高速激光熔覆Fe基非晶涂层裂纹及组织分析

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作者 俞伟元 景瑞 +3 位作者 董鹏飞 吴保磊 李扬 强潇 《材料导报》 北大核心 2025年第7期134-139,共6页

为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;... 为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;用Jade软件计算了熔覆层的相对非晶含量;用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics模拟了熔覆层的温度场和热应力。研究发现,高速激光熔覆得到的Fe基熔覆层晶粒尺寸、非晶相含量和裂纹率分别随激光扫描速度的增大而减小、升高和减小。与常规扫描速度得到的熔覆层相比,不同扫描速度下的高速激光熔覆层非晶相含量均较低。模拟结果证明,通过增大激光扫描速度可以减小熔覆层中的热输入,从而减小其热应力,降低熔覆层的开裂倾向。 展开更多

关键词 Fe基非晶涂层 激光熔覆 裂纹率 非晶相含量

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激光能量密度对FCC+BCC双相共晶高熵合金磨损性能与力学性能影响的研究

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作者 邱昊 董真 +5 位作者 封立同 林广沛 吴立华 乐有树 闫星辰 刘敏 《材料研究与应用》 2025年第1期155-163,共9页

高熵合金通常倾向于形成单一的FCC和BCC相,导致其在强度和塑性方面兼容性较差,在复杂工况下服役寿命显著降低。然而,AlCoCrFeNi_(2.1)双相共晶高熵合金因具有独特的软硬交替的片层状结构,在实现良好的强韧性匹配方面有着巨大潜力,被广... 高熵合金通常倾向于形成单一的FCC和BCC相,导致其在强度和塑性方面兼容性较差,在复杂工况下服役寿命显著降低。然而,AlCoCrFeNi_(2.1)双相共晶高熵合金因具有独特的软硬交替的片层状结构,在实现良好的强韧性匹配方面有着巨大潜力,被广泛地应用于航空航天、核电、深海等领域。激光熔覆(Laser cladding,LC)技术用于材料表面改性和零部件成形,该技术利用高能激光束将基材表面的粉末迅速熔化粘结,从而形成具有冶金结合的涂层。LC工艺参数的选择对涂层的成形质量及性能有着重要影响,其中激光能量密度作为激光功率、扫描速度和光斑直径的综合参数,对于工艺调控尤为关键。采用LC技术,在以38CrMoAl作为基体、氩气和氦气作为保护气的前提条件下,制备了FCC+BCC双相AlCoCrFeNi_(2.1)双相共晶高熵合金复合涂层,并对激光能量密度与涂层成形质量、显微硬度、显微硬度、磨损性能和压缩性能展开了探究。结果表明,由于Al元素的熔点与其他元素存在差异,因此涂层存在少量的孔隙,但无裂纹等缺陷。随着激光能量密度的升高,涂层显微硬度表现出先降低后上升的趋势。当激光能量为45 J·mm^(-2)时,涂层平均显微硬度值最大为315.2 HV_(0.2),同时涂层磨损性能也表现最优,磨损体积及磨损率分别为0.508 mm^(3)和1.686×10^(-4)mm^(3)·N-1·m^(-1),磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。随着激光能量密度的增加,AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金涂层的变形量和抗压性能逐渐增强。磨损性能与压缩性能的差异,主要归因于AlCoCrFeNi_(2.1)双相共晶高熵合金涂层是由较软的FCC相和较硬的BCC相组成,从而形成独特的层片状双相共晶结构,在提高塑性的同时保持了一定的强度。 展开更多

关键词 激光熔覆 高熵合金 能量密度 AlCoCrFeNi2.1涂层 层片状共晶结构 显微硬度 磨损性能 压缩性能

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金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法 被引量：17

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作者 刘海青 刘秀波 +4 位作者 孟祥军 郑晨 孙承峰 王明娣 齐龙浩 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期60-63,共4页

参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基... 参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。 展开更多

关键词 激光熔覆 金属基体 陶瓷基复合涂层 裂纹 控制

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定向凝固镍基高温合金上激光熔覆Inconel738的裂纹敏感性研究 被引量：42

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作者 孙鸿卿 钟敏霖 +3 位作者 刘文今 何金江 李晓莉 朱晓峰 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2005年第2期26-31,共6页

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In conel738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Inconel738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... 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In conel738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Inconel738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。 展开更多

关键词 定向凝固 裂纹敏感性 激光熔覆 镍基高温合金 热裂纹 晶界 基体 生热 引发 研究

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激光熔覆(WC+W_2C)_p/Ni基合金复合涂层的微观结构特征 被引量：10

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作者 李强 雷廷权 +1 位作者 张永忠 卢洪 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2002年第1期5-10,共6页

运用XRD、SEM及显微硬度试验等手段研究了激光熔覆Co包铸造(WC+W2C)p增强Ni基合金复合涂层的微观组织特征,分析了Co包铸态(WC+W2C)p在激光熔覆过程中的冶金行为.研究结果表明:在激光熔覆过程中,(WC+W2C)p的Co包覆层完全熔化,(WC+W2C)p... 运用XRD、SEM及显微硬度试验等手段研究了激光熔覆Co包铸造(WC+W2C)p增强Ni基合金复合涂层的微观组织特征,分析了Co包铸态(WC+W2C)p在激光熔覆过程中的冶金行为.研究结果表明:在激光熔覆过程中,(WC+W2C)p的Co包覆层完全熔化,(WC+W2C)p本身也发生部分溶解,其稳定性随W2C/WC比增大而降低;当熔池凝固时,(WC+W2C)p在涂层中的分布主要受激光熔池中存在的强烈对流和颗粒/凝固前沿相互作用所控制;依赖于局部成分,涂层中形成变成分的η1-M6C(M=Co、W、Ni)型碳化物,优先分布在(WC+W2C)p表面;涂层基体的典型组织由分布在γ-Ni+M23C6为主加硼化物Ni4B3、Ni3B和碳化物M7C3的伪多元共晶中的η1-M6C组成. 展开更多

关键词 激光熔覆 铸造(WC+W2C)颗粒 NI基合金 复合涂层 微观组织 碳化钨 金属材料 镍基合金 表面处理

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激光堆焊单道Co基合金与WC混合粉末的性能研究 被引量：3

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作者 徐国建 刘爽 +3 位作者 杭争翔 于恩洪 李永波 范荣博 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期132-136,共5页

为了提高低碳钢表面的耐磨性能，采用CO2激光堆焊系统，将Co基合金与WC？昆合粉末（WC的质量分数为0～0．47）用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层... 为了提高低碳钢表面的耐磨性能，采用CO2激光堆焊系统，将Co基合金与WC？昆合粉末（WC的质量分数为0～0．47）用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明，这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织，且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上；堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。 展开更多

关键词 激光技术 激光堆焊 亚共晶组织 裂纹敏感性 耐磨性能

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激光熔覆碳化物/金属基复合涂层裂纹的产生与控制 被引量：5

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作者 李安敏 许伯藩 《材料导报》 EI CAS CSCD 2002年第8期27-29,共3页

介绍了控制激光熔覆碳化物/金属基复合涂层裂纹的产生的途径,通过优化激光工艺参数、优选工艺处理条件、合理设计熔覆层成分、改善基体状况来减少裂纹源,减少裂纹的产生。

关键词 金属材料 表面处理 激光熔覆 裂纹 产生原因 工艺参数 碳化物/金属基复合涂层 控制

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钛合金表面激光熔覆Ti/Al/B4C/C涂层组织与性能分析 被引量：5

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作者 王阿敏 张红霞 戴景杰 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期41-46,共6页

针对钛合金硬度低和耐磨性差的特点,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ti/Al/B4C/C熔覆层,利用XRD、SEM、EDS探究熔覆层微观组织,并测试熔覆层对TC4钛合金表面硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Ti/Al/B4C/C熔覆层中由于形成Ti B、Ti B... 针对钛合金硬度低和耐磨性差的特点,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ti/Al/B4C/C熔覆层,利用XRD、SEM、EDS探究熔覆层微观组织,并测试熔覆层对TC4钛合金表面硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Ti/Al/B4C/C熔覆层中由于形成Ti B、Ti B2、Ti C等硬质陶瓷相及Ti-Al系金属间化合物和Ti3Al C相,相比于基体具有高的硬度和优异的耐磨性。熔覆层硬度在1 100~1 720 HV之间,较基体提升了2~3倍,其体积磨损率约为(2.29~4.18)×10^-6mm^3/(N·mm),较基体降低了14%~53%,其中以Ti∶Al∶B4C∶C=57∶20∶18∶5(质量比)混合粉末形成的熔覆层性能最好。 展开更多

关键词 TC4 激光熔覆 Ti/Al/B4C/C熔覆层 组织 性能

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多冲载荷下表面涂层覆盖形式与基体开裂 被引量：1

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作者 石世宏 傅戈雁 +1 位作者 彭如恕 于连玉 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期66-67,共2页

对在多冲碰撞载荷下的激光厚涂层试件进行试验 ,发现涂层在基体上的全覆盖形式比部分覆盖形式的极限应力要低 ,但在相同多冲应力作用下寿命长。后者的基体在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象 ,同时此处容易产生裂... 对在多冲碰撞载荷下的激光厚涂层试件进行试验 ,发现涂层在基体上的全覆盖形式比部分覆盖形式的极限应力要低 ,但在相同多冲应力作用下寿命长。后者的基体在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象 ,同时此处容易产生裂纹并扩展 ,造成涂层脱落。 展开更多

关键词 表面涂层 覆盖形式 基体开裂 激光涂层 多冲载荷 形变硬化

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多冲载荷下激光熔覆涂层裂纹机理分析

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作者 陈从桂 石世宏 +1 位作者 于连玉 李良栋 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期77-77,79,共2页

为了研究激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下抗裂性能,进行了激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下作用的多冲试验,结果显示激光熔覆涂层出现裂纹损伤失效现象,裂纹形式的特征有明显差异,表现为横断裂纹和边缘裂纹。根据裂纹的不同特征,进行了... 为了研究激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下抗裂性能,进行了激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下作用的多冲试验,结果显示激光熔覆涂层出现裂纹损伤失效现象,裂纹形式的特征有明显差异,表现为横断裂纹和边缘裂纹。根据裂纹的不同特征,进行了裂纹形成的理论分析,其结论在实验中得到了验证。 展开更多

关键词 疲劳分析 多冲载荷 裂纹机理 激光熔覆层

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送粉激光熔敷耐磨涂层制备工艺与组织结构

11

作者 张三川 刘怀喜 姚建铨 《天津工业大学学报》 CAS 2003年第5期76-78,共3页

采用20%WC作为镍基自熔合金的掺杂增强相,研究了该复合材料在送粉激光熔敷工艺条件下的熔敷层显微组织、显微硬度与熔敷工艺规范间关系,得出了在实验条件下的优化工艺参数:激光功率为2.5kW(光斑离焦量60mm);扫描速度为2.4mm/s;送粉量为3... 采用20%WC作为镍基自熔合金的掺杂增强相,研究了该复合材料在送粉激光熔敷工艺条件下的熔敷层显微组织、显微硬度与熔敷工艺规范间关系,得出了在实验条件下的优化工艺参数:激光功率为2.5kW(光斑离焦量60mm);扫描速度为2.4mm/s;送粉量为3.0g/min. 展开更多

关键词 送粉激光熔敷 组织结构 显微硬度 耐磨涂层

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激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能 被引量：5

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作者 贺星 孔德军 宋仁国 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期68-75,共8页

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress cor... 采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。 展开更多

关键词 激光熔覆 磨蚀 应力腐蚀开裂 复合涂层 S355海洋钢

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半导体激光熔覆高硬Ni基WC涂层

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作者 张野 王蓟 +1 位作者 朱洪波 朱心宇 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2016年第2期58-61,共4页

为提高球阀的使用寿命,通过激光熔覆技术,在304钢基体上制备Ni28+WC涂层,并研究WC含量和激光器功率对涂层表面性能的影响。借助金相显微镜、显微硬度计研究了不同含量WC下涂层的裂纹情况、稀释率及硬度。研究结果表明:随着WC含量升高,... 为提高球阀的使用寿命,通过激光熔覆技术,在304钢基体上制备Ni28+WC涂层,并研究WC含量和激光器功率对涂层表面性能的影响。借助金相显微镜、显微硬度计研究了不同含量WC下涂层的裂纹情况、稀释率及硬度。研究结果表明:随着WC含量升高,涂层硬度显著提高,稀释率逐渐降低,增加激光输出功率可以促进WC颗粒融化从而提高稀释率,当WC含量为30%时,涂层无裂纹,平均显微硬度达到580Hv0.1,稀释率为4.9%,涂层与基地之间实现冶金结合。WC含量高于40%时,由于未融化和析出的WC颗粒的增多,涂层开裂。 展开更多

关键词 激光熔覆 Ni28+WC粉末 裂纹 显微硬度 稀释率

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CeO_(2)加入含量对铁基合金涂层显微组织和摩擦学性能的影响 被引量：3

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作者 吴龙金 苏杨彬 郭岩 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第9期83-89,97,共8页

为改善12Cr1MoV钢表面的磨损性能,以铁合金粉和CeO_(2)粉的混合物为原料,采用激光熔覆技术在12Cr1MoV钢表面制备含CeO_(2)铁基合金涂层,研究原料中CeO_(2)质量分数(0~1.5%)对涂层的金相组织、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能、冲击磨... 为改善12Cr1MoV钢表面的磨损性能,以铁合金粉和CeO_(2)粉的混合物为原料,采用激光熔覆技术在12Cr1MoV钢表面制备含CeO_(2)铁基合金涂层,研究原料中CeO_(2)质量分数(0~1.5%)对涂层的金相组织、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能、冲击磨料磨损性能的影响。结果表明:CeO_(2)的加入能够对涂层起到减少缺陷和细化晶粒的作用,当CeO_(2)质量分数为1.0%时,涂层组织致密、细化效果最明显、涂层组织最好。CeO_(2)的加入对涂层物相组成有明显影响,含CeO_(2)涂层由Fe(Cr)固溶体、CeNi_(3)和Cr_(23)C_(6)组成。随着CeO_(2)含量的增加,涂层硬度呈现先升高后降低的趋势,摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失呈现先降低后增加的趋势;当CeO_(2)的质量分数为1.0%时,涂层的显微硬度最高,比未添加CeO_(2)涂层提高了_(23).6%。添加1.0%CeO_(2)涂层的平均摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失显著低于基材和其他涂层。 展开更多

关键词 激光熔覆 CeO_(2) 铁基合金涂层 组织 物相组成 硬度 摩擦磨损 冲击磨料磨损

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Y_(2)O_(3)含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响 被引量：1

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作者 胡新新 黄旭 +5 位作者 张家诚 练国富 陈昌荣 黄文泰 徐伟麒 玉津宇 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1148-1155,共8页

针对Ni60+NbC+h-BN@Cu复合涂层开裂行为明显,硬度、耐磨性不足等问题,利用Y_(2)O_(3)的化学活性强、原子结构特殊的性能,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了添加不同含量Y_(2)O_(3)的镍基涂层。使用着色探伤试验检测涂层的裂纹数量,通过... 针对Ni60+NbC+h-BN@Cu复合涂层开裂行为明显,硬度、耐磨性不足等问题,利用Y_(2)O_(3)的化学活性强、原子结构特殊的性能,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了添加不同含量Y_(2)O_(3)的镍基涂层。使用着色探伤试验检测涂层的裂纹数量,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备,系统地分析并研究了不同Y_(2)O_(3)含量对熔覆层的物相组成、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:Y_(2)O_(3)的添加,起到了消除涂层表面的裂纹的作用,一定量的Y_(2)O_(3)可完全消除裂纹缺陷。不同Y_(2)O_(3)含量的涂层的相组成没有发生明显变化,主要由Ni-Cr-Fe、FeNi_(3)、M_(23)C_6、M_7C_6、NbC、CrB、h-BN、Cr_(2)Nb组成。Y_(2)O_(3)的添加提高了形核速率,明显细化了熔覆层的显微组织。当Y_(2)O_(3)的质量分数为1%时,熔覆层的显微硬度为770 HV_(1.0),摩擦系数为0.3,磨痕宽度为0.322 mm,相比于未添加Y_(2)O_(3)的熔覆层,硬度提升了18.4%,摩擦系数减小了0.1,磨痕宽度减小了0.084 mm。研究结果为制备性能优良的镍基复合涂层提供了参考。 展开更多

关键词 激光技术 激光熔覆 Y_(2)O_(3) 镍基涂层 裂纹缺陷

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Stellite-6对激光熔覆MoSi_2涂层裂纹敏感性的影响 被引量：1

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作者 梁泽芬 王国宇 +2 位作者 易湘斌 林小军 王亮 《材料保护》 CSCD 北大核心 2017年第12期42-45,73,共5页

为了降低激光熔覆MoSi_2涂层的裂纹敏感性,在MoSi_2粉末中加入不同含量的Stellite-6粉末对304不锈钢进行激光熔覆。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了Stellite-6加入量以及工艺参数对涂层裂纹敏感性的影响。结果表明:通过... 为了降低激光熔覆MoSi_2涂层的裂纹敏感性,在MoSi_2粉末中加入不同含量的Stellite-6粉末对304不锈钢进行激光熔覆。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了Stellite-6加入量以及工艺参数对涂层裂纹敏感性的影响。结果表明:通过在纯MoSi_2粉中添加Stellite-6合金粉,可以增加涂层韧性相,改善涂层组织,降低涂层裂纹敏感性;当Stellite-6添加量为20%(质量分数)时,可以得到结合良好、无裂纹的涂层;在不影响涂层性能的前提下,较大的稀释率也能有效降低涂层裂纹敏感性。 展开更多

关键词 激光熔覆 MoSi2涂层 裂纹敏感性 Stellite-6 稀释率 304不锈钢

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