氩弧熔覆在16Mn钢表面原位合成NbC增强相NbSiNi基复合涂层的研究
热处理工艺对激光熔覆316L温度场与应力场的影响规律
第３５卷第４期中国机械工程Vol．３５ No．４
２０２４年４月CHINAMECHANICALENGINEERINGpp．６６６Ｇ６７７
热处理工艺对激光熔覆３１６L温度场与
应力场的影响规律
李燕乐１ 潘忠涛１ 戚小霞１ 崔维强１ 陈 健２ 李方义１
１．山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南,２５００６１
２．中铁十四局集团有限公司,济南,２５０１０１
摘要:为研究不同热处理工艺对激光熔覆残余应力的调控作用,利用ANSYS有限元分析软件建立
了热力耦合模型,对不同温度(２２~９００℃)的熔覆前预热处理、不同温度(２００~１０００℃)的熔覆后退火
处理以及熔覆前后协同热处理条件下的激光熔覆３１６L不锈钢温度场和应力场进行了数值模拟.研究
结果表明:预热对熔池温度影响最大,熔池温度随预热温度的增高而增高;退火处理对激光熔覆残余应
力的改善效果最好,８００℃退火处理可使残余应力减小约５０％,其次是熔覆前后协同热处理,可使残余
应力减小约３５％,预热处理对激光熔覆残余应力有一定改善,其中预热５００℃可使残余应力减小约２０％.
关键词:３１６L不锈钢;激光熔覆;热处理;数值模拟;残余应力
中图分类号:U２７０
DOI:１０．３９６９/j．issn．１００４１３２X．２０２４．０４．０１０开放科学(资源服务)标识码(OSID):
EffectofHeatTreatmentonTemperatureandStressDistributionduring
LaserCladdingof３１６LSteels
LIYanle１ PANZhongtao１ QIXiaoxia１ CUIWeiqiang１ CHENJian２ LIFangyi１１．KeyLaboratoryofEfficientandCleanMachineryManufacturing,MinistryofEducation,SchoolofMechanicalEngineering,ShandongUniversity,Jinan,２５００６１２．ChinaRailway１４thBureauGroupCorporationLimited,Jinan,２５０１０１
AlTiSiN／AlCrSiN 纳米多层复合涂层的结构及性能研究
AlTiSiN／AlCrSiN 纳米多层复合涂层的结构及性能研究
杨兵;刘琰;刘辉东;罗畅;万强;蔡耀;陈浩;陈燕鸣
【摘 要】以AlTiSi 合金和 AlCrSi 合金为靶材料，采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN／AlCrSiN纳米晶多层复合涂层，系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN／AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响．利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构，用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数．结果表明：氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响，涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料．由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移．随着氮气压强的增大，涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化，说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小．涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关，随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少，涂层表面粗糙度降低；当氮气压从2．0 Pa增加到4．0 Pa时涂层的硬度值由2437．9 HK逐渐增大至3221．5 HK；涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关，当氮气压强低于3．0 Pa时，平均摩擦系数约0．410；而在氮气压强高于3．0 Pa后，平均摩擦系数逐渐降至0．258．%AlTiSiN/AlCrSiN nanocomposite
coatings were deposited on Si and cemented carbide substrate using
AlTiSi , AlCrSi cathodes by vacuum cathodic arc evaporation .The influence
of N 2 pressure on the structure and mechanical properties of the coatings
were investigated systematically .The morphology and phase structure
H13_钢表面激光熔覆NbC
表面技术 第53卷 第5期 ·108· SURFACE TECHNOLOGY 2024年3月
收稿日期：2023-03-01；修订日期：2023-10-09 Received：2023-03-01；
Revised：2023-10-09 基金项目：广东省自然科学基金（2023A1515010269） Fund：Natural Science Foundation of Guangdong Province (2023A1515010269) 引文格式：常倾城, 任利兵, 刘英, 等. H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能[J]. 表面技术, 2024, 53(5): 108-114. CHANG Qingcheng, REN Libing, LIU Ying, et al. Microstructure and High Temperature Wear Resistance of Laser Cladding NbC/Ni60 Composite Coating on H13 Die Steel[J]. Surface Technology, 2024, 53(5): 108-114. *通信作者（Corresponding author） H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层
组织及高温耐磨损性能
常倾城1，任利兵1，刘英1,2*，谢咏馨1，李卫1
（1.暨南大学 先进耐磨蚀及功能材料研究院，广州 510632；
2.暨南大学 韶关研究院，广东 韶关 512027）
摘要：目的 研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影
响。方法 将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合，采用激光熔覆技术，在H13钢基体表面制备不同
NbC含量（质量分数分别为0%、10%、20%、30%）增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜
氩弧熔敷原位合成TiC_p_Al基复合涂层组织及性能分析
第32卷第5期
2011年5月焊 接 学 报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONVo.l32 No.5
May 2011
收稿日期:2009-12-23基金项目:黑龙江省教育厅基金资助项目(11551419);黑龙江科技
学院青年教师基金项目氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层
组织及性能分析
孟君晟, 史晓萍, 王振廷, 王永东
(黑龙江科技学院材料科学与工程学院,哈尔滨 150027)
摘 要:利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiCp/Al复合材料涂层,利
用X射线衍射、扫描电子显微镜及显微硬度计,研究了熔敷层的显微组织及性能.结果
表明,(Ti+C)含量在30%以下时,复合材料涂层组织由TiC颗粒和块状的Al3Ti组成;
当(Ti+C)含量在30%以上时,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;在所形成
的TiCp/Al复合材料层中,TiC颗粒尺寸细小,约为1.5Lm;经氩弧熔敷后的TiCp/Al复
合材料层中TiC分布均匀,熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔敷层硬度
从基体到表面呈梯度分布,涂层的显微硬度达到650HV0.2,较基体提高近7倍.
关键词:氩弧熔敷;原位合成;TiC;复合涂层
中图分类号:TG174 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2011)05-0073-
04孟君晟
0 序 言
颗粒增强铝基复合材料具有制备工艺简单、价
格便宜,在航空航天及汽车工业中得到了广泛应
用[1].在增强颗粒中,TiC具有高硬度、高熔点、高
弹性模量、高温稳定性好、密度低、电导率高等一系
列优点,广泛用于制备高性能复合材料的增强相,具
有极大的开发价值和应用前景[2-4].目前,利用熔
敷技术制备原位合成TiC颗粒增强铝基表面复合涂
层的研究较多,但主要集中在激光熔敷技术[5-7]等
工艺方法上.然而,利用氩弧熔敷方法原位合成
TiCp/Al基复合材料的研究未见报道.文中利用氩
氩弧熔覆层组织与性能的研究
脉冲频率对TiC/Fe氩弧熔覆层组织与性能的研究
内容摘要：
利用表面改性技术，在磨损部件表面熔覆具有较高耐磨性的金属基复合材料涂层成为高磨损领域修复部件、延长零件使用寿命的重要途径。本文利用钨极氩弧作为热源，熔覆预涂在普通低碳钢表面的合金粉末，制备出TiC增强的铁基复合材料熔覆层,并对熔覆层的微观组织、硬度、相组成及磨损性能等进行了系统分析，研究了影响熔覆层组织及性能的因素及规律。
合金粉末成分、预涂层厚度、焊接电流、熔覆速度、熔覆层数等影响熔覆层的成形和耐磨性能。根据熔覆粉末的熔点不同以及以往实验累积的经验,熔覆采用直径为3.0mm含2%钍钨极,电流140~160A,电压15~20V,氨气流量8L/min(氣气纯度大于99.9%),熔覆速度以看到明显的熔池为准。本文主要研究各合金粉末熔覆层的组织、硬度和耐磨性，预涂合金粉末组分是钨极氢弧熔覆原位合成颗粒增强铁基熔覆层的关键。研究结果显示所得熔覆层具有良好成形，均无裂纹、气孔等缺陷，并与母材界面结合良好。
关键词：表面改性、熔覆、铁基复合材料、钨极氢弧。
前言：
金属基复合材料综合了金属基体的高延展性、高韧性和增强相的高强度、高模量等优点，具有高强度、高刚度和高耐磨及耐高温等优良特性，在航空航天、军工、汽车和光学等工业领域具有十分广阔的应用前景[1]。采用高能密度热源进行表面熔覆工艺使一种或多种元素在金属表面快速熔化并冷却凝固以获得熔覆层,可提高金属表层硬度和耐磨性,改善其表面性能。表面熔覆技术综合了表面涂层技术和复合材料技术的优势，既能充分发挥出基体材料的强度、韧性优势，使表面获得较高的耐磨性，并且耐磨层和基体为冶金结合，从而又使整体性能获得大幅度提升[2]。
目前国内外常用的表面熔覆技术主要有: 堆焊、钨极氩弧熔覆、激光熔覆、等离子熔覆等，这些表面熔覆技术获得的表面涂层与基体结合良好，厚度适中，因而被广泛应用于工业生产中。另外,虽然热喷涂技术得到的表面强化层具有结合强度较低和深层多孔性的缺点，但它的诸多优点使其也被广泛应用于各个领域[3]。
316L不锈钢表面激光熔覆Ni60合金涂层的工艺优化与性能研究
316L不锈钢表面激光熔覆Ni60合金涂层的工艺优化与性能研究
目录
一、内容描述................................................2
1.1 研究背景.............................................2
1.2 研究意义.............................................3
1.3 国内外研究现状及发展动态.............................5
二、实验材料与方法..........................................6
2.1 实验材料.............................................7
2.2 实验设备.............................................8
2.3 实验方法.............................................9
三、激光熔覆Ni60合金涂层的组织结构与性能分析...............10
3.1 组织结构分析........................................11
3.2 性能测试............................................12
四、工艺优化与性能关系研究.................................14 4.1 激光功率对涂层性能的影响............................15
4.2 熔覆速度对涂层性能的影响............................16
4.3 Ni60合金粉末粒度对涂层性能的影响....................16
钛合金表面激光熔覆原位合成TiBTiB2Ti复合材料涂层
——复合材料———————————————特种铸造及有色合金２００６年年会专刊
钛合金表面激光熔覆原位合成ＴｉＢ＋ＴｉＢ２／Ｔｉ复合材料涂层
蔡利芳张永忠席明哲石力开
（北京有色金属研究总院）
摘要为了在钛合金ＴＣＡ表面获得耐磨性能优良的金属基复合材料涂层，利用５ｋＷ横流ｃ０：激光器进行了激光表面熔覆研究。试验结果表明，利用粉末预置激光表面熔覆技术，可以在钛合金表面直接原位合成ＴｉＢ和ＴｉＢ：增强的钛基复合材料涂层，涂层与基底合金呈良好的冶金结合，涂层宏观质量完好，无裂纹和气孔等缺陷。增强体为短纤维状ＴｉＢ和ＴｉＢ：晶须，较为细小，且分布均匀。涂层平均显微硬度约８００ＨＶ。关键词：复合材料；原位合成；激光熔覆
钛合金具有比强度高、密度低、耐蚀、中温性能稳定及生物相容性好等一系列的优点，在航空航天、化工、汽
车、生物医疗等领域有广泛的应用前景¨Ｊ。但是，钛合
金摩擦系数高、耐磨性能差的缺点，严重影响了钛合金
结构件的安全性和可靠性，限制了它的应用旧】。激光
熔覆是利用激光束加热熔覆材料和基底合金表面，使所
需的特殊材料熔焊在工件表面的一种表面改性技术，其
目的是提高工件的耐磨、耐蚀、抗氧化等性能＂Ｊ。对钛
合金表面激光熔覆的材料主要包括ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＳｉＣ、
ＮｉＣｒＢＳｉ、ＷＣ等等，在一定程度上改善了钛合金的表面
性能Ｈ“］。ＴｉＢ和ＴｉＢ：是Ｂ、Ｔｉ较为稳定的化合物，形
成自由能低，易于合成。它们具有高熔点、高杨氏模量、高硬度和高温稳定性＂］。目前有关激光熔覆原位合成
含有ＴｉＢ和ＴｉＢ：增强钛基复合材料涂层的报道不多哺Ｊ。
本试验用激光熔覆技术在钛合金ＴＣ４表面制备出
原位自生ＴｉＢ＋ＴｉＢ：／Ｔｉ复合材料涂层，采用现代技术对熔覆层组织结构特征进行分析，对涂层表面显微硬度
进行测量。
１试验设备及方法
试验所用原材料为Ｔｉ６Ａ１４Ｖ和Ｂ的预先混合粉末，
其中Ｔｉ６Ａ１４Ｖ粉由陕西邦圳钛业股份有限公司生产，粒
度一７５～＋２６０目，化学组成为（质量分数，下同）：５．５％一６．５％的Ａｌ，３．５％一４．５％的Ｖ，０．３％的Ｆｅ，
超高速激光熔覆Ni625
第52卷 第11期 表面技术 2023年11月 SURFACE TECHNOLOGY ·237·
收稿日期：2022-10-30；修订日期：2023-03-08 Received：2022-10-30；Revised：2023-03-08 基金项目：国家自然科学基金（51971121，U2106216）；山东省重大创新工程项目（2019JZZY010303，2019JZZY010360） Fund：The National Natural Science Foundation of China (51971121, U2106216); Major-special Science and Technology Projects in Shandong Province (2019JZZY010303, 2019JZZY010360) 引文格式：李宝程, 崔洪芝, 宋晓杰, 等. 超高速激光熔覆Ni625/WC复合涂层的耐磨性能[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 237-247. LI Bao-cheng, CUI Hong-zhi, SONG Xiao-jie, et al. Wear Resistance of Ultra-high Speed Laser Cladding Ni625/WC Composite Coatings[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 237-247. *通信作者（Corresponding author） 超高速激光熔覆Ni625/WC
复合涂层的耐磨性能
李宝程1，崔洪芝1,2*，宋晓杰1，殷泽亮1，朱于铭1
（1.山东科技大学 材料科学与工程学院，山东 青岛 266590；
2.中国海洋大学 材料科学与工程学院，山东 青岛 266100）
摘要：目的 提高高铁制动盘用24CrNiMo铸钢的耐磨性和高温性能。方法 在24CrNiMo铸钢表面，通过超
H13_钢表面多弧离子镀CrAlN_涂层的显微硬度及耐磨性影响
第20卷 第11期 装 备 环 境 工 程 2023年11月 EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING ·115·
收稿日期：2023-08-03；修订日期：2023-11-01
Received：2023-08-03；Revised：2023-11-01 引文格式：袁嵩, 王帅, 方略, 等. H13钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的显微硬度及耐磨性影响[J]. 装备环境工程, 2023, 20(11): 115-120. YUAN Song, WANG Shuai, FANG Lue, et al. Effect on the Microhardness and Wear Resistance of Multi Arc Ion Plating CrAlN Coating on H13 Steel[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(11): 115-120.
H13钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的
显微硬度及耐磨性影响
袁嵩1，王帅2，方略2，张永伟2，李晓燚2，周志明3,4
（1.海装驻西安地区第二军事代表室，西安 710025；2.重庆长安工业集团有限责任公司，重庆 400023；
3.重庆理工大学 材料科学与工程学院，重庆 400054；4.重庆合创纳米科技有限公司，重庆 400707）
摘要：目的 提高H13热作模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法 通过多弧离子镀技术，分别对未经热处
理的H13钢、淬火H13钢以及氮化H13钢的表面进行多弧离子镀沉积CrAlN涂层，并分别对这3种基体上
的CrAlN涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行研究。结果 涂层表面均较为平整，且出现了白色小颗粒。经
过淬火和氮化处理后，H13钢CrAlN涂层的显微硬度达到3 300HV以上，达到基体的14倍多。与基体的摩
擦系数相比，淬火和氮化处理后，H13钢的摩擦系数比基体低，镀膜后的摩擦系数比基体高。氮化H13钢
结晶器铜合金表面激光原位制备纳米颗粒增强钴基梯度涂层_陈岁元
第38卷 第7期中 国 激 光Vol.38,No.72011年7月CHINESEJOURNALOFLASERSJuly,2011
结晶器铜合金表面激光原位制备纳米颗粒
增强钴基梯度涂层
陈岁元 董 江 陈 军 梁 京 刘常升(东北大学材料各向异性与织构工程教育部重点实验室,辽宁沈阳110004)
摘要 在Co基熔覆涂层材料成分与结构设计的基础上,利用脉冲激光诱导原位反应技术,在结晶器Cu合金基体材料上制备陶瓷相增强Co基梯度涂层。利用分析技术对制备涂层的组织结构、成分、性能和涂层形成机理进行了系统研究。结果表明,设计成分的梯度变化成功制备出具有3层梯度的Co基合金涂层,实现了涂层组织与性能的梯度变化。梯度涂层里没有裂纹和气孔缺陷,涂层与Cu合金基体形成冶金界面结合。激光诱导原位生成了纳米级Cr-N-iFe-C,MoNi4,Cr7C2,WC1-x等颗粒,起到了增强Co基合金梯度涂层的作用。梯度涂层各层的陶瓷颗粒数量呈现由第1层到第3层逐渐增多的趋势,硬度由铜合金基体的94HV逐渐增加到最外层涂层的523HV。涂层中石墨具有改善梯度涂层摩擦性能的作用。关键词 激光技术;结晶器铜合金;激光诱导原位制备;Co基合金梯度涂层;纳米陶瓷颗粒增强中图分类号 TG113.1;TN249 文献标识码 A doi:10.3788/CJL201138.0703006
Nano-ParticlesReinforcedCo-BasedGradientCoatingwithHigh
Wear-ResistancePreparedin-situbyLaseronSurfaceof
CrystallizerCopperAlloy
ChenSuiyuan DongJiang ChenJun LiangJing LiuChangsheng
(KeyLaboratoryforAnisotropyandTextureofMaterials,MinistryofEducation,NortheasternUniversity,Shenyang,Liaoning110004,China)