真空环境与基体预热对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织和性能的影响

在真空和基体预热200℃条件下,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备WC增强镍基合金涂层,研究了涂层的宏观与微观形貌、物相组成、硬度和耐磨性能,并与在大气环境氮气直吹保护和基体未预热条件下激光熔覆涂层的进行对比。结果表明:在真空和基体预热条件下,涂层中不存在裂纹与气孔,组织均匀致密,以胞状晶为主;涂层物相主要由Cr_(23)C_6、Cr_3C_2、γ-Ni、FeNi组成,Cr_(23)C_6硬质相含量低于在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的;涂层的平均显微硬度为751.14HV,比在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的低约85.43HV;涂层的稳定摩擦因数为0.50,表面磨痕横截面积约为0.4×10~(-3) mm~2,比在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的分别降低约23%和58%,耐磨性能显著提高。     

Q235钢表面等离子熔覆碳化钨增强铁基合金层的组织和硬度

采用等离子弧熔覆技术在Q235钢基体上制备了镍包碳化钨增强(质量分数为50%)的铁基合金层;采用SEM、EDS和XRD等研究了合金层的组织,利用显微硬度计测试了合金层的显微硬度分布。结果表明:Q235钢表面合金层厚度可达2.6 mm,合金层中无裂纹、气孔等缺陷;合金层中WC颗粒部分溶解于铁基合金中,WC与合金层界面形成厚达数微米的反应层,其组织主要以γ-Fe为基体,其上分布着Cr_(23)C_6、Fe_3W_3C、WC和Ni_3B等强化相;合金层的显微硬度可达700～1 100 HV。     

激光熔覆NiCrBSi/WC-Co复合涂层的组织与耐磨性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi_3、B_2Co_3、CoC_x、FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)、W3_C、Co_3W_3C_6等物相组成;复合涂层顶部为方向杂乱的细小树枝晶,中部为较粗大的柱状树枝晶,底部为垂直于结合界面生长的胞状晶,涂层与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层表面的平均硬度为810HV,远高于基体的(270HV),磨损质量损失为0.3mg,远低于基体的(1.9mg),其磨损机制主要为磨粒磨损;复合涂层可显著提高42CrMo钢基体的耐磨性能。     

CeO2加入含量对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织与性能的影响

以镍包碳化钨粉和CeO2粉的混合粉为原料,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备WC增强镍基合金涂层,研究原料中CeO2质量分数(0～2.0％)对涂层物相组成、显微组织、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:添加CeO2后涂层的物相由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni3 Fe、WC、Cr23 C6、M7 C3(M=Fe、Cr)以及少量的CeNi3组成;涂层与基体间形成了良好的冶金结合;当CeO2的质量分数为1.0％时,组织致密均匀,细化效果最明显;随着CeO2含量的增加,涂层的硬度呈先升高再下降的趋势,摩擦因数和磨损量呈先降低后增加的趋势;添加质量分数1.0％CeO2涂层的平均硬度最高,为956.0 HV,比未添加CeO2的提高了29％,平均摩擦因数和平均磨损体积最小,分别为0.383,11.25×10-3 mm3,与未添加CeO2的分别降低了27％和20％,涂层的耐磨性能最好,磨损机制为轻微的磨粒磨损.     

w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对等离子熔覆镍基复合涂层结构与性能的影响

以Ni60A合金粉、钛(Ti)粉、石墨(C)粉和B4C粉为原料,其中w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)(w为质量分数/％)分别为0:100,10:90,20:80,30:70,采用反应等离子熔覆技术在304不锈钢表面制备镍基复合涂层,研究了w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对涂层成形性、显微组织、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:添加Ti+B4C+C的镍基复合涂层与基体呈冶金结合,且主要由(Ni,Fe)、CrB、TiC和Cr3Si相组成;增大w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)会增加强化相析出量,降低成形性;CrB在涂层中下部呈灰黑色细长条状,在上部呈细小块状或棒状,TiC主要以细小颗粒弥散分布于涂层中;当w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)为20:80时,涂层综合性能较优,平均显微硬度最高(948HV),磨痕截面面积约为纯Ni60A合金涂层的1/5;镍基复合涂层主要发生黏着磨损和氧化磨损.     

45钢激光熔覆镍基WC合金的组织与性能研究

利用激光在45钢表面制备了复合粉末Ni60A+35WC-Ni(WC质量分数35%)的熔覆层和Ni60A+50WC-Co(WC质量分数50%)的熔覆层。观察研究了不同WC含量对熔覆层的宏观外貌、显微组织及横截面硬度的影响。结果表明,在45钢表面激光熔覆镍基WC合金对其显微硬度和耐磨性都有很大提升,能够极大改善基材表面性能。随着WC含量由35%提高到50%,熔覆层显微硬度和耐磨性能明显提升的同时,其宏观质量却变差。     

ZG45钢表面镍钴基熔覆层的显微组织与耐腐蚀性能

采用真空熔覆技术在ZG45钢基体表面制备了不同镍钴配比,以及分别添加不同质量分数WC,石墨(G)+WC的镍钴基熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成,以及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明:熔覆层的组织致密,与基体实现了冶金结合,G+WC/镍钴合金熔覆层中主要组成相有Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Ni_3Si、CrB、FeC_3W、WC、C和γ-Ni-Co固溶体,镍钴合金熔覆层的耐腐蚀性能比基体的好,且随钴含量增加而提高;随着WC或G含量的增加,WC/镍钴合金熔覆层和G+WC/镍钴合金熔覆层的自腐蚀电流密度均先减小后增大;G+WC/镍钴合金熔覆层表面主要发生局部腐蚀,局部腐蚀坑主要出现在WC与G颗粒集中分布的区域。     

不同激光熔覆材料涂层的耐磨性能比较

本文研究了宽带激光熔覆不同熔覆材料的复合涂层的耐磨性能。结果表明:Ni60B熔覆层的硬度高于40Cr基材的硬度,Ni60B+WC梯度复合涂层具有最高的硬度,对于提高零件的抗磨损性能比较有利;Ni60B熔覆层和Ni60B+WC熔覆层均适合修复轴类零件;三层梯度复合涂层磨痕宽度最小,具有最好的耐磨性。     

镍包SiC_p增强Ni35合金激光熔覆层的显微组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆工艺在H13模具钢基体表面制备镍包SiC_p增强Ni35合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织以及在25,600℃下的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层由γ-Ni(Fe)+M_3(B,Si)共晶相、M_(23)C_6型碳化物、M_7C_3型碳化物、Ni_(31)Si_(12)镍硅化物和石墨组成;在不同温度下摩擦磨损后,熔覆层表面的显微硬度均高于基体的,磨损体积小于基体的;25℃下熔覆层的耐磨性能较基体的明显提高,且提高效果高于600℃下的;25℃下熔覆层的磨损机制主要为微磨粒磨损和黏着磨损,600℃下的则主要为磨粒磨损、黏着磨损以及轻微的氧化磨损。     

激光功率对熔覆Ni基涂层性能的影响

为提高45号钢表面硬度和耐磨性,可以在45号钢的表面采用激光熔覆技术熔覆合金涂层提高其表面性能。镍基合金熔覆层硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲、可以在极端环境下具有稳定的性能,但在激光熔覆层中易产生裂纹。为改善45钢表面性能,在相同的扫描速率下采用不同功率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni60)复合涂层,对不同激光功率熔覆层的性能检测使用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜。结果表明:随着激光功率的增加,表面粗糙度变大,熔覆层的宽度、高度、基材的熔化深度都有一定程度的增大,裂纹出现趋势减小。在45号钢上熔覆Ni60合金粉末可以提高基材表面显微硬度,熔覆层显微硬度高出基材显微硬度约700HV,激光熔覆技术在一定范围内可以实现对基材的表面硬化。     

SiC含量对激光熔覆原位合成WC增强铁基合金涂层组织与性能的影响

以不同SiC含量(质量分数为0~12%)的合金混合粉为预置粉体,采用激光熔覆法在45钢表面原位合成了WC颗粒增强铁基合金涂层,研究了SiC含量对涂层组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:随着混合粉中SiC的质量分数增加,涂层中WC的含量与尺寸逐渐增加,贫碳相Fe_3W_3C的含量与尺寸先增加后减小,涂层的硬度与耐磨性先增加后减小;当SiC的质量分数为8%时,涂层的硬度与耐磨性都达到最大值,其硬度为59HRC,相对耐磨性约为基体的24倍。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

喷砂嘴内表面真空高频感应熔覆制备耐磨涂层及其性能

采用真空高频感应熔覆技术在45钢喷砂嘴内表面熔覆制备添加20%(质量分数)WC的Ni60A合金涂层,并分别采用车床和电火花成型机床进行扩孔,分析了涂层和基体的显微组织和硬度分布,并研究了该涂层的摩擦磨损性能。结果表明:涂层具有良好的熔覆质量,平整无裂纹,存在少量孔洞,涂层与基体间为冶金结合;与车床扩孔后的相比,经过电火花成型机床扩孔后涂层外层组织的孔隙率下降,组织更加细化;涂层的硬度远高于基体的,电火花成型机床扩孔涂层外层的硬度高于车床扩孔的;经过150min冲蚀磨损试验后,涂层喷砂嘴的磨损量是未涂层喷砂嘴的11%,涂层喷砂嘴和未涂层喷砂嘴的摩擦因数分别为0.16和0.22,涂层喷砂嘴的耐磨性能显著提高。     

反应等离子熔覆原位合成WC增强铁基合金涂层的工艺优化

采用四元二次回归旋转正交设计方法设计了反应等离子熔覆试验方案,采用此方案在Q235钢表面原位合成了WC增强铁基合金涂层,得到了优化工艺并研究了优化工艺制备涂层的组织和性能。结果表明:该涂层的优化工艺参数为碳钨原子比为1.4,钨质量分数为20%,熔覆电流130A,熔覆速度100mm·min~(-1);优化工艺制备的涂层与基体呈良好冶金结合,其显微组织主要由平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶组成,物相主要为α-Fe、M_(23)C_6和WC;涂层的截面硬度最高为1120HV,表面平均硬度为68HRC。     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

自熔耐磨合金喷焊层的磨削加工

自熔耐磨合金喷焊层具有较高的硬度、较好的耐磨性、及耐腐蚀性和抗高温氧化性能等优点,已被冶金、化工、机械等行业广泛地应用。随着各行各业对自熔耐磨合金热喷焊的广泛采用,切削加工这个矛盾也日益突出。目前被大量采用的粉102镍基、粉102铁镍基、G111镍基、G112镍基、Ni60、钴包碳化钨、NiWC35碳化钨弥散型、粉105(粉102 50％WC)镍基碳化钨等自熔合金及氧化铝喷镀层不但具有高硬度,同时,为了降低合金的熔点,并使其基体强化,提高合金硬度,加入了一定     

PCA-TOPSIS法在激光熔覆工艺参数优化中的应用

为了改善H13钢抗疲劳磨损性能,利用4kW光纤激光器在H13钢表面激光熔覆Ni60A合金涂层。利用正交试验分析各工艺参数对熔池尺寸的影响。运用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微组织形貌,通过显微硬度计测试涂层截面的显微硬度分布。依据单道熔覆层的熔池尺寸,采用PCA-TOPSIS法作为评价方法。以熔宽最大、熔深和熔高最小为优化目标,得出最佳工艺参数为激光功率(P)2.2kW,扫描速度(V)20mm/s,送粉率(F)26.42g/min。该工艺参数下的熔覆层与基体呈现良好的冶金结合、无气孔裂纹等缺陷,熔覆层截面显微硬度平均高达800HV,是基体的(3~4)倍。     

Ni60-TiO_2-Al-B_4C-C合金激光熔覆涂层的组织及性能

以Ni60、TiO2、B4C、C、Al粉为原料,利用激光熔覆技术在45#号钢表面原位合成制备了TiC/TiB2增强的复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计对涂层组织进行测试分析。结果表明:复合涂层内部无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈冶金结合;其主要物相为Ni3(Al,Ti)、TiC、TiB2、(Fe,Cr)7C3和α-Fe;激光熔覆过程中原位合成的块状TiC和六边形状TiB2增强相弥散分布在复合涂层中,明显提高了熔覆层显微硬度;涂层显微硬度呈梯度分布,最大可达767Hv0.2,约为基材显微硬度的3倍。     

螺杆钢表面不同激光熔覆层的耐磨与耐腐蚀性能

利用CO_2激光器在38CrMoAl钢表面激光熔覆了Ni35、铁基、钴基和Ni60A合金熔覆层,对比研究了不同熔覆层的组织、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:4种熔覆层的显微组织均为细小的枝晶;Ni60A、铁基、钴基、Ni35合金熔覆层的表层硬度分别为771,614,380,290 HV0.1;Ni60A合金熔覆层的耐磨性能最好,磨损率为4.124×10~(-14) m~3·N~(-1)·m~(-1),铁基合金熔覆层、钴基合金熔覆层、Ni35合金熔覆层的耐磨性能依次降低;Ni60A合金熔覆层与钴基合金熔覆层的耐腐蚀性能最好,耐腐蚀性保护评级均为8,Ni35合金熔覆层的次之,铁基合金熔覆层的最差。     

灰铸铁表面Ni60A镍基合金感应熔覆层在H2SO4溶液中的腐蚀行为

用多步感应熔覆法在HT300灰铸铁表面制备Ni60A镍基合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成及其在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层主要由γ-Ni以及Ni_3Si、Cr_(1.12)Ni_(2.88)、Ni_3B、Cr_(15.58)Fe_(7.42)C_6等物相组成;熔覆层的电化学腐蚀存在钝化过程,自腐蚀电流密度和腐蚀速率远低于灰铸铁的,熔覆层/H_2SO_4溶液腐蚀体系的总阻抗值更高;在H_2SO_4溶液中熔覆层表面生成了具有钝化效果的Ni_2O_3,显著提高了其耐腐蚀性能。