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Effect of laser incident energy on microstructures and mechanical properties of 12CrNi2Y alloy steel by direct laser deposition

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Journal of Materials Science & Technology 2019年第2期35卷 395-402页

作者： Tingting Guan suiyuan chen Xueting chen Jing Liang Changsheng Liu Mei Wang Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials (Ministry of Education) School of Materials Science and Engineering Northeastern University Shenyang Dalu Laser Technology Co. Ltd.

This work aims to establish the effect of laser energy area density(EAD) as the laser incident energy on density, microstructures and mechanical properties of direct laser deposition(DLD) 12CrNi2 Y alloy *** results show that the density of DLD 12CrNi2 Y alloy steel increases at initial stage and then decreases with an increase of EAD, the highest density of alloy steel sample is 98.95%. The microstructures of DLD12CrNi2 Y alloy steel samples are composed of bainite, ferrite and carbide. With increase of EAD, the microstructures transform from polygonal ferrite(PF) to granular bainite(GB). The martensite-austenite constituent(M-A) in GB transforms from flake-like paralleling to the bainite ferrite laths to granular morphology. It is also found that the average width of laths in finer GB can be refined from 532 nm to 302 nm, which improves the comprehensive properties of DLD 12 CrNi2 Y alloy steel such as high hardness of 342 ± 9 HV_(0.2), yield strength of 702 ± 16 MPa, tensile strength of 901 ± 14 MPa and large elongation of15.2%±0.6%. The DLD 12CrNi2 Y material with good strength and toughness could meet the demand of alloy steel components manufacturing.

关键词： Direct laser deposition Energy area density 12CrNi2Y alloy steel Microstructures Mechanical properties

Tracing surface seawater mixing and nutrient transport by^(222)Rn on the northern coast of Beibu Gulf,China

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Acta Oceanologica Sinica 2023年第8期42卷 87-98页

作者： Hao Wang Qiangqiang Zhong Fule Zhang suiyuan chen Hongyan Bao Jing Lin Dekun Huang Tao Yu College of Marine Sciences Shanghai Ocean UniversityShanghai 201306China Third Institute of Oceanography Ministry of Natural ResourcesXiamen 361005China Observation and Research Station of Coastal Wetland Ecosystem in Beibu Gulf Ministry of Natural ResourcesBeihai 536015China State Key Laboratory of Marine Environmental Science College of Ocean and Earth SciencesXiamen UniversityXiamen 361102China

The transport and diffusion of substances in seawater are limited by the mixing motion of water bodies,while the main forms of mixing in offshore water bodies are advection and eddy *** eddy diffusion process of water indicates the possible transport direction of dissolved ***,the complex environment in the coastal zone makes it difficult to quantitatively assess the water diffusion process.^(222)Rn is a useful tool to trace the diffusion process of water ***,studies on the^(222)Rn distribution and its behavior in the Beibu Gulf are *** this study,the activity distribution characteristics of^(222)Rn in surface seawater of the Guangxi shelf area of the Beibu Gulf were *** on the one-dimensional,steady-state model,the vorticity diffusion coefficient of^(222)Rn in the horizontal direction was calculated as(0.42−2.13)×10^(8) m^(2)/d,and the offshore fluxes of^(222)Rn under the influence of water mixing were calculated as 2.00×10^(12) Bq/***,the horizontal transport fluxes of silicate,phosphate,nitrite and nitrate were 6.28×10^(−3)mol/(m^(2)·d),0.10×10^(−3)mol/(m^(2)·d),0.20×10^(−3)mol/(m^(2)·d)and 4.15×10^(−3)mol/(m^(2)·d),*** results indicate that the study of eddy current diffusion in offshore marine water facilitates a deeper understanding of the water mixing process and nutrient transport and migration.

关键词： ^(222)Rn water mixing nutrients vorticity diffusion coefficient horizontal transport flux

铜合金表面激光原位制备钴基合金涂层的结构与机制

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中国激光 2009年第5期36卷 1302-1307页

作者：董江陈岁元刘大亮刘常升东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110004

以钴为主体的涂层原材料粉术中添加Ni,Cr,Fe,C,Si,W,MgO,Y2O3和纳米Al粉等形成新型合金粉末体系,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用脉冲激光原何制备颗粒增强Co基合金涂层。应用金相显微镜、扫描和透射电镜等分析技术,对实验制备样品涂层的... 详细信息

以钴为主体的涂层原材料粉术中添加Ni,Cr,Fe,C,Si,W,MgO,Y2O3和纳米Al粉等形成新型合金粉末体系,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用脉冲激光原何制备颗粒增强Co基合金涂层。应用金相显微镜、扫描和透射电镜等分析技术,对实验制备样品涂层的组织结构进行研究。结果表明,在优化了粉末成分及激光扫描工艺参数(50W,15Hz,3ms,4.0mm/s)条件下,制备出了与Cu合金基体界面冶金结合的钴基合金涂层;在涂层内部以Co-Cr-W-C为主体元素形成了细晶、高硬度的合金组织,涂层中原位生成了细小的陶瓷颗粒相,起刮了复合强化作用,而W,Cr等强碳化物在基体中析出,起到了弥散强化的作用。涂层中过渡层富Co区的出现导致了富Cu区的产生。

关键词：激光技术脉冲激光 Co基合金原位生成陶瓷颗粒

铜合金表面激光原位制备陶瓷颗粒增强钴基合金梯度涂层

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中国激光 2009年第5期36卷 1218-1223页

作者：陈岁元董江刘大亮刘常升东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110004

用Co基新合金粉为梯度涂层原材料,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用激光诱导原位制备陶瓷相增强Co基合金梯度涂层。对实验制备样品涂层的组织结构与性能进行了研究。结果表明,激光制备Co基梯度涂层的工艺参数为:激光平均功率50W,频率15Hz,脉... 详细信息

用Co基新合金粉为梯度涂层原材料,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用激光诱导原位制备陶瓷相增强Co基合金梯度涂层。对实验制备样品涂层的组织结构与性能进行了研究。结果表明,激光制备Co基梯度涂层的工艺参数为:激光平均功率50W,频率15Hz,脉宽3ms,扫描速度4.0 mm/s,搭接率20%～25%。实验制备出了3层具有不同成分和结构的梯度涂层,梯度涂层的主要组织是α-CoCr2(Ni,O)4合金相,而Fe-Ni,Cu-Ni以固溶相的形式存存其中,梯度涂层的各个分层中原位生成的碳化物陶瓷颗粒的数量、密度郜呈现由内层到外层逐渐增大的趋势。梯度涂层的平均显微硬度由铜合金基体的94HV呈梯度递增加到了最外层的432HV,摩擦实验表明梯度涂层的最少磨耗量为0.008g,表明激光原位制备的梯度涂层具有良好的耐磨性能。

关键词：激光技术脉冲激光 Co基合金梯度涂层原位制备陶瓷颗粒

铜合金表面激光原位自生W_2C增强镍基涂层

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材料研究学报 2007年第5期21卷 496-500页

作者：刘芳刘常升陈岁元陶兴启东北大学材料各向异性设计与织构工程教育部重点实验室沈阳110004

使用脉冲Nd:YAG固体激光器在铜合金表面激光熔覆添加W和C的镍基合金(GH—01)粉末,研究了W_2C硬质相在镍基涂层中的原位自生增强机制.用扫描电镜表征和分析了涂层的显微组织和微区成分,用显微硬度计和X-ray衍射仪分析了涂层的显微硬度变... 详细信息

使用脉冲Nd:YAG固体激光器在铜合金表面激光熔覆添加W和C的镍基合金(GH—01)粉末,研究了W_2C硬质相在镍基涂层中的原位自生增强机制.用扫描电镜表征和分析了涂层的显微组织和微区成分,用显微硬度计和X-ray衍射仪分析了涂层的显微硬度变化规律及相关的相组成.结果表明:激光原位反应使镍基涂层组织内原位生成了弥散分布的花瓣状、块状以及柱状的W_2C颗粒,涂层的显微硬度达到了838 HV,是铜基体的8倍.碳化钨的原位生成不但实现了对镍基涂层的强化,而且抑制了裂纹的产生.

关键词：材料表面与界面铜脉冲Nd:YAG激光激光熔覆原位增强 W2C

铜合金表面激光诱导原位反应制备颗粒增强Co基复合合金涂层

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复合材料学报 2008年第4期25卷 126-130页

作者：陈岁元王建访刘常升梁京东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110004

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表... 详细信息

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明:通过激光诱导原位反应,在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层;涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426;纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源,弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失,充分诱导涂层内的物质发生化学反应,有利于Co基复合涂层的形成;涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0μm,弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。

关键词：脉冲激光纳米A1粉陶瓷相 Co基复合合金涂层

纳米Al_2O_3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

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复合材料学报 2009年第6期26卷 109-115页

作者：陈岁元刘义杰刘常升孙桂芳东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110004

以Cu-Ni-Y2O3-MoS2-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al2O3增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al2O3增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al2O3颗粒含量的增加,所制备自润滑复合... 详细信息

以Cu-Ni-Y2O3-MoS2-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al2O3增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al2O3增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al2O3颗粒含量的增加,所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al2O3含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS2组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al2O3质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al2O3试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al2O3等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS2的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。

关键词：纳米Al2O3 金属基复合材料摩擦固体润滑剂

铜合金表面激光原位制备颗粒增强钴基合金涂层组织

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中国激光 2008年第4期35卷 620-624页

作者：李慧莉陈岁元刘大亮刘常升东北大学研究院辽宁沈阳110004 东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

采用含有一定量纳米铝粉的钴基合金粉末作为涂层原材料，在结晶器用Cu—Cr合金表面利用激光搭接原位反应制备陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层。通过金相显微镜、X射线衍射（XRD）仪、扫描电镜和显微硬度实验等分析手段对实验制备样品涂层的... 详细信息

采用含有一定量纳米铝粉的钴基合金粉末作为涂层原材料，在结晶器用Cu—Cr合金表面利用激光搭接原位反应制备陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层。通过金相显微镜、X射线衍射（XRD）仪、扫描电镜和显微硬度实验等分析手段对实验制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明，在优化了的激光制备工艺参数（电流175A，频率15Hz，脉宽3ms，速度4．0mm／s）及搭接率在20％～25％时，在Cu-Cr合金表面制备出了陶瓷相颗粒增强钻基合金涂层。Co基合金涂层和基体间形成了界面的冶金结合。涂层中原位生成了陶瓷相颗粒，最大颗粒的粒径在3μm左右，多数为细小且呈弥散分布的近似球形颗粒，起到了增强基体的作用。Co基合金的主要结晶方式是以原位生成的陶瓷相为中心，带动周围Co基合金液体结晶，反过来结晶后的合金对陶瓷相进行包裹，控制了陶瓷相的聚合，并使其弥散分布、颗粒细小化。Cu—Cr合金表面涂层的平均显微硬度由基体表面的94HV增到了300HV。

关键词：激光技术脉冲激光 Co基合金原位生成陶瓷相

激光直接沉积Fe55/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层的组织与性能

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材料导报 2021年第10期35卷 10127-10133页

作者：尹桂丽陈岁元梁京刘常升东北大学材料与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁省激光应用技术与装备重点实验室沈阳110819 辽宁工业大学材料科学与工程学院锦州121001

以Fe55耐磨合金粉末为基础,通过添加不同含量的25%NiCr-75%Cr_(3)C_(2)粉末,制备了铁基复合合金粉末,并采用激光直接沉积的方法,在Q235钢基板上制备不同含量Cr_(3)C_(2)的铁基复合涂层。利用OM、SEM、XRD、显微硬度测试、摩擦磨损实验... 详细信息

以Fe55耐磨合金粉末为基础,通过添加不同含量的25%NiCr-75%Cr_(3)C_(2)粉末,制备了铁基复合合金粉末,并采用激光直接沉积的方法,在Q235钢基板上制备不同含量Cr_(3)C_(2)的铁基复合涂层。利用OM、SEM、XRD、显微硬度测试、摩擦磨损实验、高温氧化性实验及电化学工作站等分析手段,分析比较了各沉积涂层的组织与性能。结果表明,添加Cr_(3)C_(2)的复合涂层主要由α-Fe、γ-Fe、Cr_(7)C_(3)、(Cr,Fe)_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6)、CrFeB和Cr_(3)C_(2)等相组成。在添加30%(质量分数)Cr_(3)C_(2)的涂层中出现了以Cr_(3)C_(2)颗粒为中心向周边辐射的长杆状和多边形块状(Cr,Fe)_(7)C_(3)的典型放射状组织,并且放射状组织中三种碳化物的形成先后顺序是Cr_(3)C_(2)→(Cr,Fe)_(7)C_(3)→Cr_(23)C_(6)。Cr_(3)C_(2)的添加增加了共晶组织的数量,改变了共晶组织的形态。未添加Cr_(3)C_(2)的涂层中共晶组织约占40.2%(体积分数),而添加30%Cr_(3)C_(2)的涂层中共晶组织达到50.6%(体积分数);添加9%Cr_(3)C_(2)的涂层共晶组织明显细化,片层间距明显减小。与Fe55涂层相比,添加9%、15%和30%(质量分数)Cr_(3)C_(2)的三种涂层的硬度、耐磨性、高温抗氧化性及耐腐蚀性均显著提高,而添加15%Cr_(3)C_(2)的涂层的综合性能最佳。本研究提出的Cr_(3)C_(2)增强Fe55合金涂层的方法有望为研发激光增材制造高硬度、耐磨损和耐腐蚀等的摩擦零件工作层提供新途径。

关键词：增材制造 Fe55合金粉末激光直接沉积 Cr_(3)C_(2) 高温抗氧化性