修复技术和快速成形技术。常规的激光熔覆技术只是一种表面强化和改性技术,可用于修复一些没有成形形状要求的表面缺陷。激光成形修复则是把激光立体成形技术应用于修复过程,可以实现具有三维形状缺陷的零件的成形修复。     

激光熔覆修复15-5PH不锈钢的拉伸性能及组织研究

研究了激光熔覆修复15-5PH沉淀硬化不锈钢激光熔覆修复比例(25%、50%、75%、100%)对其力学性能的影响,以及熔覆修复后试样的断口形貌、金相组织、内部缺陷和显微硬度。研究结果表明,15-5PH不同比例熔覆修复试样的抗拉强度均高于基材,但塑性随着修复比例的增大而降低,在所研究的4种熔覆修复比例的试样中,25%熔覆比例时抗拉强度最高,力学性能最好。熔覆修复冶金组织致密,分为修复区、热影响区和基材区,其中热影响区的组织呈现明显的方向性,晶粒均匀性好,无粗大晶粒,表面和内部无裂纹缺陷,显微硬度从修复区向基材区整体呈上升趋势,在热影响区内出现硬度峰值。熔覆界面的结合力较基体内部的结合力弱,修复试样的断口均呈V字形。     

高温合金叶片的激光熔覆修复技术研究

航空发动机高温合叶片故障件很难修复,采用先进的激光熔覆技术对高温合金叶片进行深度修理具有重要意义。通过采用合适的激光设备、熔覆粉末,并选取合理的熔覆参数以及热处理工艺等,使熔覆粉末在叶片基体上形成有效的熔覆体,该熔覆体的强度和硬度达到叶片材料性能要求,同时也能保证熔覆体与基体的结合强度,完成高温合金叶片的修复。     

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。     

30CrMnSiA高强钢拉杆激光熔覆修复

针对飞机用30CrMnSiA高强钢拉杆的修复需求,以气雾化30CrMnSiA钢合金粉末为熔覆材料,开展激光熔覆工艺研究及拉杆修复。对比不同工艺参数对成形质量的影响,研究最优工艺下焊接接头熔覆区的组织、力学性能以及熔覆层的耐磨损性能,并采用最优工艺对拉杆受损伤部位进行修复及尺寸测量。结果表明：采用最优激光熔覆工艺,可获得与基体冶金结合良好、组织致密的熔覆层,熔覆层由呈柱状或蜂窝状的铁素体及周边的马氏体组成;接头熔覆区的显微硬度在475HV左右,高于基体约36%;熔覆接头平均抗拉强度相比母材增加约9%;耐磨性实验中,激光熔覆试样与30CrMnSiA钢锻件相比磨痕深度减小27.7%,磨痕宽度也减小35.2%,具有更好的耐磨损性能。采用最优激光熔覆工艺获得了熔覆质量良好、尺寸符合要求且基本无热变形的修复拉杆。     

K418激光熔覆NiCrWMo组织及耐磨性研究

为研究修复某航空叶片,采用Nb：YAG激光在K418镍基高温合金表面熔覆NiCrWMo涂层。分析了熔覆层组织,测试了熔覆层硬度。结果表明：采用自配的镍基合金粉末,在工艺参数为电流160 A、脉宽8 ms、频率4 Hz时,用激光熔覆能够实现对K418镍基高温合金损伤结构的修复,获得了表面平整、连续,微观组织细密、均匀,与基体呈良好冶金结合,硬度高于基体,无缺陷的熔覆层。     

TiB2／Cu激光熔覆工艺研究

激光熔覆技术中,激光的工艺参数是获得高质量熔覆层的关键因素.文章采用激光熔覆原位合成技术,通过化学分析确定预覆合金粉末的成分和配比,从分析激光与材料的相互作用入手,通过计算和试验确定了激光工艺参数,在纯铜表面原位合成Cu-TiB2复合材料.试验表明,球形TiB2 颗粒细小均匀,熔覆层与基体呈良好的冶金结合.     

工艺参数对等离子熔覆Ni-Cr合金涂层组织及成形质量的影响

在40Cr合金钢表面等离子熔覆Ni-Cr合金涂层,研究熔覆功率和扫描速度对熔覆层组织及成形质量的影响规律.研究结果表明:熔覆层的组织从表层到与基体的结合面处依次为细晶、粗枝晶和柱状枝晶,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态.当扫描速度一定时,随着熔覆功率的增大,熔覆层组织得到细化.较低功率、较大扫描速度时,熔覆层与基体的结合处存在熔合不良现象;较高功率、较小扫描速度时,熔覆层产生裂纹.能谱分析表明Ni、Cr含量在熔覆层与基体的结合面处发生显著变化,在2.0kW熔覆功率和12.0mm/s扫描速度的试验条件下得到了稀释率较低的熔覆层.     

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。     

定向凝固镍基高温合金上激光熔覆Inconel 738的裂纹敏感性研究

针对定向凝固镍基高温合金叶片的强化与修复需求,研究了在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆Inconel 738的裂纹敏感性问题.在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆Inconel 738合金对裂纹非常敏感,所产生的裂纹为热裂纹,由定向凝固基体晶界处引发并穿过界面向熔覆层发展;多层熔覆过程中熔覆层间也会产生热裂纹,热裂纹沿晶界纵向扩展.定向凝固高温合金基体晶界处的低熔共晶成为主要的裂纹源.严格控制激光熔覆过程中的热输入量可以显著降低裂纹敏感性.选择适当的熔覆工艺方法和参数可以在定向凝固镍基合金基体上形成良好冶金结合且无裂纹的基本保持定向凝固特性的熔覆层组织.     

激光熔覆沉积成形NbMoTaTi难熔高熵合金的组织与强度研究

通过激光熔覆沉积技术制备应用于航空航天工业的Nb Mo Ta Ti难熔高熵合金材料,通过X射线衍射判断出成形的合金晶体结构为体心立方的单相固溶体结构。高熵合金晶粒尺寸大多在2~12μm之间;平均显微硬度为397.6HV,室温抗压强度为1301.83MPa,1000℃高温抗压强度只达到347.28MPa,其原因可能与激光熔覆沉积成形Nb Mo Ta Ti高熵合金的过程中产生的气孔、未熔化/不完全熔化的Ta粉末粒子和裂纹有关,需进一步研究。     

钛合金表面缺陷的激光熔覆修复研究

采用激光熔覆方法对钛合金试样表面缺陷进行修复,对修复结果进行反复测试,并与氩弧焊修复进行对比试验。试验结果表明,激光熔覆可实现对钛合金表面缺陷的有效修复,且各方面性能远高于氩弧焊修复。     

采用激光熔覆技术生产高速线材轧辊的工艺研究

采用激光熔覆技术生产高速线材轧辊是一种新的轧辊生产工艺.使用大功率CO2激光器,采用同步送粉法,在钢坯表面熔覆厚度适当、性能优异的钴基合金层作为轧辊的工作表面,熔覆层硬度和抗弯强度接近粉末烧结的硬质合金辊环性能.在激光熔覆制造热轧辊的过程中,钴基合金开裂倾向大,解决熔覆层开裂是制造轧辊的关键问题.本课题选取最佳工艺参数及熔覆顺序,采用特制的加热炉进行预热及后热处理,激光熔覆获得了无裂纹的熔覆层,实现了激光熔覆生产热轧辊的目的.     

飞机半轴激光熔覆及喷丸强化修复

半轴是飞机主起落架连接机轮和起落架活塞杆的关键承力件。经过一个翻修周期后,半轴表面出现了损伤故障,采用激光熔覆技术对故障区域进行局部修复,并通过喷丸强化形成表面压应力层。结果表明采用激光熔覆和喷丸强化复合技术对飞机半轴表面的损伤故障进行维修是可行的。     

飞机端轴颈的激光3D熔覆维修

端轴颈是飞机上固定发动机的关键承力件,经过一个翻修周期后端轴颈表面出现了损伤故障,采用激光3D熔覆技术对故障区域进行了局部修复,结果表明采用激光3D熔覆技术对飞机端轴颈表面的损伤故障进行维修是可行的。     

Ti-6Al-4V合金表面激光制备高温耐蚀涂层的研究

以在Ti-6Al-4V合金表面激光制备高温耐蚀涂层为目标,研究了以激光熔覆的方法在Ti-6Al-4V合金基体上合成制备钛铝化物基原位自生TiC颗粒增强的复合材料涂层以及钛-钼系耐蚀钛合金涂层,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等分析了两种涂层的形貌、显微组织、相组成、显微硬度分布等特征.