等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究

利用等离子表面熔覆工艺,在钢基表面获得了与基体呈冶金结合的镍基合金涂层、镍基+镍包碳化钨等涂层。利用光学电镜、扫描电镜以及能谱分析了上述涂层的组织及成分;采用维氏硬度计测定了涂层的维氏硬度;并比较了上述几种涂层的磨损性能。试验结果表明:等离子熔覆Ni基+30%镍包碳化钨的组织及性能优于其它涂层。     

等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料,采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度.使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为.结果表明:材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层>0Cr13Ni5Mo>1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因.     

等离子熔覆铁基涂层组织结构及热影响区特点

采用等离子束作为热源,在16Mn钢上熔覆一层铁基合金涂层.分析了涂层的组织结构;并通过对等离子熔覆热循环的特点和冶金过程的探讨,着重对钢基体的热影响区进行了测试分析;将热影响区划分为过热区、完全相变区和不完全相变区.过热区显微组织粗大,有魏氏体产生,硬度下降;完全相变区晶粒细化,硬度较高;不完全相变区组织只有部分发生转变,晶粒大小不均匀.过热区魏氏体组织的产生,使热影响区有脆化的倾向.     

镍基合金表面激光熔覆CoNiCrAlY合金的组织与性能

在镍基合金上激光熔覆CoNiCrAlY合金，制备了单层、多层试样和工件。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和高温电炉，对熔覆层的组织、相结构、硬度及抗氧化性进行了测试和分析。结果表明：熔覆层的组成相有γ-Co，Ni2Y和Cr3Ni2Sic，熔覆层的氧化物为CoAl2O4，Al2O3，CoNiO2，NiCr2O4，CoCr2O4；单层熔覆层组织细小致密；由于预热的作用，搭接熔覆的组织较粗大；界面处的结晶方向垂直于界面，层问、两道之间搭接区、重熔区和多层熔覆的近表面组织有等轴化的倾向；熔覆层具有较高的硬度，加入稀土元素Y，可以增大氧化物的表面附着力、改善熔覆层的抗氧化性能；熔覆层在1100℃是抗氧化的。     

等离子熔覆镍基合金熔池形状及深度研究

熔池深度及形状对等离子熔覆质量产生重要影响.建立了转移型等离子电弧及高锰钢基体数学模型,对单道熔覆过程中熔池形状及深度进行了数值模拟,分析了等离子喷嘴直径、等离子电弧移动速度、以及等离子功率对熔池深度及形状的影响,结果表明:等离子喷嘴直径为0.006m、等离子电弧移动速递为0.008m/s、等离子电弧工作电流为220A时所得熔池深度及形状较为合适,有利于形成与基体结合紧密的高质量熔覆层组织.     

铁基合金激光熔覆涂层的高温回火组织及其磨损性能

研究了铁基合金激光熔覆涂层的高温回火组织.结果表明,高温回火(690 ℃×1 h)时在M7C3与γ-奥氏体的相界面原位形成M6C 及M23C6,非平衡相γ中析出M23C6、M2C及MC碳化物.该涂层具有二次硬化特征及较高的磨损性能.     

45钢激光熔覆镍基合金组织及性能研究

采用横流CO,激光器在45钢表面激光熔覆了一层镍基合金涂层,研究了激光加工工艺对熔覆层组织、性能的影响。结果表明：熔覆层宏观质量良好;熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织均匀致密并呈现出垂直于界面的定向凝固特征,从结合区到表面依次为平面晶、胞状晶、粗大枝晶、细小枝晶等;熔覆层显微硬度与绝对比能量有关,其值为12时有最大硬度,可达610．6HV,为基体硬度的4倍。综合考虑各影响因素并进行正交分析得出结论：送粉率7．1g／min、扫描速度2．5mm／s、激光功率3000W时为最佳工艺参数。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金层研究

采用多层多道搭接的激光熔覆方法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面上分别熔覆两种镍基合金涂层.1#合金涂层的硬度在HRC34左右,无开裂;2#合金涂层的硬度在HRC47左右,易开裂.采用硬度较低的1#合金涂层作为过渡层成功解决了2#合金涂层的开裂问题,成功制备出大面积较厚涂层.经光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)分析可知,大面积熔覆层的表层主要由γ-Ni枝晶、块状γ-Ni和M12C型碳化物增强相组成.显微硬度测试表明,表层平均硬度达HV0.2583,自熔覆层表层至基体,显微硬度逐渐降低.     

Ni3Al基合金激光熔覆组织特征与耐磨性能

利用Ni3Al/25%Cr₃C₂混合粉末和激光熔覆技术,在45钢表面制备了Ni₃Al基合金熔覆层,研究了熔覆层组织特征与耐磨性能。结果表明,Ni₃Al基合金熔覆层组织主要为Ni₃Al、NiAl和原位自生M₇C₃型碳化物。熔覆层显微硬度为599.6 HV0.1,约为45钢基板平均显微硬度的2.73倍。由于细小M₇C₃弥散分布于熔覆层中,Ni₃Al基合金熔覆层具有良好的磨损性能。熔覆层磨损机制为磨粒磨损,摩擦因数约为0.55,磨损率为1.12×10^-5mm³/N·m,约为蠕墨铸铁磨损率的28.6%。     

H13模具钢表面激光熔覆Co基合金涂层的组织和性能

采用CO2连续激光器在H13模具钢表面制备Co基合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备分析测试了熔覆层的微观组织和性能。结果表明:激光熔覆层与H13钢基材之间呈现良好的冶金结合特征。熔覆层与基材的结合区为粗大柱状晶和细小共晶组织,熔覆层中部呈典型亚共晶组织特征,表层为致密而细小的亚共晶组织。经过激光熔覆处理后,H13钢基材表面硬度和耐磨性得到了显著改善。     

宽带激光熔覆WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和耐磨性

为了消除激光熔覆过程中产生的裂纹，设计了一种梯度复合涂层并研究了其组织和耐磨性，结果表明，熔覆层与基材之间形成了良好的冶金结合。梯度复合涂层中有未完全溶化的铸造WCp和共晶组织γ-Ni Ni3B，还有凝固结晶析出的白色不规则块状组织M7C3、M6C、WC以及深灰色不规则块状组织W2C0复合涂层中形成了少量的非晶、纳米晶及高密度位错复合涂层耐磨性的最高值是基材的3倍以上。     

钼对等离子堆焊钴基合金组织结构及性能的影响

采用光学显微镜，扫描电镜（SEM），X射线衍射（XRD），透射电镜（TEM）和磨粒磨损试验，研究了8％Mo对等离子堆焊钴基合金组织结构和性能的影响。结果表明，堆焊合金层主要是由面心立方的γ（Co）和六方结构的M7C3构成，并且在钴基固溶体中存在着许多堆垛层错。8％Mo的加入，没有改变合金层的相结构，但其亚结构却发生了变化，堆垛层错消失，在钴基固溶体中出现了大量的位错。8％Mo的加入，不但可以细化钴基固溶体和共晶体组织，还可以提高合金层中富Cr碳化物相的相对含量，有助于提高合金层的硬度和耐磨性能。     

宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和性能

研究了宽带激光熔覆铸造WCp/Ni梯度复合涂层的组织和性能。结果表明,涂覆层与基材之间实现了冶金结合。熔覆层由基体组织γ-Ni枝晶、共晶组织γ-Ni M23C6、未熔铸造WCp以及M6C、M7C3、M23C6组成。熔覆层内硬度分布均匀、从熔覆层至基材的硬度变化平缓,避免了裂纹的产生。熔覆层的耐磨性随WCp含量的增加而提高。19－4号试样的耐磨性最好,比基材提高了3倍以上。     

In625镍基合金粉末激光熔覆参数研究

为了确定在ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢板上激光熔覆In625镍基合金粉末的最佳生产工艺参数,采用响应曲面分析法设计并开展一系列的激光熔覆参数实验,并利用Desigh-Expert软件中Response Surface模块对最终数据进行方差定量分析。通过金相显微镜对多道搭接熔覆试样的表面形态和横截面组织进行了观察和定性分析,从而确定熔覆工艺的最佳参数组合。结果表明,在维持送粉量不变的条件下,熔覆层高度对激光功率与扫描速度的响应都比较明显;熔覆工艺的最佳参数组合为激光功率2000 W,送粉量84 g·min?1,扫描速度5 mm·s?1,在此参数下获得的熔覆试样具有高质量的熔覆层,无气孔和裂纹,且表面光滑。     

H13模具钢表面激光熔覆钴基合金的研究

Ｈ１３热作模具钢表面经激光熔覆钴基合金后显著提高了模具的高温硬度和热疲劳抗力。用表面激光熔覆技术强化模具有表面或旧模具有修复，具有广阔的应用前景。     

反应等离子熔覆原位合成TiN复合涂层微观组织及显微硬度研究

Ti N相具有高的硬度和强度,在涂层中被作为强化相来增强涂层的硬度,被广泛应用于提高涂层的耐磨性。采用反应等离子熔覆技术,以纯Ti粉末为原料,采用合适的等离子熔覆参数,在不锈钢基体表面原位合成制备了Ti N复合涂层。采用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)测试手段,分析了涂层内显微组织;利用显微硬度计测量了涂层的显微硬度,通过压痕计算了涂层的断裂韧性。结果表明:涂层微观组织为胞状树枝晶Ti N相弥散分布于Ti相与α-Fe相构成的共晶上。复合涂层具有较高的硬度,达到HV0.3996,涂层在不同加载下的压痕尺寸效应较明显,平均显微硬度从0.98 N时HV1021降到4.90 N时HV832,涂层显微硬度压痕在4.90 N加载时出现裂纹,复合涂层具有较好的韧性,4.90 N加载下平均断裂韧性为5.15 MPa·m。     

烧结熔覆钢表面镍基合金涂层的组织和性能

采用Ni25、Ni45、Ni60合金粉末通过烧结熔覆法在45钢表面制备出不同成分的镍基合金涂层。通过金相显微镜观察和X射线衍射分析等手段对合金涂层的组织形貌、相组成和界面结构进行研究,并对涂层显微硬度进行了测试。结果表明：通过烧结熔覆可以在45钢表面获得较为致密的镍基合金涂层。Ni25合金涂层组织主要为比较粗大的γ-(Ni, Fe)奥氏体以及少量的Cr₂₃C₆碳化物相;Ni45和Ni60合金涂层中除了γ-(Ni, Fe)奥氏体和Cr₂₃C₆碳化物之外,还出现了CrB硼化物。不同成分镍基合金涂层与45钢基体在界面处均形成了良好的冶金结合。当烧结温度1100℃、保温时间15 min时,涂层微观组织致密,硬质相颗粒尺寸较小,分布均匀。Ni60合金涂层的硬度最高,约为HV 735;Ni45合金涂层次之,约为HV 534;Ni25合金涂层硬度最低,只有HV 236。     

镀锡机组软熔导电辊失效分析

1420mm冷轧单元镀锡机组软熔导电辊的使用寿命短,一定程度上制约了机组的正常生产,抢修频繁。对软熔导电辊的失效原因进行初步分析,认为主要是粘和磨损所造成的综合失效;提出了改善导电辊粗糙度形态、提高耐磨性和变更带出槽工艺、改善软熔导电辊工况、减少粘锡等解决对策。     

激光熔覆耐硫酸腐蚀 Ni 基合金组织及性能的研究

根据耐硫酸腐蚀阀门的性能要求,研发出了符合性能并适合激光熔覆的合金粉末。使用半导体激光在 304 不锈钢基体上熔覆耐高温浓硫酸腐蚀熔覆层。使用扫描电镜、EDS、XRD 对熔覆层的组织结构进行分析,熔覆层 内主要由 Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、FeNi₃、Fe_0.64Ni_0.36、γ-(Fe,Ni)等物相组成。对熔覆层的显微硬度和洛氏硬度进行测定, 熔覆层的显微硬度范围在 HV0.2600 ~ HV0.21000 内,洛氏硬度约为 HRC63;熔覆层在 120°C,98% 浓硫酸中的腐 蚀速率为 0.0205mm?a^-1,耐腐腐蚀等级为 4 级,对熔覆层的耐腐蚀机理进行了分析。硬度及耐腐蚀性均达到硫酸 生产企业对耐硫酸腐蚀阀门的性能要求。在此基础上,在阀门样品上制备了耐腐蚀激光熔覆层样件,为工程应用 奠定了基础。     

稀土镍基合金复合导卫辊的研制

介绍了针对现代高速棒线材轧制中滚动导卫失效的主要原因,采用真空熔结表面冶金新技术,选择高韧性、高强度的Ni基合金在45#碳钢基体上形成涂层,再辅以稀土金属改善涂层的组织,构成高硬度、高耐磨性、高耐热性的稀土镍基复合导卫辊的研究情况.