激光熔覆-課件

1、激光熔覆陳德強(qiáng)激光熔覆陳德強(qiáng)一、背景介紹磨損、腐蝕等起源于表面。采用表面改性技術(shù)在金屬材料表面制備各種功能涂層，耐磨、耐蝕、抗氧化等，內(nèi)部保持原有金屬材料的性質(zhì)(低價(jià)、性能)的同時(shí)提高了材料表面的特殊性能。常用表面改性方法:電鍍、PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)、滲碳、滲氮、離子注入、激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等離子熔覆、等離子噴涂、超音速火焰噴涂等等。一、背景介紹磨損、腐蝕等起源于表面。激光熔覆：激光熔覆技術(shù)興起于上世紀(jì)八十年代，亦稱激光包覆或激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面一起熔凝的方法，在基材表面形成與

2、其為冶金結(jié)合、具有成分與性能完全不同的合金涂層，從而可以在低成本基材上制成高性能表面，代替大量的高級(jí)合金以節(jié)約貴重、稀有金屬材料，降低成本和能源消耗。激光熔覆：激光熔覆技術(shù)興起于上世紀(jì)八十年代，亦稱激光包覆或激二、實(shí)驗(yàn)方法1.激光熔覆涂層制備：粉末成分配比：預(yù)期性能(耐磨TiC、Cr7C3、Ti5Si3，耐蝕Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相圖(基材+合金粉末)二、實(shí)驗(yàn)方法1.激光熔覆涂層制備：抗氧化：重量法、容量法、壓力法、電阻法Frequency (Hz)Tempeature ()Frequency (Hz)常用表面改性方法:電鍍、PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)

3、、滲碳、滲氮、離子注入、激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等離子熔覆、等離子噴涂、超音速火焰噴涂等等。光學(xué)顯微鏡(OM)：觀察涂層各相宏觀分布顯微硬度：顯微硬度計(jì)測(cè)量，得出涂層顯微硬度沿深度方向分布情況Mating-discComposite II采用表面改性技術(shù)在金屬材料表面制備各種功能涂層，耐磨、耐蝕、抗氧化等，內(nèi)部保持原有金屬材料的性質(zhì)(低價(jià)、性能)的同時(shí)提高了材料表面的特殊性能。Composite I元素能譜分析(EDS)：分析涂層各組成相的元素成分含量，結(jié)合XRD確定各相采用表面改性技術(shù)在金屬材料表面制備各種功能涂層，耐磨、耐蝕、抗氧化等，內(nèi)部保持原有金屬材料的性質(zhì)(低價(jià)、性能)的同時(shí)提

4、高了材料表面的特殊性能。粉末成分配比：預(yù)期性能(耐磨TiC、Cr7C3、Ti5Si3，耐蝕Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相圖(基材+合金粉末)斷裂韌性：納米壓痕（定性、粗略分析）、原位拉伸，得出涂層的斷裂韌性，分析斷裂特征電化學(xué)：陽極極化曲線、交流阻抗譜加工工藝參數(shù)：激光功率、光斑直徑、掃描速度、送粉速度(粉末預(yù)置厚度)、搭接率(多道熔覆)抗氧化：重量法、容量法、壓力法、電阻法加工工藝參數(shù)：激光功率2.組織分析宏觀：肉眼：觀察涂層質(zhì)量光學(xué)顯微鏡(OM)：觀察涂層各相宏觀分布微觀：X射線衍射儀(XRD)：定性分析涂層相組成掃描電鏡(SEM)：分析涂層各相微觀組織形貌元素能譜分析(E

5、DS)：分析涂層各組成相的元素成分含量，結(jié)合XRD確定各相透射電鏡(TEM)：分析超細(xì)相或SEM不能確定的相2.組織分析激光熔覆-精品資料PPT激光熔覆-精品資料PPT(a)元素重量原子 百分比百分比C K17.9446.57Ti K82.0653.43總量100.00(b)元素重量原子 百分比百分比C K12.2933.20Al K14.0216.87Ti K73.6949.93總量100.00(a)元素重量原子 百分比百分比C K17.9446.5激光熔覆-精品資料PPT3.性能測(cè)試力學(xué)：顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度、斷裂韌性耐磨：滑動(dòng)磨損、微動(dòng)磨損、滾動(dòng)磨損耐蝕：電化學(xué)、浸泡、鹽霧抗氧化：重量法、

6、容量法、壓力法、電阻法3.性能測(cè)試3.1 力學(xué)性能顯微硬度：顯微硬度計(jì)測(cè)量，得出涂層顯微硬度沿深度方向分布情況3.1 力學(xué)性能結(jié)合強(qiáng)度：三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)、劃痕實(shí)驗(yàn)，得出涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度，計(jì)算涂層彈性模量SubstrateCoatingb30 mmFh結(jié)合強(qiáng)度：三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)、劃痕實(shí)驗(yàn)，得出涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度，計(jì)激光熔覆-精品資料PPT斷裂韌性：納米壓痕（定性、粗略分析）、原位拉伸，得出涂層的斷裂韌性，分析斷裂特征斷裂韌性：納米壓痕（定性、粗略分析）、原位拉伸，得出涂層的斷元素能譜分析(EDS)：分析涂層各組成相的元素成分含量，結(jié)合XRD確定各相Composite I電化學(xué)：陽極極化曲線、交流阻抗譜

7、Composite IComposite I掃描電鏡(SEM)：分析涂層各相微觀組織形貌Wear mass loss (mg)采用表面改性技術(shù)在金屬材料表面制備各種功能涂層，耐磨、耐蝕、抗氧化等，內(nèi)部保持原有金屬材料的性質(zhì)(低價(jià)、性能)的同時(shí)提高了材料表面的特殊性能。X射線衍射儀(XRD)：定性分析涂層相組成Composite I耐磨：滑動(dòng)磨損、微動(dòng)磨損、滾動(dòng)磨損3.2 磨損性能滑動(dòng)磨損：環(huán)快式(block-on-wheel)，盤塊式(block-on-disc)，銷盤式(pin-on-disc)Block-likeSpecimenCoatingLoadRotatingMating-discL

8、oad (N)Velocity(mm/s)Tempeature ()Time (min)49/98150/30025/40060元素能譜分析(EDS)：分析涂層各組成相的元素成分含量，結(jié)合磨損失重、摩擦系數(shù)SpecimensWear mass loss (mg)Mass loss of counterpart (mg)Composite I3.237.3Composite II10.299.9W18Cr4V33.571.1磨損失重、摩擦系數(shù)SpecimensWear mass lo激光熔覆-精品資料PPTLoad (N)Frequency (Hz)Stroke (m)Tempeature ()Time (min)201060025/40020StrokePSubstrateCoating微動(dòng)磨損：Load (N)Frequency (Hz)Stroke (激光熔覆-精品資料PP