合金铸铁气门座圈激光熔覆镍基复合涂层

采用万瓦横流co2激光器在紫铜表面熔覆镍基自熔合金熔敷层,并采用sem、xrd、om和显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析。结果表明:在紫铜表面完全可采用激光熔覆的方法制备镍基自熔合金的熔覆层,熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙夹杂等缺陷,熔敷层内具有等轴晶、树枝晶及胞状晶等不同结构,并有wc、w2c、ni3b等强化相颗粒。同时,与采用超音速火焰喷涂(hvaf)涂层进行对比,结果表明激光熔覆层硬度虽然低于喷涂涂层,但磨擦系数小,耐磨损性能有明显的提高。

利用激光熔覆技术在紫铜表面制备镍基合金涂层。采用sem、xrd、eds、显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析,并测试了紫铜基体、镍基熔覆层的耐冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙、夹杂等缺陷,熔覆层内具有等轴晶、树枝晶及平面晶等不同结构,并有cr、ni、b等强化相颗粒。当冲蚀角为60°时紫铜基体和熔覆层的质量损失率都比较大,随着冲蚀时间的增加,熔覆层质量损失率比紫铜的质量损失率要低得多,激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,激光熔覆层的耐冲蚀磨损性能得到明显提高。

通过送粉式激光熔覆在碳素工具钢(t10钢)表面制备了co基合金熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(sem)和x射线衍射仪(xrd)分析其微观结构和相组成。结果表明:熔覆层中主要有γ-co相以及其他相,包括cr23c6、co7w6和crni。从熔池与基体界面到熔覆层表面存在不同的凝固形态,依次为平面晶(在界面处)、胞状晶和树枝晶。微观组织较细的树枝晶强化了熔覆层,因而激光熔覆层的显微硬度增加,耐腐蚀性提高。

通过在机车气门密封面上激光熔覆钴基合金粉末,分析了熔覆层的组织和硬度特性,探讨了激光熔覆修复机车气门的可行性。结果表明,激光熔覆层的合金元素分布均匀,凝固偏析小;熔覆层组织致密,与气门冶金结合良好,高温显微组织性能稳定性好,在700℃以下显微硬度没有显著降低,具有很好的耐热冲击性能,可满足机车进排气门的修复要求。

通过对航空航天用超高强7050铝合金进行激光熔覆修复的实验研究,探讨了激光熔覆修复铝合金的可行性。实验采用5kwco2连续激光器作为加热源,在惰性气体保护隔离箱中,对7050铝合金的板状试样进行了激光单道熔覆、多道搭接熔覆、多层堆积熔覆的实验研究。得到优化的激光熔覆工艺参数,制备了激光熔覆修复试样,并观察了不同激光熔覆区的微观组织以及拉伸断口形貌。实验结果表明,优化激光熔覆工艺参数是:激光功率密度为1.84×104～2.12×104w/cm2,扫描速度为5mm/s,送粉量为1.8～2.4g/min,搭接宽度为1.5mm。采用优化工艺参数熔覆,基底和熔覆区形成良好的冶金结合,熔覆后工件表面平整且基底没有变形。同时,采用干燥的氩气加强对激光熔池的保护可以有效消除铝合金激光熔覆中的缺陷。

北京工业大学材料学院的前期研究表明,通过在tc4钛合金表面直接采用激光原位熔覆tib2粉末能够制备出具有tib2颗粒和tib短纤维梯度分布的涂层。据此,该学院试图采用纯ni与tib2粉末作为熔覆材料,运用激光熔覆原位技术在tc4钛合金表面制备出以高硬度tib2和tib为增强相,以高韧性niti和ti为基体的复合涂层。然而在ni+ti二元合

用激光熔覆co基合金的方法处理了内燃机排气门密封面,得到晶粒非常细小的枝晶组织,能满足实际使用要求。对熔覆层组织的观察中发现,熔覆组织会对基体组织有继承性。

气门座安装于发动机的心脏部位，在高温条件下受到频率的冲击，对材质的要求较高，利用镍合金铸铁铸造的气门座，既保障了气门座的高温稳定性及耐蚀性，又使铸件具有一定的强度，硬度及韧性，从而满足了发动机的工作要求。

利用dl-t5000型二氧化碳激光器在qt-500球墨铸铁表面熔覆铁基合金层,分析了激光熔覆层的显微组织,测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明:制备的熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合;从熔覆层表面到热影响区的组织依次为大量的树枝晶、等轴晶、树枝晶;熔覆层的硬度较基体的提高了2.5倍,其磨损量约为基体的1/3,熔覆层耐磨性能增强的主要原因是铁基合金与元素镍、铬等形成固溶体和碳化物等的强化作用所致。

为了制备高性能耐磨带,提高工件的使用寿命,利用激光宽带熔覆技术在17-4ph不锈钢表面沉积镍基合金做为过渡层,然后熔覆球形wc/ni基复合涂层。对激光熔覆层分别采用扫描电镜(sem)、能谱仪(eds)、x射线衍射(xrd)等检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征等,并使用mmg-10型摩擦磨损试验机进行涂层耐磨性能测试。研究结果表明,采用激光熔覆技术可制备高质量wc/ni基复合涂层,碳化钨质量分数达到65%,涂层冶金质量、裂纹尺寸、稀释率等满足技术要求。复合涂层的耐磨性为镍基合金的15倍,但其平均摩擦系数(0.926)高于镍基合金(0.762)。

利用等离子熔覆技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上熔覆铁基合金粉末制备具有冶金结合的耐磨涂层。采用金相显微镜、x射线衍射仪、扫描电镜研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,通过环-块磨损试验评估了涂层的耐磨性。结果表明,硼铸铁等离子熔覆铁基合金涂层组织主要由(cr,fe)7c3,α-(fe,cr)和fe3c相组成;涂层的显微硬度可达600~1200hv0.2;在干滑动磨损条件下,涂层的耐磨性约是基体试样的5倍。涂层中高硬度的(cr,fe)7c3及fe3c相的抗磨骨架作用,大量cr,si原子溶入基体引起的过饱和固溶强化作用,涂层快速加热及快速凝固产生的细晶强化作用是涂层耐磨性提高的主要原因。

在合金灰铸铁基体上利用新型镍基粉末进行侧向送粉激光合金化制备原位合成颗粒增强高镍复合涂层,探究适用于合金灰铸铁送粉激光合金化的工艺参数。在合金灰铸铁气门座圈表面利用侧向送粉激光合金化进行小批量试制。重点解决了气门座圈强化层出现的硬度过高、加工裂纹、气孔缺陷等问题,制备出无气孔缺陷、硬度较低,满足技术要求的强化层,实现对合金灰铸铁气门座圈的激光强化。

对钛合金表面激光熔覆研究现状进行综述,对钛合金表面涂层进行分类。介绍了钛合金表面激光熔覆改性技术的熔覆材料、工艺和应用。阐述了各类钛合金涂层的实际性能以及对钛合金表面改性涂层性能所做的研究。最后提出了钛合金表面激光熔覆工艺未来的研究趋势。

为进一步提高q345钢激光熔覆层的耐磨性能,利用激光熔覆技术在q345钢表面制备了70%ni60a+30%wc熔覆层(质量分数)。采用x射线衍射仪及扫描电镜分析了熔覆层的物相、显微组织,采用摩擦磨损试验研究其耐磨性能。结果表明,q345钢表面激光熔覆镍基wc合金对其表面的晶粒细化、显微硬度和耐磨性等都有很大提升。

金属密封环的密封稳定性直接影响到牙轮钻头的使用寿命,利用激光熔覆技术在牙轮钻头金属密封环材料20crnimo合金钢表面熔覆合金涂层,达到提高其表面耐磨性能的目的,从而提高牙轮钻头的寿命。分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的微观显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明:高度弥散的金属间化合物、纳米晶与有较高韧性的非晶相夹杂的复合组织提高了涂层的力学性能,试样表面硬度、抗磨损性能大幅提高。

在球墨铸铁qt600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处fe、cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,fe、cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。

通过发动机台架试验并分析了气门座对所使用材料的要求,推荐二种适合不同发动机要求的合金铸铁气门座新材料。

Ni—Cr—B—Si系合金激光熔覆—结合带与热影响区

采用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射及能谱分析对纯铜表面送粉激光熔覆制备的铜合金涂层进行了分析。结果表明,涂层与基体为冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷,涂层稀释率极低,铜合金涂层在凝固过程中通过液相分离形成大量均匀弥散分布的细小球形分离相、富含铜的固溶体和少量大块分离相聚集体;细小分离相的平均直径小于5μm,分离相由富含fe、co、mo的多元金属硅化物组成。富含铜固溶体的硬度为280hv0.1,大块分离相聚集体的硬度为510hv0.1。磨损试验结果表明,激光熔覆涂层的耐磨性较纯铜基体有显著提高。

铜铬钼合金铸铁气门座的改进

叙述了ｎｉ－ｗ合金铸铁用于发动机气门座的依据、试验方案、测试结果和分析讨论。证明用这种材料制成的气门座，能够满足强化发动机进程的要求。

用nd:yag脉冲激光在低硅钢表面制备激光熔覆高硅涂层,研究了激光熔覆高硅涂层样品的组织和磁性能.结果表明,制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,且与基体有良好的冶金结合.经激光熔覆后硅钢表面存在熔覆区、界面结合区和热影响区.熔覆区的显微组织不均匀,随着与结合界面距离的增加,由柱状晶变为树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶组织.熔覆层与基体之间的结合界面为平面晶组织,热影响区为马氏体组织.熔覆涂层的显微硬度远高于低硅钢基体,其主要原因是涂层具有较高的si含量,涂层中的α-fe和γ-fe双相组织也导致了硬度的提高.激光熔覆高硅涂层硅钢样品经扩散退火后具有室温铁磁性,si含量的提高使其室温直流破性能优于原始低硅钢.