2013
DOI: 10.3788/cjl201340.0203007
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Effects of Scanning Speed on Microstructures and Properties of Laser Cladding Fe-Based Amorphous Composite Coatings

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“…被 熔 化 , 并 快 速 凝 固 后 形 成 稀 释 度 极 低 且 与 基 体 成 冶 金 结 合 的 表 面 涂 层 。 它 可 以 显 著 改 善 基 层 表 面 的 耐 磨 、 耐 蚀 、 耐 热 、 抗 氧 化 等 性 能 , 从 而 达 到 材 料 表 面 改 性 或 破 损 修 复 的 目 的 [1][2][3] , 该 技 术 已 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 、 汽 车 制 造 、 重 型 机 械 、 工 业 机 床 、 生 物 医 疗 等 领 域 , 并 创 造 了 显 著 的 经 济 效 益 。 目 前 , 激 光 熔 覆 技 术 的 发 展 日 渐 成 熟 , 但 激 光 熔 覆 层 的 裂 纹 缺 陷 问 题 仍 未 得 到 很 好 地 解 决 , 这 严 重 影 响 了 产 品 的 质 量 和 寿 命 。 研 究 表明, 导致激光熔覆层产生裂纹的因素较多, 其中主要与熔覆材料以及熔覆工艺参数选择的匹配度有关 [4][5] 。 当材料选择不合适以及成形工艺匹配不佳时, 由于材料的融化、 凝固和冷却都是在极快的条件下进行的, 容 易在熔覆层的表面、 体内以及熔覆层与基体的界面处形成裂纹。在激光熔覆的各工艺参数中, 激光功率、 光 斑直径、 熔覆速度、 送粉速度、 扫描速度和预热温度均会影响熔覆层裂纹的数目及开裂程度。文献 [6][7][8][9][10]分 别研究了激光功率、 熔覆速度、 送粉速度和扫描速度对熔覆层裂纹的影响, 并提出了一些控制裂纹的有效方 法 。 朱 贤 刚 等 [6]…”
Section: 引 言 激光熔覆技术通过运用强激光束辐照金属基体及其表面的涂层材料, 使涂层材料和基体表面薄层同时unclassified
“…被 熔 化 , 并 快 速 凝 固 后 形 成 稀 释 度 极 低 且 与 基 体 成 冶 金 结 合 的 表 面 涂 层 。 它 可 以 显 著 改 善 基 层 表 面 的 耐 磨 、 耐 蚀 、 耐 热 、 抗 氧 化 等 性 能 , 从 而 达 到 材 料 表 面 改 性 或 破 损 修 复 的 目 的 [1][2][3] , 该 技 术 已 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 、 汽 车 制 造 、 重 型 机 械 、 工 业 机 床 、 生 物 医 疗 等 领 域 , 并 创 造 了 显 著 的 经 济 效 益 。 目 前 , 激 光 熔 覆 技 术 的 发 展 日 渐 成 熟 , 但 激 光 熔 覆 层 的 裂 纹 缺 陷 问 题 仍 未 得 到 很 好 地 解 决 , 这 严 重 影 响 了 产 品 的 质 量 和 寿 命 。 研 究 表明, 导致激光熔覆层产生裂纹的因素较多, 其中主要与熔覆材料以及熔覆工艺参数选择的匹配度有关 [4][5] 。 当材料选择不合适以及成形工艺匹配不佳时, 由于材料的融化、 凝固和冷却都是在极快的条件下进行的, 容 易在熔覆层的表面、 体内以及熔覆层与基体的界面处形成裂纹。在激光熔覆的各工艺参数中, 激光功率、 光 斑直径、 熔覆速度、 送粉速度、 扫描速度和预热温度均会影响熔覆层裂纹的数目及开裂程度。文献 [6][7][8][9][10]分 别研究了激光功率、 熔覆速度、 送粉速度和扫描速度对熔覆层裂纹的影响, 并提出了一些控制裂纹的有效方 法 。 朱 贤 刚 等 [6]…”
Section: 引 言 激光熔覆技术通过运用强激光束辐照金属基体及其表面的涂层材料, 使涂层材料和基体表面薄层同时unclassified
“…In the literature [12], an alloy design criterion based on the XGBoost machine learning model was established to reveal the key characteristic parameters affecting the soft magnetic properties and thermal stability and to design a Fe-based soft magnetic amorphous alloy with excellent overall performance. In the literature [13], analyses were done on the organization and characteristics of the coating in relation to scanning speed. Fe 3 P and Fe 2 Siare two amorphous and crystalline phases that make up the majority of the coating.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…Morphology of cross section 3.4 熔覆层的显微组织 图 5 为激光功率为 1.5 kW, 扫描速度为 150 mm/min, 离焦量为 50 mm 时中 Al/Ti 熔覆层的显微组织, 其 中图 5(a)为 Al/Ti 为熔覆层的低倍显微组织。从图 5(a)中可以看出, 熔池不同区域的组织各不相同, 这是由 于在激光扫描过程中熔池的温度梯度和凝固速率不一致, 导致晶粒的生长方向发生改变。靠近熔池底部的 温度梯度较大, 结晶速度较小, 此时晶粒在固液分界线处沿着温度梯度的垂直方向进行增长[14] ; 靠近基体的液相温度梯度较大, 晶粒来不及长大就凝固, 因此熔池底部的晶粒以柱状晶为主, 如图 5(c)所示。图 5(b)为 熔覆层的扫描电子显微镜(SEM)图, 从图中可以看出, 从熔池底部到熔池顶部时, 温度梯度逐渐减小, 晶粒结 晶速度逐渐升高, 熔覆层中以胞状树枝晶为主。此时由于成分的过冷度较大, 晶粒深入液相中进行生长, 并 向周围横向排出溶质, 横向过冷导致二次横枝的形成 [3] 。 4 结 论 通 过 正 交 试 验 对 激 光 熔 覆 过 程 中 的 工 艺 参 数 进 行 优 化 分 析 , 获 得 当 激 光 功 率 为 1.5 kW , 扫 描 速 度 为150mm/min, 离焦量为 50 mm 时熔覆涂层质量较优。利用以上激光参数激光熔覆 Al/Ti 混合粉体, 分析得到 51Al/Ti 熔覆层的显微组织。(a) 熔覆层的低倍形貌; (b) 熔覆层 SEM 图片; (c) 界面结合处 SEM 图片(激光功率 P=1.5 kW, 扫描速度 V=150 mm/min, 离焦量 S=50 mm) Microstructure of Al/Ti cladding layer. (a) Macro morphology of cladding layer; (b) SEM of cladding layer;(c) SEM of bond zone (laser power P=1.5 kW, scanning speed V=150 mm/min, defocusing amount S=50 mm)熔覆层的金相组织可知熔覆层组织以胞状树枝晶为主, 且分布均匀细密。 通 过 模 拟 计 算 7050 铝 合 金 上 激 光 熔 覆 Al/Ti 复 合 涂 层 , 利 用 极 差 分 析 正 交 工 艺 下 光 斑 中 心 最 高 温 度 数 值得到: 正交试验因素对中心点最高温度值影响程度从大到小的顺序是扫描速度 V, 激光功率 P, 离焦量 S。 分析 9 组试样的熔池尺寸及不同位置点温度随时间的变化趋势可以得到, 试样前端结合强度较差是由于熔 覆 过 程 中 基 体 熔 池 深 度 较 小 , 不 足 以 使 得 基 体 与 熔 覆 材 料 很 好 地 结 合 , 而 后 端 都 出 现 了 不 同 程 度 的 变 形 和 烧蚀, 是由于末端温度急剧积累引起的。 参 考 文 献…”
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