钴基和镍基涂层的微观组织及空蚀性能

利用TIG堆焊和激光熔覆技术在16Mn钢表面分别制备了钴基和镍基合金涂层,采用XRD、光学显微镜、维氏硬度计、SEM以及质量损失分析法对空蚀后涂层的组织和性能进行对比分析。结果表明:钴基堆焊层由FCC的γ-Co基体和在晶界和枝晶间析出的Cr23C6碳化物组成;镍基熔覆层由FCC的γ-Ni固溶体以及弥散分布在γ-Ni基体中的Fe Ni3、BNi3等物相组成。两种涂层的平均显微硬度值相对于基体都有较大的提高;虽然钴基堆焊层的平均硬度低于镍基熔覆层,但由于钴基涂层具有致密的枝晶状组织,物相间较大的内聚结合强度,空蚀过程中发生相变强化以及相变过程中对冲击损伤能量的耗散的综合作用,其抗空蚀性能更佳。     

电流对等离子堆焊WC_p/Ni60复合层组织与性能的影响

分析不同转移弧电流下等离子堆焊制备的WC_p/Ni60复合层的组织与硬度,研究转移弧电流对WC_p/Ni60复合层的影响。通过控制转移弧电流,在Q235碳钢板上等离子堆焊Ni60+25%WC(铸造)粉末,在合理的工艺条件下获得了成形良好、无裂纹的等离子熔覆层;熔覆层硬度与等离子堆焊的转移弧电流的大小成正相关,当转移弧电流控制在135 A时,硬度达到590 HV5以上。不同转移弧电流下等离子堆焊WC_p/Ni60复合熔覆层均出现了明显的分层现象,上层镍基固溶体与镍基共晶组织分布着粗大星状和针状Cr_(23)C_6,下层中WC颗粒在截面面积比例由165 A下的约15%增加到135 A电流下的约40%。     

等离子堆焊镍包SiC_p增强钴基覆层的组织分析

为了降低等离子堆焊过程中SiCp的烧损及改善SiCp的湿润性,采用改进的等离子喷焊枪在H13钢表面制备钴基镍包SiCp陶瓷增强复合堆焊层。用XRD对覆层的物相进行了鉴定;用OM和SEM分析了堆焊层组织;用显微硬度计测试了堆焊层的显微硬度。结果表明,堆焊层组织由结合区的胞状晶组织及涂层区的树枝晶以及一些颗粒相组成;堆焊层主要由Cr、Co等元素的硅化物和Cr的碳化物(Cr23C6、Cr7C3)及Co的固溶体组成,并在堆焊层顶层发现有少量的SiCp;显微硬度从表面向基体逐渐降低,呈梯度分布,堆焊层表面平均硬度(HV)可达800。     

镍基熔覆层表面超声冲击处理组织及耐蚀性研究

目的 提升激光熔覆Ni基涂层表面组织及耐蚀性能。方法 采用激光熔覆技术制备成形好、无裂纹的Ni基涂层,随后进行超声冲击处理。采用扫描电子显微镜（SEM）、电子探针（EPMA）及电化学设备等,研究熔覆层和冲击硬化层的组织及耐蚀性能,分析Ni基熔覆层的冲击强化机制。结果 激光熔覆Ni基涂层主要由γ-(Fe,Ni)固溶体和晶界碳化物组成,组织形貌由底及表为胞状树枝晶和细小的树枝晶。熔覆层内晶界的Cr元素含量高于晶内,且上部枝晶内的Cr元素含量高于底部和中部。超声冲击处理未改变熔覆层内的物相组成,但在表面形成厚度约5 μm的细晶层,冲击硬化层内晶界的碳化物被破碎成细小的碳化物并弥散分布于晶内,起到细晶强化和弥散强化的作用。超声冲击后,表面粗糙度由0.52 μm降至0.29 μm,硬度提升50%以上。电化学测试表明,冲击硬化层的平均自腐蚀电位上升37.21 mV,平均自腐蚀电流密度下降57.9%,腐蚀表面均匀平整,大量细小的碳化物弥散分布。结论 超声冲击处理细化了Ni基熔覆层的表层组织,且表面的耐蚀性能明显提高。     

H13钢等离子堆焊Ni60A/Cr3C2覆层的磨损及热疲劳性能

采用等离子堆焊技术在H13钢基体表面上制备了Ni60A/Cr₃C₂堆焊覆层,研究了覆层的磨损行为和热疲劳性能。在600 ℃下销盘试验的结果表明,镍基碳化铬复合覆层的耐磨性是Ni60A堆焊覆层的2.8倍和基材H13钢的11.6倍。镍基覆层可以显著降低H13钢的摩擦因数,加入碳化铬则会削弱覆层的摩擦性能。随着磨损的进行,主要磨损机理从氧化磨损演变为磨粒磨损和粘着磨损。在800 ℃到室温下的热疲劳测试结果表明,镍基碳化铬复合覆层在48个热循环后疲劳裂纹达到200 μm,早于镍基覆层的62次。这说明高温氧化促进热疲劳裂纹的产生。碳化铬增强相从镍基上剥离,导致镍基复合覆层热疲劳性能下降。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

表面异构组织Ni/Al_2O_3熔覆层的制备与分析

运用真空熔覆技术在ZG45表面制备出与常规熔覆组织相比具有异常组织特征的Ni/Al2O3复合材料层。研究了制备工艺对熔覆层微观组织以及组织形成机制的影响。结果表明,1050℃×1 h工艺下能够制备出熔覆层表面光滑致密且与母材具有冶金结合的试样,熔覆层整体及界面组织致密、无夹杂,扩散层为白亮高镍合金,过渡层为Fe的细晶层。Al2O3颗粒均匀弥散分布在金属Ni基中,Al2O3颗粒与镍基合金的界面熔合效果良好,表面Ni基复合材料中的镍基合金在凝固过程中其晶粒的生长方向与热流方向呈一定角度分布。异常结构的形成是定向凝固过程中一种定向共晶的体现,表面复合熔覆层的表层硬度值最高,可达800 HV,其显微硬度自熔覆层表面开始至基体处呈现梯度分布。     

热锻模表面等离子熔覆Ni—SiC覆层的研究

为了制备符合热锻模使用性能要求的模膛表面强化层,采用等离子熔覆技术,以W6为基体,在基体表面对不同含量SiC(质量分数)陶瓷粉末、Ni基自熔性粉末进行等离子熔覆,得到Ni基SiC合金涂层.对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,并对覆层的热物性参数进行检测.试验结果表明,添加镍基合金的涂层能够提高熔覆层的硬度,同时熔覆层能够得到很好的热物性能.     

灰口铸铁镍基等离子熔覆层组织和性能

采用等离子弧粉末熔覆技术在磨损的灰口铸铁发动机缸体上制备了Ni基熔覆层.通过光学金相显微镜和扫描电镜观察分析了熔覆层显微组织和形貌,并利用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度.试验测试结果表明:等离子弧粉末熔覆制备的熔覆层为奥氏体组织,没有出现灰口铸铁堆焊中经常产生的自口组织;熔覆层硬度与母材硬度相一致,达到了铸铁缸体尺寸修复层与母材硬度相近的要求.     

两种Ni-Cr-B-Si系合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的研究

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Ni-Cr-B-Si合金粉末熔覆层。应用扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究两种Ni-Cr-B-Si系合金成分等离子堆焊层组织结构和显微硬度。结果表明:堆焊合金层组织由毭-Ni树枝晶和树枝晶间多元共晶组成;Cr,C,B和Si元素含量增加,树枝状组织含量大幅减少,碳化物和硼化物含量显著增加。硬度测试结果表明:硼化物和碳化物含量增大使得堆焊层硬度显著提高。     

两种Ni-Cr-B-Si系合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的研究

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Ni-Cr-B-Si合金粉末熔覆层。应用扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究两种Ni-Cr-B-Si系合金成分等离子堆焊层组织结构和显微硬度。结果表明:堆焊合金层组织由γ-Ni树枝晶和树枝晶间多元共晶组成;Cr,C,B和Si元素含量增加,树枝状组织含量大幅减少,碳化物和硼化物含量显著增加。硬度测试结果表明:硼化物和碳化物含量增大使得堆焊层硬度显著提高。     

某20CrNiMo部件等离子堆焊镍基硬质合金工艺研究

采用等离子粉末喷焊工艺在某20CrNiMo产品上制备Ni基硬质合金层,并进行PT、微观金相、硬度及SEM扫描等分析。结果表明,硬质合金层制备工艺的重复性良好,熔合线平滑、无缺陷。堆焊接头焊层距离熔合线约100μm处有析出相减少带,熔合线处有宽2.5μm的白亮带,熔合线母材侧面存在宽100～200μm的扩散带。扩散带组织为珠光体铁素体及WC的混合组织。通过SEM-EDS分析可知,焊层组织为γ镍固溶体基体及枝晶间碳化物共晶组织。堆焊层硬度检测分布均匀,硬度满足要求,同时焊层具有加工硬化特征。     

等离子弧堆焊铁基熔覆层组织结构与磨损行为

设计开发了一种铁基(含Cr,Mo,C,B,Si,Mn等元素)多元合金粉末,采用等离子弧堆焊(PTAW)技术在AISI304L不锈钢表面制备相应熔覆层,通过XRD,SEM,EDS及磨粒磨损试验机等对熔覆层微观组织结构和磨损行为等进行表征,并与传统NiCrBSi和NiCrBSi+25%WC粉末的PTAW熔覆层进行了对比研究.结果表明,所设计的铁基合金熔覆层成形良好,基体组织由Fe-Cr固溶体相与γ-Fe相构成,其间包裹着大量弥散分布的富钼硼化物和M₂₃(B,C)₆硬质相,对熔覆层组织能够起到有效的支撑和强化作用.铁基熔覆层的宏观硬度平均值高达64.2HRC,其相对耐磨性明显优于NiCrBSi+25%WC熔覆层,并达到NiCrBSi熔覆层的8倍以上.     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

Ni-WB2复合熔覆层的微观组织及摩擦磨损性能

利用真空熔覆技术在45钢表面制备了Ni-WB₂复合熔覆层,利用SEM、EDS、XRD等分析其组织特征,利用销盘式摩擦试验机对其摩擦磨损性能进行了测试与分析。结果表明,Ni-WB₂复合熔覆层组织致密并与基体呈牢固的冶金熔合,熔覆层具有特殊的分层结构,分为网状结构层、过渡结构层和扩散熔合层,网状复合区又分为网状Ⅰ区和网状Ⅱ区。扩散区主要由铁基固溶体和镍基固溶体构成,过渡区的主要组成相为γ-Ni及Cr的碳化物,网状复合区的主要组成相有镍基合金、铬碳化物、WB₂、镍硅共晶以及WB₂与镍基合金中的元素形成的复杂硼化物和碳化物。当WB₂含量低于20%时,随着WB₂在复合熔覆层中含量的增加,其磨损率及摩擦因数均逐渐降低,当WB₂含量为15%时,Ni-WB₂复合熔覆层的磨损率及摩擦因数与基体相比,分别降低了48.94%与14.62%。网状分布的硬质相在摩擦过程中起到支撑载荷的作用,摩擦磨损过程中形成了WO_x...     

718H模具钢等离子熔覆涂层的组织和性能研究

采用等离子熔覆技术在718H模具钢表面熔覆铁基合金粉末,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和材料表面性能综合测试仪对熔覆层的显微组织、化学成分、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:等离子熔覆铁基合金粉末的熔覆层的组织近表面为细晶区,中间为柱状晶,熔覆层与热影响区的交界处有一条平面晶组织,熔覆层与基体形成了冶金结合,热影响区组织为板条状马氏体;从基体到表面硬度大致呈梯度分布,熔覆层的硬度达到800 HV,大于基体材料的硬度;熔覆层中有较多M7C3碳化物和γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相,磨损量小于基体材料的,熔覆层的耐磨性明显好于基体材料。     

镍基碳化钨合金粉末激光熔覆工艺的研究

采用同步送粉方式在16Mn钢表面熔覆镍基碳化钨合金粉末.通过对不同激光熔覆工艺参数下的宏观形貌以及微观组织进行研究分析,较详细地探讨激光熔覆功率以及扫描速度对熔覆层熔覆质量的影响.通过对不同工艺参数下的熔覆层进行显微组织分析以及EDS能谱分析,对熔覆层微观组织种类、分布以及碳化钨硬质相组织分布不均匀性进行研究,总结出激光工艺参数对熔覆层的影响规律.最后得出镍基粉末+30％碳化钨(钴包WC)粉末在功率3.0kW、熔覆速度1000 mm/min的工艺参数下为最佳熔覆效果.     

单晶高温合金NiCr-Cr_3C_2熔覆层的微观组织

采用真空粉末熔覆工艺在镍基单晶高温合金表面制备了致密的NiCr-Cr_3C_2熔覆涂层,并采用SEM/EDS,XRD,EPMA等手段分析了熔覆层及界面的微观组织。结果表明,真空粉末熔覆层中主要由Ni_3Si,Cr_3Si,Cr_7C_3,γ-Ni,γ′-Ni_3Al及γ+γ′共晶组织组成,熔覆层显微硬度是基体硬度的2~3倍。界面处附近由于元素互扩散,在靠近熔覆层侧生成了大量的MC型碳化物;而在靠近基体侧,由于枝晶轴与枝晶间组织与成分差异,析出了形态各异的碳化物,并分析了"十字花状"碳化物的演变过程。     

焊条电弧堆焊自熔性合金复合粉末的研究

采用焊条电弧焊堆焊技术,在Q235钢表面堆焊铁基、铁基和镍基复合粉末.研究添加自熔性合金粉末后堆焊层的性能状况.利用金相显微镜对堆焊层的金相组织进行了研究,通过硬度和磨损试验测试了堆焊层表面的硬度和耐磨性.结果表明,添加铁基自熔性合金或铁镍混合自熔性合金粉末均提高了堆焊层的硬度,并且随着添加量的增加,硬度和耐磨性也有相应的提高,且铁基和镍基复合自熔性粉末比铁基自熔性合金粉末强化效果好.     

飞机发动机叶片激光熔覆性能

为了修复飞机发动机叶片（K417G）的铸造缺陷和损伤,采用了500W-IPG光纤激光熔覆系统将镍基合金粉末（RCF-201）熔覆到镍基高温合金K417G基体上.利用显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱仪（EDS）等分析了堆焊层的组织和成分,用显微硬度计分析了堆焊层硬度分布,用高温蠕变实验机分析了堆焊层高温蠕变性能.试验结果表明,熔覆层从熔合线到表面的组织依次由平面晶、柱状晶和等轴晶组成;熔覆层的组织为亚共晶组织,初晶相为富镍固溶体γ-Ni,共晶组织为γ-Ni+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆+（Mo_0.54,Ti_0.46） C;熔覆层的硬度约为650 HV,约是母材硬度（350 HV）的1.86倍;在950℃/235 MPa条件下,激光熔敷试样的蠕变寿命最长约为26.17 h,且断裂位置位于母材.