Effect of laser remelting and ultrasonic irradiation on crack suppression and properties of Ni-WC laser cladding layer

材料科学 激光器 包层(金属加工) 辐照 图层(电子) 超声波传感器 复合材料 冶金 光学 医学 放射科 物理 核物理学
作者
Haifeng Zhang,HuaiChen Guo,Xiao Hu,Jiyuan Tao,WenHan She,Changlong Zhao
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 19277-19277 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41598-025-05046-5
摘要

This study investigates crack suppression mechanisms in Ni60-WC laser cladding layers on C45E4 steel using ultrasonic irradiation and laser remelting. C45E4 steel, widely used in industrial gears and shafts, suffers from wear and corrosion in heavy-load environments. Laser cladding provides surface reinforcement, but cracks persist due to thermal stress and WC/matrix mismatch. Key findings reveal that ultrasonic cavitation breaks dendrites through micro-jet impacts, while acoustic streaming homogenizes the melt pool, reducing elemental segregation. Laser remelting eliminates cracks by remelting defect-prone regions (e.g., interfacial porosity) and releasing residual stress through thermal equilibrium. ​​The experimental findings demonstrated that ultrasonic waves significantly enhanced the crystal strengthening effect of the fused cladding, resulting in a 17.54% increase in hardness.​​ Furthermore, the combined laser remelting and ultrasonic-assisted process effectively prevented crack formation in the cladding layer and enhanced the hardness of the substrate. Despite partial WC dissolution, ​​hardness improvements remain significant​​ due to grain refinement. This dual-assisted strategy demonstrates practical value for repairing C45E4 components in mining and energy equipment.
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