留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能

唐淑君 刘洪喜 张晓伟 王传琦 蔡川雄 蒋业华

唐淑君, 刘洪喜, 张晓伟, 王传琦, 蔡川雄, 蒋业华. H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1621-1626.
引用本文: 唐淑君, 刘洪喜, 张晓伟, 王传琦, 蔡川雄, 蒋业华. H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1621-1626.
Tang Shujun, Liu Hongxi, Zhang Xiaowei, Wang Chuanqi, Cai Chuanxiong, Jiang Yehua. Microstructure and property of selective laser cladding Ni-Al intermetallic compound coating on H13 steel surface[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1621-1626.
Citation: Tang Shujun, Liu Hongxi, Zhang Xiaowei, Wang Chuanqi, Cai Chuanxiong, Jiang Yehua. Microstructure and property of selective laser cladding Ni-Al intermetallic compound coating on H13 steel surface[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1621-1626.

H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能

基金项目: 

国家自然科学基金项目(61368003)

详细信息
    作者简介:

    唐淑君(1989-),女,硕士生,主要从事激光束表面改性方面的研究。

  • 中图分类号: O436

Microstructure and property of selective laser cladding Ni-Al intermetallic compound coating on H13 steel surface

  • 摘要: 通过控制Ni 基自熔性合金粉末中Al 的含量,在H13 热作模具钢表面分别原位制备了Ni3Al和NiAl 金属间化合物复合熔覆涂层。借助光学显微镜和X 射线衍射仪对不同熔覆涂层的化学组成和物相结构进行了分析。结果表明,四种不同Al 含量的熔覆层均显现出平整致密、无明显缺陷的宏观特征。随着Al 含量的增加,熔覆层显微形貌呈现出底部枝晶区域增加及枝晶逐渐粗化,甚至出现胞状晶的现象。熔覆层在未加入Al 时,其主要物相为Ni3Fe 及(Ni, Cr)固溶体。随着Al 含量的增加,主要物相则由最初的Ni3Al 金属间化合物、(Ni, Cr)固溶体到Ni3Al、NiAl 金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体,再到最终Al 含量达到13.9%时的NiAl 金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体。同时,Al 含量的提高使得涂层中杂质相减少。熔覆层摩擦系数均低于基体,最高显微硬度为基体的3.5 倍,耐磨性较基体提高了5.8 倍。
  • [1] Chen Jie. The study of H13 steel and its heat treatment [J]. Heat Treatment Technology and Equipment, 2008, 29(4): 44-46. (in Chinese)陈杰.H13 钢及其热处理[J].热处理技术与装备, 2008, 29(4): 44-46.
    [2]
    [3]
    [4] Li Zhigang. Investigation on surface modification of die-casting mould steel H13 [D]. Taiyuan: Taiyuan University of Technology, 2008: 1-15. (in Chinese)李志刚.热作模具钢H13 表面改性的研究[D].太原: 太原理工大学, 2008: 1-15.
    [5] Ding Qingming, Yao Jianhua, Kong Fanzhi. Microstructure and microhardness of NiAl/nano Al2O3 electroless composite plated coating by laser hadening [J]. Infrared and Laser Engineering,2011, 40(4): 655-658. (in Chinese)丁庆明,姚建华,孔凡志.激光强化NiAl/纳米Al2O3 复合镀层的显微组织与显微硬度[J].红外与激光工程, 2011, 40(4): 655-658.
    [6]
    [7]
    [8] Yan Shixing, Dong Shiyun, Xu Binshi, et al. Characterization and optimization of process in laser cladding Fe314 alloy [J].Infrared and Laser Engineering, 2011, 40 (2): 235-240. (in Chinese)闫世兴,董世运,徐滨世,等.Fe314 合金激光熔覆工艺优化与表征研究[J].红外与激光工程, 2011, 40(2): 235-240.
    [9]
    [10] Zhang Milan, Xing Shuming, Xin Qiao, et al. Abnormoa failure analysis of H13 punches in steel squeeze casting process [J].Journal of Iron and Steel Research,2008, 15 (3): 47-51.
    [11]
    [12] Liu Hongxi, Zeng Weihua, Zhang Xiaowei, et al.Microstructures and properties of multiple-pass laser cladding coatings on stainless steel surface [J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19 (7): 1515-1523. (in Chinese)刘洪喜,曾维华, 张晓伟, 等.不锈钢表面多道激光熔覆Ni基涂层的组织与性能[J].光学精密工程, 2011, 19 (7):1515-1523.
    [13] Xiong Zheng, Chen Guangxia, Zeng Xiaoyan. Effects of process variables on interfacial quality of laser cladding on blade material GH4133 [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209 (2): 930-936.
    [14]
    [15]
    [16] Wang Chuanqi, Liu Hongxi, Zhou Rong, et al. Influence of tempering on microstructure and corrosion resistance of multi-pass Ni-based coatings on 45 steel prepared by laser cladding[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2011, 32(7): 145-150. (in Chinese)王传琦,刘洪喜,周荣,等.回火处理对多道Ni 基熔覆涂层组织和耐蚀性能的影响[J].材料热处理学报, 2011, 32(7):145-150.
    [17] Knut Partes. Analytical model of the catchment efficiency in high speed laser cladding [J]. Surface and Coatings Technology,2009, 204(3): 366-371.
    [18]
    [19]
    [20] Zhang Xiaowei, Liu Hongxi, Jiang Yehua, et al. Research progress of functional composite coatings on Ti6Al4V alloy surface prepared by laser cladding technique [J]. Rare Metal Materials and Engneerting, 2012, 41(1): 178-183. (in Chinese)张晓伟,刘洪喜,蒋业华,等.Ti6Al4V 合金表面激光熔覆功能复合涂层研究进展[J].稀有金属材料与工程, 2012, 41(1): 178-183.
    [21] Fidel Zapirain, Fidel Zubin, Fermin Garciandia, et al.Development of laser welding of Ni based superalloys for aeronautic engine applications (experiamental process and obtained properties) [J]. Physics Procedia, 2011, 12: 105-112.
    [22]
    [23]
    [24] Gu Shengting, Chai Guozhong, Wu Huaping, et al.Characterization of local mechanical properties of laser-cladding H13-TiC composite coatings using nanoindentation[J]. MaterialsDesign, 2012, 39: 72-80.
    [25]
    [26] Shaharam Kheirandish, Ahmad Noorian. Effect of niobium on microstructure of cast AISI H13 hot work tool steel [J]. Journal of Iron and Steel Research, 2008, 15(4): 61-66.
    [27] Yang Jiaoxi, Liu Falan, Miao Xuanhe. Influence of laser cladding process on the magnetic properties of WC/FeNiCr matrix coatings [J]. Journal of Materias Processing Technology, 2012, 212(9): 1862-1868.
    [28]
    [29] Kim H Y, C hung D S, Hong S H. Reaction synthesis and microstructures of NiAl/Ni micro-laminated composites [J].Materials Science and Engineering A, 2005, 396: 376-384.
    [30]
    [31] Wu Cuilan, Luo Chengping. Microstructure and formation mechanism of composite chromized layer of H13 tool steel [J].Transactions of Materials and Heat Treatment, 2007, 28 (3):93-97. (in Chinese)伍翠兰,罗承萍.H13 钢低温渗铬层组织及其形成机理[J].材料热处理学报, 2007, 28(3): 93-97.
    [32]
    [33] Lu Bizhi, Long Jianzhan. Study on the synthesis mechanism of Ni-Al intermetallic compound [J]. Cemented Carbide, 2011, 28(5): 276-282. (in Chinese)陆必志,龙坚战.Ni-Al 金属间化合物合成机理的研究[J].硬质合金, 2011, 28(5): 276-282.
    [34]
    [35]
    [36] Alexander C A, Ogden J S, Risser S M, et al. Thermodynamic characterization of NiAl [J]. Journal of Chemical Thermo-dynamics, 2009, 41: 610-616
    [37]
    [38] Zhang Xiaowei, Liu Hongxi, Jiang Yehua, et al. Laser in situ synthesized TiN/Ti3Al composite coatings [J]. Acta Metallurgica Sinica, 2011, 47(8): 1086-1093. (in Chinese)张晓伟,刘洪喜,蒋业华,等.激光原位合成TiN/Ti3Al 基复合涂层[J].金属学报, 2011, 47(8): 1086-1093.
    [39] Yang Lianbin, Yu Youjun. The properties of NiAl intermetalli ccompound coating synthesized by laser cladding [J]. Chinese Surface Engineering, 2010, 23(5): 36-40. (in Chinese)杨连斌,俞友军.激光原位合成NiAl 金属间化合物覆层的性能[J].中国表面工程, 2010, 23(5): 36-40.
  • [1] 姚喆赫, 戴温克, 邹朋津, 余沛坰, 王发博, 迟一鸣, 孙振强, 张群莉, 姚建华.  超声对激光熔覆WC颗粒强化涂层耐磨防腐性能的影响(特邀) . 红外与激光工程, 2024, 53(1): 20230542-1-20230542-12. doi: 10.3788/IRLA20230542
    [2] 卞宏友, 徐效文, 刘伟军, 王蔚, 邢飞, 王慧儒.  激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220731-1-20220731-13. doi: 10.3788/IRLA20220731
    [3] 杨广峰, 郜峰, 崔静, 薛安源.  扫描速度对300M钢熔覆C276涂层组织及性能的影响 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220328-1-20220328-9. doi: 10.3788/IRLA20220328
    [4] 刘均环, 朱卫华, 朱红梅, 施佳鑫, 管旺旺, 陈志勇, 何彬, 王新林.  掺杂低含量SiO2对激光熔覆CaP生物陶瓷涂层性能的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606007-0606007(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0606007
    [5] 邱星武.  激光熔覆Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层的微观结构及性能 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 742004-0742004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0742004
    [6] 孙楚光, 刘均环, 陈志勇, 朱卫华, 朱红梅, 何彬, 王新林.  钛合金表面激光熔覆制备低含硅量生物陶瓷涂层 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 306003-0306003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0306003
    [7] 邱星武, 吴明军, 戚燕, 刘春阁, 张云鹏, 黄崇湘.  激光熔覆Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706008-0706008(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0706008
    [8] 黄勇, 孙文磊, 陈影.  激光熔覆再制造复杂轴类零件的轨迹规划 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506005-0506005(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0506005
    [9] 杨光, 刘欢欢, 周佳平, 钦兰云, 王维, 任宇航.  激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206004-0206004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0206004
    [10] 刘洪喜, 刘子峰, 张晓伟, 石海, 蒋业华.  稳恒磁场设计及电流强度对激光熔覆Fe55涂层微结构的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406001-0406001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0406001
    [11] 钦兰云, 庞爽, 杨光, 王超, 王维.  激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506004-0506004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506004
    [12] 王彦芳, 李豪, 石志强, 肖亚梅, 孙旭, 王亭.  激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806001-0806001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0806001
    [13] 卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆.  感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
    [14] 刘洪喜, 冷凝, 张晓伟, 蒋业华.  40Cr刀具表面激光熔覆WC/Co50复合涂层的微观组织及其磨损性能 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 120001-0120001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0120001
    [15] 王维, 刘奇, 杨光, 钦兰云, 岳耀猛.  电磁搅拌辅助钛合金激光沉积修复的电磁场模拟与验证 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2666-2671.
    [16] 王维, 李新宇, 杨光, 钦兰云, 任宇航.  超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3559-3564.
    [17] 闫世兴, 董世运, 徐滨士, 王玉江, 任维彬, 方金祥.  激光熔覆过程中熔池对流运动对熔覆层气孔和元素分布的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2832-2839.
    [18] 王维夫, 胡霄乐.  预氮化+熔覆复合处理制备微纳尺度TiN增强复合涂层 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 600-604.
    [19] 安旭龙, 刘其斌, 郑波.  激光熔覆制备高熵合金MoFeCrTiWAlxSiy涂层的组织与性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1140-1144.
    [20] 杨光, 王向明, 王维, 钦兰云, 卞宏友.  激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 795-799.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  963
  • HTML全文浏览量:  91
  • PDF下载量:  165
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-15
  • 修回日期:  2013-10-24
  • 刊出日期:  2014-05-25

H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能

    作者简介:

    唐淑君(1989-),女,硕士生,主要从事激光束表面改性方面的研究。

基金项目:

国家自然科学基金项目(61368003)

  • 中图分类号: O436

摘要: 通过控制Ni 基自熔性合金粉末中Al 的含量,在H13 热作模具钢表面分别原位制备了Ni3Al和NiAl 金属间化合物复合熔覆涂层。借助光学显微镜和X 射线衍射仪对不同熔覆涂层的化学组成和物相结构进行了分析。结果表明,四种不同Al 含量的熔覆层均显现出平整致密、无明显缺陷的宏观特征。随着Al 含量的增加,熔覆层显微形貌呈现出底部枝晶区域增加及枝晶逐渐粗化,甚至出现胞状晶的现象。熔覆层在未加入Al 时,其主要物相为Ni3Fe 及(Ni, Cr)固溶体。随着Al 含量的增加,主要物相则由最初的Ni3Al 金属间化合物、(Ni, Cr)固溶体到Ni3Al、NiAl 金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体,再到最终Al 含量达到13.9%时的NiAl 金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体。同时,Al 含量的提高使得涂层中杂质相减少。熔覆层摩擦系数均低于基体,最高显微硬度为基体的3.5 倍,耐磨性较基体提高了5.8 倍。

English Abstract

参考文献 (39)

目录

    /

    返回文章
    返回