铸钢表面电火花沉积WC-8Co涂层的高温性能

采用新型电火花沉积设备,把WC-8Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM、XRD等技术研究了沉积层在500℃的高温耐磨性和800℃高温氧化100 h后氧化膜形貌图、组织结构和高温抗氧化性能。结果表明:沉积层厚度为20~30μm。500℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.3倍,500℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用。800℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10μm;氧化膜主要由FeFe_2O_4、Fe_2O_3、Fe_5C_2和Fe_2W物相组成;800℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了4.8倍。细小弥散分布的硬质相和致密的氧化膜极大提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能。     

铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

铸钢表面电火花沉积层摩擦磨损性能

采用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM、XRD等技术研究了沉积层的物相、微观组织结构、元素分布、显微硬度及室温高温耐磨性能及磨损机理。结果表明:沉积层主要由Fe3W3C、Co3W3C和Fe2C等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层出现一些柱状晶和树枝状晶组织结构,沉积层中细小的Fe3W3C和Co3W3C等硬质相颗粒弥散分布于Fe2C基体上。沉积层的平均显微硬度为1803.2 HV;室温下沉积层的耐磨性和300℃高温条件下沉积的耐磨性分别比同样条件下铸钢材料的磨损性能提高了2.5倍和3.4倍;不论室温还是300℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素。     

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.     

球磨时间对304不锈钢表面Al-Al_2O_3-ZrO_2涂层的影响

采用机械合金化在304不锈钢表面成功制得Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了复合涂层的显微形貌和组织结构,并观察厚度变化;通过摩擦磨损试验和高温氧化试验测试涂层的耐磨性及抗高温氧化性。结果表明,涂层厚度随着时间的延长先增大后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;球磨8h比球磨5h后的涂层摩擦因数明显减小,平均值为0.148;Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

微观组织结构对TiAl合金高温氧化行为的影响

通过分析不同微观组织TiAl合金在850℃下的恒温氧化行为,揭示了不同微观组织TiAl合金的高温氧化机制。研究表明,近γ组织和双态组织TiAl合金表现出优异的高温抗氧化性,850℃恒温氧化100h后,样品表面氧化膜厚度分别为13.78、12.81μm,而全片层组织TiAl合金在同等条件下的氧化膜厚度为19.06μm。经850℃氧化100 h后,不同微观组织TiAl合金表面均形成了不具有保护作用的TiO_2/Al_2O_3混合氧化层。全片层组织TiAl合金高温抗氧化性不足的主要原因是基体中存在过多的原子扩散通道（片层晶界和板条相界）,导致大量的氧进入基体发生氧化反应,而近γ组织和双态组织中原子扩散通道明显减少,且存在大量抗氧化性能优异的γ晶粒,显著降低了氧扩散与氧化速率,从而提高了TiAl合金的高温抗氧化性能。     

典型耐热镍基合金抗高温氧化行为研究

通过高温循环氧化实验,研究了3种镍基合金在1095和1150℃的高温抗氧化行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了氧化膜表面形貌、氧化膜厚度及成分。结果表明:BSTMUF601合金的抗氧化性能优于Inconel601合金和Incoloy800H合金,Incoloy800H合金抗氧化性能最差。1095℃下合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,1150℃下Incoloy800H合金抗氧化性显著降低,试样氧化极为严重,温度低于1150℃时合金均体现出良好的抗高温氧化能力。BSTMUF601和Inconel601合金氧化后表面生成一层致密的氧化膜,经分析主要是Cr和Al的氧化物,且氧化膜外层以Cr的氧化物为主,氧化膜厚度接近50μm,Incoloy800H合金表面氧化层中以Fe的不同结构氧化产物为主。     

轧辊表面电火花沉积涂层的耐磨性

采用电火花沉积工艺,用WC陶瓷硬质合金在铸钢轧辊表面制备了一层合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对沉积层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析。结果表明:沉积层主要由Co3W3C、Fe3W3C、W2C、Si2W等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,细小的硬质相弥散分布于沉积层中;沉积层的平均硬度为1915 HV0.3,约是基体硬度(352 HV0.3)的5.4倍;其室温耐磨性能比基体提高了2.1倍,高温耐磨性能比基体提高了1.9倍。室温下沉积层的主要磨损机理为磨粒磨损;高温下沉积层的主要磨损机理为粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

烧结温度对SiC增强铝基复合材料组织和性能的影响

SiC/ZL109复合材料中增强体SiC分别在不同的氧化温度(800、900、1 000、1 100℃)下高温氧化5 h,并通过搅拌铸造法制备复合材料。结果表明,SiC氧化温度在800℃时,SiC颗粒氧化层基本形成;在800℃以上,SiC颗粒被氧化层全部覆盖。在800~1 100℃,Si O2层厚度的变化范围在0.096~0.542 5μm,其中在1 000℃时,SiC增厚0.383μm。在1 000℃氧化5 h条件下,SiC/ZL109复合材料的界面存在MgAl_2O_4相,但无脆性相Al_4C_3存在,这有利于界面结合,且此条件下材料的密度最大,孔隙率和磨损率最小。     

多弧离子镀(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜的高温氧化行为

采用多弧离子镀技术,用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积了(Ti,Al,Zr,Cr)N多元膜,并进行了600℃,700℃,800℃和900℃短时(4 h)高温氧化实验及700℃和800℃长期(100h)高温循环氧化实验.用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)观察和分析样品表面氧化膜.结果表明,这种多元膜在短时(4 h)高温氧化条件下,800℃时仍具有良好的抗高温氧化性,XRD显示氧化膜主要为TiO2;在长期(100 h)高温氧化条件下,该多元膜的抗高温氧化温度大约为700℃左右.     

TA19钛合金氧化行为研究

将TA19钛合金分别在550℃、650℃和750℃氧化100 h。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了氧化后合金的微观形貌、成分和物相组成。结果表明,随着氧化温度的升高,合金的氧化增重明显增加。在550℃和650℃氧化100 h后,合金的氧化增重分别为1.212 mg/cm~2和2.624 mg/cm~2,氧化动力学曲线为直线-抛物线形;而在750℃氧化的合金增重为7.478 mg/cm~2,氧化动力学曲线为双直线形。氧化温度从550℃升高到750℃时,氧化物由颗粒状生长为短棒状,氧化层疏松多孔;高温氧化后,合金的氧化产物主要由Al_2O_3和TiO_2相组成。750℃氧化100 h后,合金的氧化物层厚度达14.5μm,分别是550℃和650℃氧化相同时间的合金氧化物层厚度的9.7倍和4.1倍,且存在Ti_3Al脆性相,会导致氧化膜剥落。     

喷丸与电泳沉积稀土薄膜复合处理提高T91钢抗水蒸气氧化性能的研究

采用喷丸与电泳沉积稀土薄膜复合处理工艺对T91钢进行表面处理。在管式高温水蒸气氧化实验装置中，以600℃脱氧水蒸气氧化300h的试验条件评价其抗水蒸汽氧化性能。结果表明，该处理方法可以减小氧化抛物线速度常数，有效改善抗氧化性能，较单一沉积稀土薄膜效果更为显著，与原材料相比，氧化物晶粒直径可由3－5μm细化至约0.5μm，分析了喷丸与沉积稀土薄膜对氧化机理的影响，并讨论了复合处理工艺对氧化过程中扩散机理的影响以及氧化膜物相组成的变化。     

铸钢轧辊电火花沉积WC-4Co涂层组织和性能分析

采用新型电火花沉积设备,把陶瓷WC-4Co电极材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了WC-4Co沉积涂层,研究了其微观组织及耐磨性能.结果表明,沉积层主要由Fe3W3C,Co3W3C,Fe和SiC等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层组织主要是柱状晶结构组织;Fe3W3C和Co3W3C等硬质相弥散分布于沉积层Fe基体上,部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸;沉积层硬度的平均硬度为1617.2HV;沉积层较铸钢轧辊的磨损性能提高了2.1倍,沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素.     

H13钢表面电火花沉积WC涂层

利用DZ-4000(Ⅲ)型电火花沉积/堆焊机,以WC为电极材料,采用氩气为保护气对H13钢基体进行了电火花表面强化.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计等对沉积层的成分、组织、硬度和表面粗糙度进行了研究.结果表明,利用电火花沉积工艺可获得组织均匀、致密,且与基体呈冶金结合的沉积层,沉积层平均厚度约60μm.沉积层主要由Fe3W3C、(CrFe)7C3和W2C等相组成.沉积层的平均显微硬度为1321.4 HV0.05,约为基体硬度的3倍.     

铸钢0Cr13Ni5Mo表面电火花沉积YG8涂层的组织和性能

采用新型电火花设备在铸钢表面制备了YG8涂层,采用SEM、XRD技术研究其微观组织和耐磨性能。结果表明:沉积层主要由Co3W3C、Fe3W3C、Fe3Mo3C、WC1 x和Fe7W6C等相组成;沉积层与基体冶金结合,细晶碳化物相弥散分布在沉积层中,能提高沉积层的硬度,平均硬度为1 896.8HV,比基体硬度提高了5倍;沉积层磨损性能是基体的3.4倍,沉积层磨损机理主要是粘着磨损、颗粒磨损和氧化磨损的综合作用;沉积时骤热骤冷过程中形成的细晶粒硬质相是提高沉积层硬度和耐磨性的主要因素。     

球墨铸铁轧辊电火花沉积层组织结构和性能

采用电火花沉积方法将YG8电极材料沉积在球墨铸铁轧辊材料上,制备了WC沉积涂层,研究了其微观组织及耐磨性能.结果表明:沉积层主要由Fe_3W_3C、Co_3W_3C、W_2C和Fe_7W_6等相组成,沉积层与基体呈冶金结合,Fe_7W_6、W_2C等硬质相弥散分布于沉积层中,部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸;沉积层硬度分布不均匀,平均硬度为1759 HV0.3;沉积层具有优异的耐磨性,其磨损性能是基体的3.7倍;沉积层的磨损机理以粘着磨损和疲劳磨损为主,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度以及耐磨性提高的主要因素.     

电火花沉积MCrAlY涂层及其高温氧化行为

采用DZ-1600型电火花沉积设备在不锈钢表面电火花沉积MCrAlY涂层,研究了工艺参数对沉积效率的影响以及涂层的组织结构和抗氧化性能之间的关系.结果表明,沉积效率与输出功率成正比,频率对沉积效率几乎无影响.涂层表面呈"泼溅状"形貌,整体呈现纳米级微晶堆垛结构,反映了沉积过程的快速冷凝机制.XRD分析结果显示,高温氧化后在涂层表面形成的氧化膜主要由Al2O3组成.在1000℃空气中氧化200h的结果表明,获得的MCrAlY涂层具有优异的抗高温氧化与抗剥落性能.     

钛合金表面Al_2O_3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al_2O_3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3以及少量的非晶相SiO_2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al_2O_3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al_2O_3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al_2O_3陶瓷层厚达60～70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al_2O_3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al_2O_3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al_2O_3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。     

TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层特性及界面行为研究

目的通过在TA2表面进行电火花沉积改变其表面性能。方法采用电火花沉积技术,在基体TA2表面制备Zr/WC复合涂层,然后分别用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)、X射线应力分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析涂层的微观组织、化学成分分布、残余应力、显微硬度分布以及涂层的耐磨性。结果复合涂层连续、均匀,厚度约为50~80μm;涂层表面不平整,存在很多小坑和粘连,涂层内部有少量气孔和裂纹;复合涂层与基体的主要元素Ti、Zr、W之间发生相互扩散,并发生冶金反应;经过电火花沉积后TA2表面存在较大的残余应力,通过改变工艺参数可有效控制残余应力;复合涂层表面显微硬度值最高能达到960.5HV200g,约为基体的4倍;经过电火花沉积Zr/WC复合涂层的试样磨损量远远小于TA2试样,ε_w=4.1,沉积层的耐磨性比基体材料提高了3.1倍,经电火花沉积制备复合涂层后表面的耐磨性显著提高。结论在TA2表面电火花沉积Zr/WC复合涂层可以改善其表面性能。