V-EPC铸渗法制备铁基表面复合材料的组织及性能

以HT300为基体,以WC颗粒作为增强颗粒,通过V-EPC铸渗工艺制备出较为理想的铁基表面复合材料,复合层厚度为3mm左右,WC颗粒分布均匀,无聚集成团现象,每个WC颗粒周围充满了基体,呈冶金结合,其硬度从复合层到基体先升高后降低,复合层平均硬度比HT300提高了4倍以上.结合组织和物相测试得出复合层组织由WC、W2C硬质相,屈氏体基体,M7C3、M23C6、M6C、M12C等碳化物组成.磨损试验结果表明,复合材料的三体磨料磨损性能与高铬铸铁相比有明显地提高,最高可以提高到5.2倍.     

碳化钨增强高锰钢基复合材料冲击磨损性能的研究

为了提高高锰钢冲击磨料磨损性能,利用离心铸造法制备了WC颗粒增强高锰钢基表面复合材料,并在MLD-10型动载磨料磨损试验机上进行了冲击磨料磨损性能试验.结果表明:制备的复合材料颗粒分布均匀,WC颗粒与高锰钢基体结合良好;WC的加入提高了材料的抗冲击磨料磨损性能.     

药芯焊丝形成WC增强铁基耐磨堆焊层研究

采用药芯焊丝技术在钢表面形成金属基陶瓷耐磨堆焊层.通过药芯焊丝配方的设计,结合TIG焊接方法,对堆焊层的耐磨性进行了研究.结果表明,堆焊层中WC颗粒与基体形成良好的阴影保护效应,WC颗粒对基体进行保护,同时基体对WC颗粒进行有效的支撑.在相同的磨料磨损条件下,大颗粒WC堆焊层具有较好的耐磨性.同时,采用大颗粒WC的药芯焊丝焊接工艺性优异.     

氩弧熔覆制备WC颗粒增强复合涂层及其组织性能研究

采用氩弧熔覆技术,在45号钢表面制备出WC颗粒增强的耐磨复合涂层.通过光学显微镜、SEM、XRD和EDS分析了氩弧熔覆层的显微组织和相组成,并测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能.结果显示,熔覆层枝晶中弥散分布WC和W2C硬质相颗粒,出现Fe(W)固溶体和M6C型化合物,显微硬度(HV0.1)最高可达970,使基体45号钢的耐磨性能有较大提高.     

氩弧熔覆WC＋Ni3Si/Ni基复合涂层的组织与耐磨性

以Ni粉、Si粉、WC粉为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q235钢表面制备出由WC、Ni3Si增强的Ni基耐磨复合涂层.利用XRD和SEM分析了氩弧熔覆层的相组成及显微组织,并测试了氩弧熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果表明,熔覆区的组织是在Ni基体上均匀地分布着WC颗粒和Ni,Si枝晶,显微硬度最高可达1400 HV0.2;复合涂层中存在颗粒强化、细晶强化和同溶强化等多种强化作用,大幅度地提高了Q235钢的耐磨性能.     

添加碳化钨铁基合金等离子弧熔覆复合涂层的组织分析

采用预置法等离子弧熔覆技术,在Q235钢基体表面熔覆了添加50%镍包WC(碳化钨)的Fe-Cr-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.结果表明,涂层与基体为冶金结合,其中部分WC分解,剩余WC主要分布在涂层的中、底部并与涂层结合良好,最后形成以γ-Fe为基,大颗粒WC,枝晶Fe3W3C3Fe6W6C,W2C,W2C等增强的复合涂层,涂层的显微硬度可达900～1100 HV0.2.     

砂型铸造WC颗粒增强低铬铸铁基复合材料的研究

为了提高铸件表面的耐磨性，实验以低铬铸铁为基体，WC颗粒为增强体，制备出颗粒增强表面耐磨复合材料。实验结果表明：低铬铸铁基复合材料的显微组织分三层，它们依次是基体、过渡层、复合层；其硬度比高铬铸铁略低．而耐磨性却略高于高铬铸铁。     

等离子熔覆添加碳化钨的铁基合金涂层的研究

为了提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用等离子弧在Q235钢基体上熔覆添加50%镍包WC的Fe-Cr-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.结果表明:Q235钢表面经等离子熔覆形成的复合涂层中,WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC颗粒与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了涂层与WC的界面结合强度.涂层由基体组织γ-Fe枝晶,颗粒状WC、Fe3W3C、Fe6W6C、W2C等相组成,其显微硬度可达560～820HV0.2.     

WC颗粒增强铜基合金覆层用钎料的研究

研制了一种新型钢用WC颗粒增强铜基合金覆层用的CuMnNiCr多元铜基钎料,对该钎料的熔化特性、钎料组织、钎焊工艺及力学性能进行了研究,并通过优化的钎焊表面合金化工艺,在普通铸钢件表层制得了WC颗粒增强铜基合金耐磨覆层.研究结果表明,与普通的CuZnNi、CuMnNi合金钎料及NiCrBSi高温自熔合金钎料比较,CuMnNiCr多元合金钎料由于多种强化机制而具有优良的综合力学性能.此外,该钎料还具有优异的钎焊冶金特性、致密的冶金结合界面以及较高的界面结合强度.使用该钎料制备的复合覆层具有良好的综合性能.SEM,EDS及XRD分析表明:该复合覆层与钢母体结合牢固;覆层内合金基体与WC颗粒形成了冶金结合,WC的体积分数可达54%,复合覆层组织由α-Cu固溶体基体、α-Cr与MnNi弥散硬化相及WC硬质相组成.磨损实验证明,该覆层的耐磨性远优于30MnSiTi马氏体低合金钢.     

离心法制备复合材料环的组织和性能

通过离心铸造法制备了外加WC颗粒增强铁基复合材料环,研究了复合材料环表面工作层内WC颗粒分布、界面结构、基体组织和力学性能以及高速磨损性能。结果表明:采用离心铸造法制备的外加WC颗粒增强铁基复合材料环是由外部WCP/Fe-C工作层和芯部Fe-C合金层组成的复合结构,其复合材料工作层厚度约30 mm,复合材料层中WCP分布均匀,体积分数约80%,复合层硬度80～85 HRA,芯部基体组织为贝氏体、石墨和少量复合碳化物,芯部基体硬度为73～76 HRA,冲击韧性大于10J/cm2,复合材料磨损率远低于高速钢,与WC硬质合金相当。     

电子束表面合金化合成(Cr,Fe)7C3复合层耐磨性

以Fe/Cr/C粉末为添加原料,采用可控电子束旋转线扫描方式对低碳钢表面进行表面改性.通过电子束加热工艺和粉末配比的优化,在表面复合层中原位合成了(Cr,Fe)7C3.对表面复合层的显微组织及室温干滑动磨损性能进行了分析.结果表明,表面复合层中主要包含两种相,即少量的初生硬化相(Cr,Fe)7C3以及奥氏体与(Cr,Fe)7C3组成的共晶相,共晶碳化物弥散分布于奥氏体基体中,呈不连续网状组织.表面复合层与基体之间为完全冶金结合.复合层与GCr15钢球的磨损机理为磨料磨损,在室温干滑动磨损下具有优异的耐磨损性能.     

双辉等离子渗钽对TiAlN/Ta复合涂层结构和性能的影响

采用Ta层作为过渡层,通过双辉等离子渗金属（DGPSA）与射频磁控溅射（RFMS）辅助直流脉冲磁控溅射技术（DCPMS）制备TiAlN/Ta复合涂层。借助掠入射XRD、SEM、AFM、纳米压痕、划痕以及摩擦磨损测试了不同工艺制备的Ta过渡层对复合涂层的相结构、表面（截面）形貌、硬度、结合力、韧性和摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiAlN复合涂层在高偏压作用下结构致密,RFMS技术制备的Ta过渡层为柱状晶结构,复合涂层表面粗糙度较小,硬度较大而磨损稳定性和耐磨性较差;而DGPSA技术制备的Ta过渡层为纳米晶结构,复合涂层表面粗糙度较大,硬度降低但磨损稳定性与耐磨性都增强。对比发现,通过DGPSA技术制备Ta过渡层使得TiAlN/Ta复合涂层的结合力与韧性大幅度提高。     

原位生成Fe—VC0.88自润滑表面复合材料的研究

利用液态表面反应技术，在铸钢件表面原位生成5～6mm厚含有石墨和（Fe，Cr），C3的Fe－VC0．88表面复合材料。运用电子探针彼谱仪、XRD、SEM和光学显微镜等分析了表面复合材料的组织结构。性能检测结果表明，该表面复合材料具有较高的铸态硬度和非常好的耐磨性能。     

电沉积结合包埋渗制备复合涂层的高温氧化行为

为了提高铌合金的高温抗氧化性能,首先采用阴极匀速旋转电沉积法在铌合金表面制备了钼层,然后通过包埋渗硅获得硅化物复合涂层。研究了沉积态钼层和硅化物涂层的形成和微观组织结构,对比分析了有或无涂层C103合金的高温氧化行为。结果表明,阴极匀速旋转法使沉积的电流效率提高一倍多,钼层呈胞状结构、以非晶形式存在。经包埋渗硅后,生成了表层以MoSi2为主、中间层为NbSi2的复合涂层,涂层与基体结合良好。经1200 ℃氧化后,涂层试样的氧化抛物线速率常数分别为1.83×10-2 mg2cm-4h-1、8.08 mg2cm-4h-1,与之相比,裸合金的氧化抛物线速率常数则为5.87×103 mg2cm-4h-1,而且仅氧化10 h裸合金即出现了严重粉化;在高温氧化过程中,复合涂层表面生成SiO2垢层,具有优良的抗高温氧化性能。     

铸钢表面钒铬铸渗层组织及干滑动磨损性能研究

采用消失模铸渗工艺在ZG310-570表面制备了钒铬表面复合层,并考察了其显微组织、显微硬度以及干滑动磨损性能。结果表明,钒碳化物为球状和条状,铬碳化物为块状和板条状。铸渗复合层的硬度沿渗层表面到基体方向先增加后降低,在距表面1.5-2.0 mm处达到最大值。在30-90 kg载荷下,复合材料的磨损失重随着载荷的增加而增加,含V-Fe15%、Cr-Fe60%的渗剂做成的块试样耐磨性最好。复合层的磨损机制主要为磨粒磨损,ZG310-570的磨损机制为塑性变形和剥落。     

氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2复合抗氧化涂层

为了提高石墨电极的高温抗氧化性能,以钛粉和B₄C粉为原料,采用氩弧熔覆技术在石墨电极表面原位反应合成TiC-TiB₂复合涂层. 利用X射线衍射分析、蔡司电子显微镜和扫描电子显微镜对涂层的组织形貌和物相组成进行了分析,利用间歇法测试了TiC-TiB₂复合涂层的高温抗氧化性能. 结果表明,熔覆层由花瓣状的TiC颗粒和棒状的TiB₂颗粒组成,熔覆层与石墨基体热匹配性好,表面无裂纹和气孔等缺陷,且熔覆层具有良好的抗高温氧化性能,1 300℃高温氧化6 h,氧化增重率为0.546 mg/mm2·h-1.     

复合电极-混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金的研究

目的采用混粉电火花加工技术,使用超声电沉积制备的Cu-Si C复合电极加工TC4钛合金,在工作液中混入碳粉进行表面改性,以获取性能优异的加工表面。方法利用Cu-Si C复合电极和Cu电极对TC4钛合金进行成型加工。用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后工件的表面形貌和熔凝层断面形貌,并用TR200粗糙度仪测量其表面不同位置的粗糙度值。用硬度仪测量工件熔凝层的显微硬度,用X射线衍射仪对材料强化层进行物相分析。并对电极损耗进行对比分析。结果 Cu电极加工的TC4钛合金表面凹坑深且面积大,熔凝层疏松,粘合性较差。Cu-Si C复合电极加工的TC4钛合金表面放电痕迹大,深度统一,电蚀产物少,熔凝层致密好。利用X射线衍射仪、硬度测量仪和粗糙度仪对试样测量分析显示,Cu-Si C复合电极加工后,表面生成的Ti C峰相高,耐磨性好,表层显微硬度较大,约为基体的6倍,表面平均粗糙度值Ra=2.825μm。复合电极损耗比铜电极损耗降低了18%。结论两种电极加工后,TC4钛合金表面均得到改善,且使用超声电沉积Cu-Si C复合电极加工后的表面质量更好。     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。     

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。     

激光除漆对铝合金基材表面质量的影响

目的 研究激光除漆后对铝合金基材表面阳极氧化膜的损伤情况。方法 采用纳秒脉冲激光器对涂覆复合漆层的2A12铝合金表面进行激光清洗试验。采用超景深显微镜对清洗后表面形貌与横截面进行观察,利用扫描电子显微镜与能谱仪观察清洗后的微观形貌,并利用维氏硬度计对表面显微硬度进行检测。结果 选择合适的激光参数能够完全除去复合漆层,当激光功率过高或激光扫描速度较低时,会发生过度清洗现象,清洗后表面的阳极氧化膜层发生损伤,甚至被去除的情况。在激光功率为450、400 W,扫描速度为4.5 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层发生破损;在激光功率为450、400 W,扫描速度为4 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层已经被去除。在激光功率为500 W,扫描速度为5.5 mm/s,与激光功率为450 W,扫描速度为5 mm/s时,完全去除复合漆层后的阳极氧化膜层表面的平均维氏硬度分别约为211HV与242HV,在工艺参数为450 W、4.5 mm/s时,表面平均维氏硬度约为168HV。结论 在激光除漆的过程中,采用合适的激光工艺参数彻底去除漆层后,铝合金表面阳极氧化膜层的显微硬度并未受到影响。在发生过度清洗时,铝合金表面的阳极氧化膜层会发生烧蚀损伤以及弹性振动剥离。