Ni对钛合金表面稀土激光熔覆层中TiC生长的影响

利用同步送粉激光熔覆技术,在Ti811钛合金表面激光熔覆原位合成了TiC和TiB_2颗粒增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了熔覆层的显微组织和物相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。试验结果表明,激光熔覆涂层与基体呈冶金结合,涂层的物相主要由α-Ti、TiC、Ti_2Ni和TiB_2组成,其中TiC呈树枝晶状和花瓣状,TiB_2呈长条状。平衡状态下TiC以正八面体晶体结构存在,但熔体中存在的Ni元素会影响TiC平衡状态,使其最终呈现六边形形貌。稀土氧化物Y_2O_3的加入有利于促进晶粒细化,提高熔覆层组织均匀性及表面硬度。熔覆层的显微硬度显著提高,最高硬度为900HV0.5左右,约为基底硬度的2.25倍。     

TC4钛合金激光熔覆TiC+M涂层组织和耐磨性能研究

用CO2激光在TC4合金表面熔覆TiC＋髓和TiC＋NiCrBSi金属陶瓷涂层，分析了熔覆层的微观组织，测试了熔覆层的干滑动磨损性能。结果表明，在TiC＋Ti激光熔覆层中，TiC颗粒全部溶解，熔覆层的组织是在β-Ti基体上分布着TiC树枝晶；在TiC＋NiCrBSi激光熔覆层中，TiC颗粒部分溶解，熔覆层的组织是在γ-Ni树枝晶和卜Ni＋M23（CB）6共晶的基体上分布着细小的TiC颗粒和TiC树枝晶。TiC＋骶激光熔覆层的显微硬度在500～700HV之间，质量磨损率约为TC4合金的1／3；TiC＋NiCrBSi激光熔覆层的显微硬度在900～1100HV之间，质量磨损率约为TC4合金的1／10。     

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。     

Ti811表面Ni基激光熔覆层显微组织及摩擦磨损性能的研究

目的通过激光熔覆技术在Ti811钛合金表面制备Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在钛合金表面制备Ni45+WC+Y2O3多道搭接激光熔覆层,运用XRD、SEM、EDS分析熔覆层微观组织及相组成,运用Bramfitt二维点阵错配度理论,计算低指数晶面间二维错配度,分析复合相结构。采用显微硬度计测试熔覆层显微硬度值,通过摩擦磨损试验机测试基材和熔覆层的摩擦磨损性能,采用白光非接触式轮廓仪测量基材和熔覆层磨损体积,结合磨损表面形貌,分析熔覆层磨损机制。结果熔覆层生成相主要包括Ti2Ni、Ti B2、Ti C、α-Ti以及Ti C依附于Ti B2的复合生长相。复合相中,Ti B2(0001)晶面与Ti C(111)晶面受热膨胀影响的二维点阵错配度δ=0.907%,满足晶格界面共格原则,Ti B2可有效作为Ti C的异质形核基底。熔覆层显微硬度值约为1050～1100HV0.5,摩擦系数约为0.42,磨损体积为4.07×107μm3,磨损率为3.0×10–4mm3/(N·m),磨损机制是以磨粒磨损为主,粘着磨损为辅的混合磨损机制。结论与基材对比,熔覆层显微硬度值提高约2.5倍,摩擦系数和磨损率分别降低约35%和36%,熔覆层摩擦磨损性能显著提高。     

镍基碳化钨颗粒增强复合熔覆层的组织结构与摩擦学性能

借助激光熔覆方法在H13钢基材上制备不同WC含量的Ni基WC复合熔覆层,采用扫描电子显微镜(SEM)、微区X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层表面的物相、熔覆层与基材的结合情况、熔覆层内部增强相的形貌、成分与分布;在室温下测试显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明:基体和熔覆层之间为冶金结合,熔覆层物相为γ-Ni相、WC、Cr23C6、W2C相,这些碳化物呈现近圆形;激光熔覆层中Ni基体的显微硬度为550-700 HV0.1,硬质相颗粒的显微硬度为2700~3500 HV0.1,是基材显微硬度的5~7倍;Ni基+30%WC熔覆层的摩擦因数为0.7,磨损率为1.92×10~(-8)mm~3/(N·m)。随着WC含量增多45%,耐磨性进一步提高、摩擦因数约为0.4,磨损率为8.32×10~(-9)mm~3/(N·m),WC含量达到60%,摩擦因数为0.5、磨损率与45%WC熔覆层磨损率接近;综合比较,45%WC激光溶层耐磨减摩效果最佳。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响

利用6 kW光纤激光器在Q235钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和磨损试验机,研究了不同WC颗粒含量下熔覆层组织形态、成分、显微硬度和磨损性能的变化规律。结果表明:熔覆层的稀释率随着WC含量的增加先减小后增加,当WC含量为20%时,稀释率最小。在光纤激光熔覆Ni基WC复合涂层的过程中,WC颗粒部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后分别以条状、块状和粒状等形态存在,随着WC含量的增加,熔覆层的组织出现细化现象。含WC的熔覆层组织中主要有γ-Ni、M_7C_3、M_(23)C_6、CrB、WC和W_2C等相存在。随着WC含量增加,熔覆层硬度增加,当WC质量分数达到40%时,熔覆层硬度可达到基体硬度的5倍以上。当WC的相对质量分数为20%时,熔覆层耐磨性能最好,耐磨性为Ni60A涂层的3倍以上。     

液氮强制冷却对Ti6Al4V表面激光熔覆制备WC/Ni60A涂层微观组织和性能的影响

为改善Ti6Al4V钛合金的表面硬度和耐磨性能,采用液氮强制冷却辅助激光熔覆制备35%WC/Ni60A (质量分数,下同)复合涂层,研究液氮强制冷却对熔覆层微观组织和力学性能的影响。利用XRD、OM、EM和EDS分析液氮强制冷却熔覆层的显微组织和物相组成;通过硬度试验,磨损试验探究液氮强制冷却熔覆层的硬度及抗磨损性能。结果表明,液氮强制冷却熔覆层由α(Ti),WC,W_2C,TiC,TiNi,Ti_2Ni,TiNi_3,NiB相构成。液氮强制冷却熔覆层的平均显微硬度HV_(0.2)达到13.63 GPa,硬度较基体和空冷熔覆层分别提高4倍和1.61倍。此外,液氮强制冷却熔覆层耐磨性分别为基体和空冷熔覆层的5.39倍和1.77倍。     

45钢表面激光熔覆Ni合金粉末的组织和耐腐蚀性能研究

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni基合金熔覆层,通过SEM、XRD等方法研究涂层相及组织,测试截面显微硬度。利用HT-1000型摩擦磨损设备对其摩擦磨损性能进行研究。结果表明:熔覆层与基体成冶金结合,结合质量良好;熔覆层组织具有定向凝固特征且晶粒生长方向垂直于界面;熔覆层主要由Ni3Cr2、NiTi、SiC、TiC及γ-Ni等相组成;熔覆试样的磨损质量损失约为基材的1/8,基材耐磨性得到显著提高。     

铜材表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂层

目的提高铜合金的表面硬度,改善其耐磨性能。方法利用激光表面合金化和激光熔覆工艺在铜合金表面制备出Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪,系统分析了合金化过渡层与熔覆层的物相构成及显微组织,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对梯度涂层的显微硬度和耐磨性进行评估。结果合金化过渡层组织致密且具有单一柱状晶结构,主要由α-(Cu,Ni)固溶体、Ni_3Al和Ni Al构成。Cr_3C_2/Co复合熔覆层中分布着未熔Cr_3C_2颗粒,且以未熔Cr_3C_2颗粒为中心,四周有大量呈杆状(或针状)的M_(23)C_6和M_7C_3型碳化物,这种碳化物可以有效提高熔覆层的硬度。梯度涂层的显微硬度从基体的80HV逐渐增加到熔覆层的640HV,梯度涂层的摩擦磨损失重仅为铜合金基体的1/8。铜基体的磨损表面发生大规模破坏并形成大量磨屑,其磨损机制主要是粘着磨损;Cr_3C_2/Co喷涂层由于内部结合力较弱,出现了大量的疲劳磨损面,其磨损机制为表面疲劳磨损;而Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层的磨损表面比较平整,只存在轻微的"犁沟",其磨损机制为典型的磨粒磨损。结论梯度涂层由于Cr_3C_2、M_(23)C_6及M_7C_3相的存在,显微硬度和耐磨性能显著提高。同时,涂层的成分与性能均呈一定的梯度变化,改善了铜基体与涂层的相容性。     

Y_2O_3对含Cu钛合金激光熔覆层微观组织与性能的影响

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4+Ni45+WC+Y_2O_3+Cu多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪分析了该熔覆层的微观组织和相组成。利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层微观组织中的生成相主要包括增强相TiC、金属间化合物Ti_2Ni、Ti_2Cu_3和TiCu_2等,基底为α-Ti;熔覆层增强相大部分偏聚于晶界生长,且晶粒得到细化;反应析出的Ti-Cu金属间化合物以超细纳米颗粒的形式存在于熔覆层晶界附近区域;熔覆层的显微硬度相比基底有了一定的提高,最高硬度为613 HV0.5,较基底提高了约0.5倍。     

钛基稀土激光熔覆层中TiC的生长规律研究

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811表面制备了TC4+Ni45+WC+CeO_2激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成,分析了制备过程中的反应机理,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的α-Ti基底中分布有枝晶Ti C、纳米共晶Ti C(缺位型TiC_x)、TiB_2和金属间化合物Ti_2Ni等相;通过对比发现,加入CeO_2的激光熔覆层生成相密度明显增加,晶界密度明显增大,晶界强化特征明显,枝晶TiC粒径相对粗大,涂层中二次析出的纳米共晶Ti C依附于枝晶Ti C生长,形成了纳米共晶TiC+枝晶TiC的复合相结构;涂层的显微硬度高于基底的,涂层的最高硬度为697 HV0.5,较基底提高了约0.8倍。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Cu/Mo涂层的显微组织和性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60A、Ni60CuMo复合粉末,研究Cu和Mo元素对熔覆层显微组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,在相同激光熔覆工艺参数下,Ni60CuMo熔覆层中除含有Ni60A熔覆层所含有的Ti₂Ni、TiNi、TiB₂和TiC相外,还含有Cu_0.81Ni_0.19、Ti₂Cu、MoSi₂等硬质相。在硬质相的作用下,Ni60CuMo熔覆层的显微硬度平均值(HV_0.1)为826,是Ni60A熔覆层硬度的1.2倍。在相同条件下,Ni60CuMo熔覆层的磨损率为3.30×10^-6 mm³/(N·m),约为Ni60A熔覆层磨损率的16.42%,是TC4钛合金基体磨损率的4.23%。添加Cu和Mo能显著提升TC4钛合金表面激光熔覆层的耐磨性。     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备出原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对熔覆层组织、成分和物相进行了分析,并测试了熔覆层显微硬度和耐磨性能.结果表明,激光熔覆层与基体呈良好的冶金结合,涂层中无裂纹、气孔等缺陷.涂层组织由γ-Ni、Cr7C3和TiC等相组成,原位自生TiC颗粒多呈菱形,尺寸在1～3μm之间,涂层显微硬度(800～1000 HV0.2)明显高于基体的显微硬度(300 HV0.2).激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,显著提高了H13钢的耐磨性能.     

40Cr钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层的组织和性能

以WC、TiC、Co以及Co50合金粉末为原料,在40Cr钢表面制备了WC/Co、WC/Co50以及WC-TiC/Co50金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射（XRD）、金相光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在选择适当的激光熔覆工艺条件下,制备的WC/Co50和WC-TiC/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度（涂层平均显微硬度1126.7 HV0.2以上,涂层表面硬度可达66.2 HRC以上）和良好的耐磨性,其磨损量相比40Cr钢基材分别下降了54%和66%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于熔覆层中存在大量WC、TiC以及反应生成的W₂C、Fe₃W₃C等碳化物增强相,且均匀分布于基体中。     

WC含量对激光熔覆Al_2O_3/TiO_2涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了Al_2O_3/TiO_2涂层,研究了添加不同含量WC对熔覆层裂纹和组织性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDAX)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆涂层的显微结构,分析了涂层的裂纹率、成分分布、相组成和显微硬度分布情况。结果表明:当WC含量为0%~20%(质量分数)时,随着WC的增加,涂层表面裂纹明显减少;添加20%WC时,熔覆层表面无裂纹,涂层与基体结合良好;添加30%WC时,熔覆层表面裂纹明显增多,涂层与基体结合区产生较大裂纹,并伴有一些细小的气孔。熔覆层内有许多未熔的Al_2O_3颗粒,同时,随着WC含量的增加,涂层的晶粒越来越细化,组织分布更加均匀,涂层的显微硬度明显增大。     

Ti811表面激光熔覆制备Ni基复合涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面采用同步送粉技术,激光熔覆TC4+Ni45+NiCr-Cr_3C_2+CeO_2混合粉末,制备了Ni基激光熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等手段分析了涂层的微观组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、硬质相TiC及TiB_2。熔体中加入稀土CeO_2,一方面促进初生树枝晶TiC的生长,另一方面增加共晶TiC的形核率并抑制其长大,最终,TiC在涂层中以树枝晶和等轴共晶两种形态存在。熔覆层的显微硬度最高达到1100 HV1.0,约为基底显微硬度的3倍。     

Ti811合金表面激光熔覆涂层微观组织及性能研究

目的研究Ti811合金表面激光熔覆涂层的微观组织及磨损性能。方法利用激光熔覆技术,在Ti811合金表面激光熔覆原位合成了Ti C+Ti B2增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统地研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能,并利用二维点阵错配度理论对Ti C的细化机理进行分析。结果激光熔覆涂层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层生成物相主要由Ti C、Ti B2、Ti2Ni和γ-Ni组成,其中Ti C呈等轴枝晶状和花瓣状,Y2O3的(111)面与Ti C的(110)面之间的二维点阵错配度为6.813%,Y2O3作为Ti C的非均质形核核心为中等有效。熔覆层的平均显微硬度为913.93HV0.5,约为基体Ti811硬度的2.4倍。熔覆层摩擦系数稳定在0.45～0.52之间,磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。结论采用激光熔覆技术能够在Ti811合金表面成功制备Ni基复合增强涂层。熔覆层中Y2O3颗粒具有细晶强化、弥散强化、增加形核率的作用,熔覆层具有较高的显微硬度与良好的耐磨损性能。