激光熔覆-精品资料PPT(同名1174)

1、激光熔覆陈德强一、背景介绍磨损、腐蚀等起源于表面。采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表面的特殊性能。常用表面改性方法:电镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、渗碳、渗氮、离子注入、激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等离子熔覆、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等等。激光熔覆：激光熔覆技术兴起于上世纪八十年代，亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面一起熔凝的方法，在基材表面形成与其为冶金结合、具有成分与性能完全不同的合金涂层，从

2、而可以在低成本基材上制成高性能表面，代替大量的高级合金以节约贵重、稀有金属材料，降低成本和能源消耗。二、实验方法1.激光熔覆涂层制备：粉末成分配比：预期性能(耐磨TiC、Cr7C3、Ti5Si3，耐蚀Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相图(基材+合金粉末)抗氧化：重量法、容量法、压力法、电阻法Frequency (Hz)Tempeature ()Frequency (Hz)常用表面改性方法:电镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、渗碳、渗氮、离子注入、激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等离子熔覆、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等等。光学显微镜(OM)：观察涂层各相宏观分布显微硬

3、度：显微硬度计测量，得出涂层显微硬度沿深度方向分布情况Mating-discComposite II采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表面的特殊性能。Composite I元素能谱分析(EDS)：分析涂层各组成相的元素成分含量，结合XRD确定各相采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表面的特殊性能。粉末成分配比：预期性能(耐磨TiC、Cr7C3、Ti5Si3，耐蚀Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相图(基材

4、+合金粉末)断裂韧性：纳米压痕（定性、粗略分析）、原位拉伸，得出涂层的断裂韧性，分析断裂特征电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱加工工艺参数：激光功率、光斑直径、扫描速度、送粉速度(粉末预置厚度)、搭接率(多道熔覆)2.组织分析宏观：肉眼：观察涂层质量光学显微镜(OM)：观察涂层各相宏观分布微观：X射线衍射仪(XRD)：定性分析涂层相组成扫描电镜(SEM)：分析涂层各相微观组织形貌元素能谱分析(EDS)：分析涂层各组成相的元素成分含量，结合XRD确定各相透射电镜(TEM)：分析超细相或SEM不能确定的相(a)元素重量原子 百分比百分比C K17.9446.57Ti K82.0653.43总量100

5、.00(b)元素重量原子 百分比百分比C K12.2933.20Al K14.0216.87Ti K73.6949.93总量100.003.性能测试力学：显微硬度、结合强度、断裂韧性耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损耐蚀：电化学、浸泡、盐雾抗氧化：重量法、容量法、压力法、电阻法3.1 力学性能显微硬度：显微硬度计测量，得出涂层显微硬度沿深度方向分布情况结合强度：三点弯曲实验、划痕实验，得出涂层与基材结合强度，计算涂层弹性模量SubstrateCoatingb30 mmFh断裂韧性：纳米压痕（定性、粗略分析）、原位拉伸，得出涂层的断裂韧性，分析断裂特征元素能谱分析(EDS)：分析涂层各组成相的元

6、素成分含量，结合XRD确定各相Composite I电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱Composite IComposite I扫描电镜(SEM)：分析涂层各相微观组织形貌Wear mass loss (mg)采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表面的特殊性能。X射线衍射仪(XRD)：定性分析涂层相组成Composite I耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损3.2 磨损性能滑动磨损：环快式(block-on-wheel)，盘块式(block-on-disc)，销盘式(pin-on-disc)Block-likeSpecimenCoatingLoadRotatingMating-discLoad (N)Velocity(mm/s)Tempeature ()Time (min)49/98150/30025/40060磨损失重、摩擦系数SpecimensWear mass loss (mg)Mass loss of counterpart (mg)Composite I3.237.3Composite II10.299.9W18Cr4V33.571.1Load (N)Frequency (Hz)Stroke (m)Tempeature ()Time (mi