一種改善冷噴涂鋁合金組織和摩擦學性能的有效途徑

冷噴涂被認為是一種在各種金屬材料表面制備耐磨金屬基復合涂層的新興技術。在本項工作中，一種可行的"冷噴涂+熱軋后處理"策略被成功應用于在商用6061鋁板上制備耐磨B4C/6061Al復合涂層。結果表明，熱軋后處理通過有效愈合噴涂態沉積層中的缺陷和層片邊界，使合金基體中B4C顆粒分布均勻，層片間結合良好，且層片內具有足夠的塑性。與噴涂態樣品相比，熱軋態樣品中的膜層-基體結合強度增加了兩倍。此外,熱軋工藝顯著改善了涂層的摩擦學性能，磨損率約為基體的40%。最終試驗結果表明,將冷噴涂和熱軋處理相結合的思路對改善鋁合金板的摩擦學性能是十分有效的。此外,這種方法似乎同樣適用于不可服役的6061鋁合金部件的修復/再制造。（該成果以An effective approach to improve microstructure and tribological properties of cold sprayed Al alloys為題，近期發表在Reviews on Advanced Materials Science上，doi:10.1515/RAMS-2023-0314）

圖文摘要

激光修復GH4169高溫合金界面附近的顯微組織、彈性模量和殘余應力分布

直接能量沉積( Direct Energy Deposition，DED )作為一種新興的增材制造技術，在航空發動機渦輪葉片等高價值零部件的修復或再制造方面表現出巨大的潛力。通過直接激光沉積(Direct Laser Deposition，DLD)這種特定形式的DED，可以將GH4169高溫合金粉末熔覆在GH4169基體上，以模擬航空航天部件的修復。綜合研究了不同DLD工藝參數下界面附近的微觀組織、力學性能及其分布特征。結合電子背散射衍射(EBSD)、數據拼接技術和第一性原理，確定了各相的晶粒取向和彈性剛度矩陣，在此基礎上分析了相對較大且復雜區域的彈性模量和殘余應力分布。結果表明，DLD工藝參數，如線能量密度，顯著影響晶粒尺寸、晶粒生長方向和殘余應力，但對彈性模量影響較小。此外，微觀組織在界面附近呈現顯著的不均勻性，彈性模量在微觀尺度上呈現各向異性，而在宏觀尺度上幾乎呈現各向同性，在熔覆區、熱影響區(HAZ)和基體之間沒有明顯的數值差異。本研究為改善激光修復構件的微觀組織和力學性能的DLD工藝優化提供了參考。（該成果以Distribution of microstructure，elastic modulus and residual stress near the interface in laser repaired GH4169 superalloy為題，近期發表在Journalof AlloysandCompounds上，doi:10.1016/J.JALLCOM.2023. 171625）

(a)4號樣品的IPF圖;(b) 4號樣品相分布圖;(c)晶粒縱橫比與晶粒直徑疊加，圖中較亮的區域為熱影響區;(d) 4號樣品沉積的IPF圖

各試樣的微彈性模量分布圖(單位:GPa)：(a) 2號(y方向);(b) 3號(y方向);(c) 4號(x方向);(d) 4號(Z方向);(e) 4號(y方向)

基于30CrMnSiNi2A鋼的飛機起落架激光熔覆再制造

起落架的再制造對飛機具有至關重要的作用。根據起落架實際服役環境，對30CrMnSiNi2A鋼表面進行激光熔覆再制造。實驗過程中制備了6種不同成分配比的鎳基碳化鎢( WC)復合涂層。結合實際工況，分析涂層的顯微組織、物相組成、顯微硬度、磨損和耐腐蝕性能。結果表明，除WC含量為25%的涂層外，再制造涂層與基體冶金結合良好,表面無裂紋和氣孔。與基體相比,修復后涂層的耐磨性和耐蝕性大大提高。這表明涂層和基體的耐蝕性不同，特別是在鹽霧環境中。當WC含量為20%時,可以獲得與基體結合良好、組織致密的涂層。這種配比下的涂層具有最佳的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。涂層顯微硬度為542HV0.2。涂層在干摩擦條件下的失重僅占基體的25.92%。電化學腐蝕速率為0.0025 mm/a，只有基體的1.37%。在1000 h的鹽霧環境下,涂層表面表現出良好的性能。本實驗旨在實現起落架的再制造，并為其實際應用提供參考。（該成果以Laser cladding remanufacturing of aircraft landing gear based on 30CrMnSiNi2A steel為題，近期發表在Optik上，doi:10.1016/J.IJLEO.2023.170902）

不同成分配比的WC-Ni涂層的宏觀結構及稀釋率

不同成分配比的WC-Ni涂層鹽霧腐蝕形貌試驗