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兰州激光切割熔覆材料的分类及特点

2019-09-05

兰州激光切割熔覆材料的分类及特点都是什么,兰州金广源为您详细说明。主营兰州大型激光切割兰州不锈钢制品

(1) 自熔性合金材料

  自熔性合金材料按基体不同可分为镍基合金、钴基合金和铁基合金。其主要特点是都含有硅和硼,所以具有自我脱氧和自我造渣的性能,这就是所谓的自熔剂。

  自熔性合金材料原理是合金被重熔时,硅和硼分别形成Si02和B202,,并在熔覆层表面形成薄膜。这种薄膜一方面能防止合金中的元素被氧化,另一方面又能与这些元素的氧化物形成硼化酸熔渣,从而获得氧化物含量相对低、气孔率少的熔覆层。自熔性合金材料的硬度与合金的含硼量和含碳量有关,硬度随着硼、碳含量的增加而增高,这是因为硼和碳与合金中的镍、铬等元素形成了硬度极高的硼化物和碳化物。铁基合金适用于局部耐磨损且容易变形的件。铁基合金涂层的基材采用铸铁和低碳钢;镍基合金适合于局部耐磨、耐热腐蚀的件,所需要的激光功率密度也比熔覆铁基合金的高;钴基合金涂层适合于要求耐磨耐腐蚀和抗疲劳的件。自熔性合金对基材有较大的适应性,可用于碳钢、合金钢、不锈钢以及铸铁等多类材料。自熔性合金材料的粉末分类及其特点

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  (2) 复合粉末

  在滑动、冲击磨损和磨粒磨损严重的条件下,单纯的Ni基、Co基、Fe基自熔性合金己不能胜任使用要求,此时可在上述的自熔性合金粉末中加入各种高熔点的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物陶瓷颗粒,制成了金属复合涂层。

  复合粉末包括自粘性复合粉末和碳化物复合粉末。它们按照结构可以分为包覆型和非完全包覆型,其区别在于芯核粉末是否被包覆粉末包住。包覆型由于芯核粉末受到包覆粉末的保护,可以避免在高温时发生部分元素的氧化烧损、挥发等现象。按照功能分又可以分为硬质耐磨复合粉末(如Co/WC,Ni/WC)、耐高温复合粉末、耐腐蚀抗氧化复合粉末、减磨润滑复合粉末等。

  自粘性复合粉末是指在热喷涂的过程中,粉末自己产生的放热反应驱使涂层和基材表而形成良好结合的一类热喷涂材料。

  碳化物复合粉末是由碳化物硬质合金作为粘结相所组成的粉末体系,包括(Co/Ni)/WC和(NiCr,NiCrAl)/Cr3C2等系列,这些材料具有很高的硬度和良好的耐磨性,其中(Co/Ni)/WC适合于低温的工作条件,而(NiCr,NiCrAl)/Cr3C2系列则适合于高温工作环境。

  (3) 氧化物陶瓷粉末

  氧化物陶瓷粉末具有良好的抗高温氧化相隔热、耐磨、耐腐蚀等性能,是一种重要的热喷涂材料,包括氧化铝和氧化镍系列。其中氧化镍陶瓷粉末比氧化铝陶瓷粉末具有更低的热传导性和更好的抗热震性,所以主要被用作热保障层材料。

  尽管激光熔覆金属陶瓷材料有着诸多优异的性能,受到人们的重视,但在应用中存在的问题仍不容忽视。先是陶瓷材料与基体金属的线膨胀系数、弹性模量及热导率等性能差别较大,这些性能的不匹配,造成了涂层中出现裂纹和孔洞等缺陷,在使用过程中将产生变形开裂、剥落损坏等现象。

  其次,由于激光辐照时,激光熔池中形成的高温,基体熔体和颗粒间的相互作用以及颗粒加人引起熔池中能量、动量和质量传输条件的改变等,这些使涂层成分和组织发生不同程度的变化导致颗粒的部分溶解,并进而影响基体的相组成,使原设计的复合涂层基体和增强体不能充分发挥各自的优势,造成烧损。

  再者,激光熔覆金属陶瓷技术是通过外加陶瓷相的方法形成的颗粒相,这给熔覆工艺带来了的难度,特别是当外加陶瓷相含量较高时,就很难获得理想的熔覆层。除了激光工艺参数外,硬质陶瓷相和粘结金属的类型是影响涂层组织与性能的重要因素。

  为了解决上述问题,在选择陶瓷材料时可遵循如下原则:

  ① 选择陶瓷与金属间能够发生化学反应的陶瓷与金属材料;

  ② 可能生成的反应产物要与原金属或原陶瓷相间有较好的相容性,即相似的晶体结构,相近的晶格常数等,且产物不能过大过多,好以复合材料的形式出现;

  ③尽可能减小陶瓷与基体金属材料的线膨胀系数和密度的差异,以避免凝固后形成的固/固界面不匹配,从而降低裂纹形成的趋势;

  ④从固/液界面角度,要求预置的陶瓷涂层在熔化时对于基体具有很好的润湿性和铺展性,也就是说,涂层的表面张力必须小于基体的临界表面张力,

  ⑤涂层/基体界面并非单层几何面,面是多层的过渡区,这一界面区可能由几个亚层组成,每一亚层的性质都与覆层材料、基材及工艺有关。根据固态相变及化学键的理论,可在涂层中添加某些元索,使之对陶瓷及基材产生良好的化学作用,在界面上形成共价键结合,提高界面强度。


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