感应熔覆铁基合金涂层的显微组织与性能

采用感应熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti基体上制备了Fe基合金涂层。利用带有能谱仪的场发射扫描电镜(FESEM)分析了熔覆层的显微组织形貌和元素组成,使用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成,采用差热分析仪对合金粉末进行了热分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及干摩擦条件下的滑动磨损性能。结果表明,感应熔覆铁基合金涂层组织致密,内部和界面无孔隙,涂层与基体形成了良好的冶金结合;涂层主要由α-Fe、(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3、Ni_3Fe和Fe_3C等组成,且α-Fe中均匀分布颗粒细小的(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3析出相;涂层显微硬度约为250HV_(0.1);在不同载荷下,感应熔覆Fe基合金涂层的耐磨损性能均优于1Cr18Ni9Ti基体,涂层磨损机理为典型的层状剥落和粘着磨损。     

激光成形修复ZL104合金的组织与性能研究

针对深井钻机刹车盘的工况条件,采用激光熔覆技术在35CrMo钢表面分别制备Fe基涂层和含Cr3C2的Fe基合金复合涂层,研究了2种涂层的组织结构、显微硬度及耐干滑动摩擦磨损性能。结果表明,Fe基涂层以亚共晶方式结晶,在初生柱状固溶体枝晶间存在大量网状共晶组织,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体等组成。Fe基复合涂层中Cr3C2大部分溶解,枝晶凝固特征保持不变,枝晶组织明显细化,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体及较少量未熔的Cr3C2等组成。Fe基复合涂层的显微硬度及其摩擦磨损性能优于Fe基涂层。     

热处理对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法 采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi2.0高熵合金,利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温度(热处理温度分别为600、800、1 000 ℃)的热处理,30 min分别升温至600、800、1 000 ℃,保温30 min,后随炉冷却至室温。采用显微硬度仪、真空摩擦磨损试验机、Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、显微组织、物相组成进行分析研究。结果 未经热处理原始试样高熵合金涂层物相组成主要为BCC相,同时夹杂少量的(Fe,Mn)2SiO4相,经过不同温度的热处理后,(Fe,Mn)2SiO4逐渐分解,1 000 ℃热处理后完全消失;Cr2Si、Ni4Si相析出且在一定温度范围内随热处理温度上升含量逐渐增加,BCC相衍射峰高度随着热处理温度的增加先升高后降低。结论 热处理温度不同会影响涂层综合性能的改变,热处理温度为800 ℃时合金的综合性能优于原始试样涂层,内部组织较为均匀,Cr2Si、Ni4Si等析出相含量最多且均匀分布在晶界处,涂层显微硬度最高达1 347.4HV0.3,摩擦因数基本稳定在0.19。当热处理温度达到1 000 ℃时,CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层呈单一的BCC相,这势必会对涂层性能产生一定影响。     

碳弧堆焊和激光熔覆铁基合金粉块涂层的组织及性能

采用碳弧堆焊和激光熔覆法将Fe-05合金粉块分别熔覆在Q235钢基体表面。分析了涂层的显微组织和物相组成。测试了涂层的显微硬度和磨损失重。研究了熔覆工艺对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,碳弧堆焊和激光熔覆涂层的显微组织为黑色基体相上分布着白色的物相。其中黑色物相为基体α-(Fe,Cr)固溶体,白色物相主要为(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_2B、Fe_3B、Cr_3C_2、CrFeB及Ni_3Si。碳弧堆焊和激光熔覆涂层中均有裂纹产生,裂纹类型均为穿晶裂纹。激光熔覆涂层的显微硬度高于碳弧堆焊层,平均显微硬度约为989 HV。激光熔覆涂层的耐磨性高于碳弧堆焊涂层。     

激光熔覆镍基合金磨损及电化学腐蚀性能研究

目的 为解决不锈钢零件在工程应用中表层由于磨损、腐蚀导致其使用寿命缩短的问题,修复和提升不锈钢表层的硬度、耐磨性及耐蚀性.方法 在总结前期大量实验数据及规律的基础上,采用激光熔覆法在304不锈钢表层制备无裂纹、熔覆质量良好的Ni60涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备,系统地研究了熔覆层组织的形貌、元素分布及物相结构.采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,测试熔覆层的硬度分布、磨损特性及电化学特性.结果 涂层具有均匀致密的微观结构,主要以固溶态γ-(Ni,Fe)、碳化物M23C6(M=Fe、Ni、Cr)、硼化物CrB组成,熔覆涂层的显微硬度约为基材的2.5倍,熔覆过程中,硬质增强相的形成是其硬度提升的主要原因.熔覆涂层的磨损率、磨损深度、磨损后表面单位面积的粗糙度(Sa)分别为基材的8.5％、69％、22.2％,与基材相比,涂层的耐磨性能明显更优.涂层的腐蚀速率比基材低2个数量级,涂层表面形成的致密钝化膜是耐蚀性好的主要原因.结论 熔覆质量良好的Ni60涂层,较304奥氏体不锈钢基材有更加优异的硬度、耐磨及耐腐蚀性能.     

电火花沉积与激光熔覆复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆工艺和电火花沉积工艺在Q235钢上熔覆铁基合金粉末和WC陶瓷硬质合金,形成复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对复合涂层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明:复合涂层主要是由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W、W2C和(Fe0.51Mn0.46 Ni0.03)6C等相组成;复合涂层与基体呈冶金结合,复合涂层中电火花区域中细小的硬质相弥散分布于沉积层中;复合涂层的厚度为140～160 μm,其中电火花沉积区域约为40μm,激光熔覆工艺的涂层厚度为100～120 μm;电火花沉积层的硬度最高可达1262.9 HV,平均硬度为1151.6 HV,电火花沉积区域与激光熔覆区域之间的过渡区域的显微硬度为884.8 HV,激光熔覆区域的显微硬度平均值为578.3 HV;复合涂层的耐磨性较基体耐磨性提高2.3倍,强化层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.     

镍基复合材料涂层的激光熔覆制备及表征

利用激光熔覆技术在在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-MoS2-BaF2复合材料耐磨自润滑涂层,采用X衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层沿层深方向的显微硬度分布,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明：涂层主要由γ-( Ni,Fe)共晶化合物、碳化物硬质Cr7C3、CrS以及少量的MoS2润滑相和少量BaF2组成,熔覆层的显微硬度平均值约为783 HV0.2,是基体的2.44倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/5。磨损过程中产生的润滑氧化膜有利于提高其耐磨损性能。     

硼对等离子熔覆耐磨复合板的组织性能影响

采用等离子表面熔覆技术,在Q235基体钢板上熔覆无硼以及含硼（其它粉末成分不变）的铁基合金涂层。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子探针（EMPA）、显微硬度计对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行分析。结果表明,含硼粉末熔覆涂层含有（Fe,Cr）7（C,B）3等硼化物相,含量比无硼粉末涂层的（Fe,Cr）7C3等碳化物相含量明显增多;并且产生了大量的共晶硼化物FeB以及少量的Fe2B,均匀弥散的分布在涂层中;在α-Fe中也有间隙固溶的硼;且随着粉末成分含硼量的增加,（Fe,Cr）7（C,B）3硼化物相含量增多,熔覆涂层的平均和最高显微硬度值也相应增加。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层的研究

在铝合金LY12表面激光表面熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层。采用SEM、TEM和XRD对涂层的显微组织和物相组成进行观察分析。激光熔覆Al-Ti—Fe-B复合涂层相组成为α-Al，TiB，Al3Ti以及Al3Fe。熔覆涂层的显微硬度随着涂层中TiB含量的增加而明显增加，涂层最高硬度可达900HV0．2。磨损试验结果显示，熔覆涂层的磨损失重随TiB含量的增加而减少。通过对试样的磨损形貌观察，对比分析了涂层与基体铝合金的磨损机理。     

同步送粉激光熔注制备WCp&H13钢复合材料层的微观组织和摩擦磨损性能

以铸造WC（WC/W2C共晶）作为增强颗粒,4Cr5MoSiV1作为熔注层金属基体,采用激光熔注技术在Q235表面制备WCp/4Cr5MoSiV1金属基复合材料层。采用XRD、OM 、SEM和EDS对涂层的物相、宏观形貌和微观组织进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,室温条件下进行销盘式面接触干滑动摩擦磨损试验,利用SEM对磨损表面进行微观组织分析。研究表明,复合材料层的相组成主要有γ-Fe、WC、M2C、M6C、M23C7、(Fe,W)3C（M=（Fe,Cr,W,Mo））,碳化物在复合材料层中呈现不同的形态。复合材料层的硬度723.74HV0.2,是基材Q235硬度的4.6倍,较传统淬火态4Cr5MoSiV1高出50%。复合材料层的平均摩擦系数为0.283,仅为硬质合金的87.1%、4Cr5MoSiV1的61.1%;相对磨损率43.45,是硬质合金的1.7倍,4Cr5MoSiV1的43倍。     

WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性

采用等离子熔覆方法在Q235钢基体上制备了WC增强Fe基合金熔覆层,研究了添加质量分数为10%~30%WC-Co对熔覆层的微观结构和湿砂磨损特性的影响。结果表明:大部分WC-Co在等离子熔覆过程中发生分解,WC-Co添加量为30%时,熔覆层主要由α-Fe固溶体、Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6和WC相组成;熔覆层的显微组织形貌自界面结合处至涂层上部逐渐转变,即由平面晶变为树枝晶再转为胞状晶,α-Fe固溶体主要以树枝晶/胞状晶存在,而Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6相则主要在枝晶间析出;熔覆层显微硬度均不小于800HV0.2,其湿砂磨损形式主要为磨粒磨损,且熔覆层显微硬度与抗湿砂磨损能力均随WC-Co添加量增加而增大,这主要与强化相(Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6、WC)的含量以及固溶强化效果随WC-Co添加量增多而增大有关。     

热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层组织及摩擦磨损性能的影响

目的 研究海水腐蚀环境中热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层耐磨性能的提升作用。方法 采用高速激光熔覆设备在Q235钢表面制备Ni/316L涂层,分别在650、700、750、800℃下热处理1.5 h,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对Ni/316L熔覆层微观组织结构和相组成进行表征,通过硬度测试和模拟海洋环境摩擦磨损试验,分析热处理温度对Ni/316L熔覆层硬度与耐磨性能的影响。结果 Ni/316L熔覆层厚度约为2 mm,过渡层约为50μm。熔覆态涂层晶粒包含枝状晶和等轴晶。随热处理温度升高,涂层等轴晶数量先增加、后减少,第二相含量先升高、后降低,熔覆层硬度先升高、后降低。在750℃时,熔覆层硬度达到最高,约为熔覆态涂层硬度的2.4倍。热处理后的4种熔覆层的摩擦系数约为0.31,稍低于熔覆态涂层摩擦系数（0.33）。熔覆态涂层的磨损率比750℃热处理的涂层约高5倍。5种涂层均以磨粒磨损为主。结论 改变热处理温度可以改变高速激光熔覆Ni/316L涂层的组织结构和第二相的数量,进而影响其硬度与耐磨性,但是热处理温度过高会导致晶粒组化等问题。因...     

P20塑料模具钢表面激光熔覆球磨Fe基SiC金属陶瓷涂层的研究

将SiC颗粒和Fe基合金粉末经球磨后作为熔覆材料,在P20塑料模具钢表面采用激光熔覆技术制备了Fe基SiC金属陶瓷涂层。利用光学显微镜、X-射线衍射仪与数字显微硬度计对涂层的显微组织与硬度进行研究。结果表明:SiC颗粒几乎完全溶解,并与Fe基合金交互作用后,在树枝状晶过饱和马氏体α-Fe的枝晶间析出M7C3(M=Fe,Cr与Ni)型碳化物与Fe2Si型硅化物,涂层的平均显微硬度达572 HV0.2;获得的Fe基SiC金属陶瓷涂层无气孔与裂纹、与P20塑料模具钢呈冶金结合,硬度约是P20塑料模具钢的1.5倍。     

同步送粉激光熔注WC-W_2C_p/4Cr5MoSiV1复合材料层微观组织及摩擦磨损性能

以铸造WC (WC/W_2C共晶)作为增强颗粒,4Cr5MoSiV1作为熔注层金属基体,采用激光熔注技术在Q235表面制备WC_p/4Cr5MoSiV1金属基复合材料层。采用XRD、OM、SEM和EDS对涂层的物相、宏观形貌和微观组织进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,室温条件下进行销盘式面接触干滑动摩擦磨损试验,利用SEM对磨损表面进行微观组织分析。结果表明,复合材料层的相组成主要有γ-Fe、WC、M_2C、M_6C、M_(23)C_6、(Fe,W)_3C (M=Fe,Cr,W,Mo),碳化物在复合材料层中呈现不同的形态。复合材料层的HV_(0.2)硬度7237.4 MPa,是基材Q235硬度的4.6倍,较传统淬火态4Cr5MoSiV1高出50%。复合材料层的平均摩擦系数为0.283,仅为硬质合金的87.1%, 4Cr5MoSiV1的61.1%;相对磨损率43.45,是硬质合金的1.7倍,4Cr5MoSiV1的43倍。     

激光熔覆TiC-WC增强NiCrMn合金涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCrMn-TiC/WC-La_2O_3硬质合金耐磨涂层。采用X衍射仪、扫描电镜、能谱仪分析了熔覆层的物相组成及显微组织。测试了涂层的显微硬度,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明:涂层主要由γ-(Ni,Fe)共晶化合物、未溶解的TiC和WC、原位生成的M_7C_3、TiC和(Ti,W)C、WC碳化物硬质相以及少量La_2O_3和Cr_3C_2组成。激光熔覆层的显微硬度大幅提高,显微硬度平均值为1172.74 HV,约为基体的3.48倍。熔覆层的摩擦系数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/4。磨损试验过程中在涂层表面生成的大量含氧粘附层出现在涂层表面,有利于提高涂层的耐磨性。     

基于激光熔覆的自润滑复合涂层制备及其性能研究

为了防止H13热作模具钢在使用过程中出现的磨损失效现象,使其在工作环境下(200℃)具有自润滑能力,在H13热作模具钢表面进行激光熔覆,成功制备了具有自润滑能力的Stellite 6-Cr_3C_2-WS_2复合涂层。研究了Stellite 6-Cr_3C_2-WS_2复合涂层对熔覆涂层表面性能的影响。对熔覆涂层分别进行了X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)组织观察、能谱(EDS)分析、显微硬度测试和摩擦磨损试验测试,系统地研究了物相组成、微观组织、显微硬度和磨损性能等。试验结果表明:熔覆涂层在激光束照射下反应生成的主要物相有γ-(Fe, Co)、Cr_7C_3硬质相、(Cr, W)C碳化物和CrS自润滑相;熔覆涂层显微组织主要由平面晶和树枝晶构成;熔覆涂层硬度是基材硬度的2～3倍,表面摩擦因数为基材表面摩擦因数的65%。因此,热作模具钢H13表面的熔覆涂层的硬度和耐磨性均得到了很大的提高。     

Ti、B掺杂对高碳铬铁粉末激光熔覆涂层组织及性能的影响

采用激光熔覆在Q235钢表面制备高碳铬铁涂层,利用OM、XRD、硬度测试、摩擦磨损等,研究掺杂0.5%Ti和0.5%B对涂层组织性能影响。结果表明,熔覆涂层物相为α-Fe、CrFe、(Cr,Fe)7C3、Cr7C3;加入Ti元素产生TiC,加入B元素产生BC,且Ti、B的加入,使组织变得均匀细密。当添加0.5%B+0.5%Ti时,沿涂层截面中部硬度达到最大值1731 HV20,磨损率达到最小值0.85 mg/mm2,耐蚀性最好,腐蚀电流达到最小124.4μA/mm2。     

铸铁等离子熔覆铁基合金耐磨涂层

利用等离子熔覆技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上熔覆铁基合金粉末制备具有冶金结合的耐磨涂层.采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,通过环-块磨损试验评估了涂层的耐磨性.结果表明,硼铸铁等离子熔覆铁基合金涂层组织主要由(Cr,Fe)7C3,α-(Fe,Cr)和Fe3C相组成;涂层的显微硬度可达600～1 200 HV0.2;在干滑动磨损条件下,涂层的耐磨性约是基体试样的5倍.涂层中高硬度的(Cr,Fe)7C3及Fe3C相的抗磨骨架作用,大量Cr,Si原子溶入基体引起的过饱和固溶强化作用,涂层快速加热及快速凝固产生的细晶强化作用是涂层耐磨性提高的主要原因.     

Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金复合涂层的研究

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆了添加30%镍包碳化钨的Fe-Cr-Ni-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.检测结果表明,Q235钢表面经等离子熔覆的复合涂层厚度可达2.5 mm,无裂纹、气孔等缺陷.涂层中WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了WC与涂层间界面结合强度,其组织主要由γ-Fe和α-Fe为基,Cr23C6、Fe6W6C、WC等强化相组成,熔覆层的显微硬度可达500～1 000 HV0.2.     

热处理对钽强化激光熔覆NiCrBSi涂层的影响

通过在激光熔覆NiCrBSi涂层(Ni60)中添加钽(Ta)元素来提高900℃热处理后涂层的耐磨性.研究了900℃热处理对激光熔覆NiCrBSi和钽强化NiCrBSi复合涂层显微组织、硬度以及耐磨性能的影响.利用带能谱仪的扫描电镜和衍射仪分析涂层的显微组织和物相.通过盘-销实验评价涂层的耐磨性.结果表明:经过900℃热处理后涂层中的M7C3和M23C6发生了分解,钽强化复合涂层和纯NiCrBSi涂层中的硬度都有所下降,但由于复合涂层中原位生成的TaC未发生分解,使得其硬度和耐磨性都高于纯NiCrBSi涂层.