激光熔覆Stellite 6合金涂层的组织和耐腐蚀性能研究

采用半导体激光器在H13钢基体表面制备了Stellite 6钴基合金涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电化学工作站研究了不同激光功率下涂层的物相组成、显微组织及电化学腐蚀行为。结果表明,激光功率对涂层的物相组成没有明显影响,涂层均由γ-Co、CoC_X和Cr₇C₃相组成。随着激光功率的增大,涂层由柱状晶和少量树枝晶的混合组织,转变为细小均匀的等轴晶,再至粗大的柱状树枝晶。不同激光功率下Stellite 6涂层在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的自腐蚀电位均高于H13钢,而腐蚀电流密度均低于H13钢,且激光功率为3 000 W时涂层具有最佳的耐腐蚀性能。电化学阻抗谱规律与极化曲线保持一致,表明了激光熔覆Stellite 6合金涂层可以有效提高H13钢的耐腐蚀性能。     

烧结熔覆钢表面镍基合金涂层的组织和性能

采用Ni25、Ni45、Ni60合金粉末通过烧结熔覆法在45钢表面制备出不同成分的镍基合金涂层。通过金相显微镜观察和X射线衍射分析等手段对合金涂层的组织形貌、相组成和界面结构进行研究,并对涂层显微硬度进行了测试。结果表明:通过烧结熔覆可以在45钢表面获得较为致密的镍基合金涂层。Ni25合金涂层组织主要为比较粗大的γ-(Ni, Fe)奥氏体以及少量的Cr₂₃C₆碳化物相;Ni45和Ni60合金涂层中除了γ-(Ni, Fe)奥氏体和Cr₂₃C₆碳化物之外,还出现了CrB硼化物。不同成分镍基合金涂层与45钢基体在界面处均形成了良好的冶金结合。当烧结温度1100 ℃、保温时间15 min时,涂层微观组织致密,硬质相颗粒尺寸较小,分布均匀。Ni60合金涂层的硬度最高,约为HV 735;Ni45合金涂层次之,约为HV 534;Ni25合金涂层硬度最低,只有HV 236。     

物流机器人铝合金机械臂的表面强化与力学性能研究

为提高物流机器人机械臂用铝合金的硬度和拉伸性能,单道熔覆WC-Ni涂层对比分析熔覆层的形貌和硬度,并在拉伸棒表面进行多道熔覆制备拉伸试样。结果显示,随着激光功率的增大,单道熔覆层高度先增大后减小,熔池深度增大,熔覆层宽度增大,稀释率先减小后增大,当激光功率为1.0 kW时单道熔覆层稀释率达到最小,与基体结合强度达到最大,冶金结合效果较优。熔覆层有新相W₂C、NiAl、Ni₃Al、M₇C₃、M₂₃C₆生成,熔覆层顶部由胞状晶组成,中部存在大量WC颗粒和M₇C₃、M₂₃C₆析出相,结合区主要由具有方向性的树枝晶组成。单道熔覆层HV硬度先增大后减小,最大值为960.6,多道抗拉强度为313 MPa,延伸率为1.3%,相比于基体分别提高了21.8%和降低了27.8%,多道熔覆层与基体之间的拉伸断口较平坦。      

两种工艺下碳化钨在镍基自熔合金涂层中的性能研究

本文研究了激光熔覆和火焰喷焊的工艺条件下,两种混合型镍基碳化钨涂层中碳化钨的组织形貌变化,分析碳化钨分解和扩散机理。结果表明:激光熔覆工艺更容易促进碳化钨溶解,并在周围析出η相,从而导致涂层硬度低于火焰喷焊工艺。     

合金添加剂对WC基硬质合金氧化行为及其关联特性的影响

为了同步改善合金的高温抗氧化性能及物理与力学性能,设计WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1CeO₂和WC-12Co-1CeO₂等4组WC基硬质合金,分别对应1^#～4^#合金,对比研究合金的微观结构、物理与力学性能和700℃连续16 h的氧化行为。结果表明,CeO₂弥散相的存在不会导致WC基硬质合金强度降低,合金硬度遵循复合材料硬度及晶粒度和各相体积分数的耦合作用规律。4组合金中,4^#合金的硬度最高,其次为2^#合金,Co、Ni黏结金属对硬质合金硬度的影响显著。Cr₃C₂和CeO₂添加剂均可显著改善700℃下合金的抗氧化性能,但Cr₃C₂的改善效果明显优于CeO₂。在WC基硬质合金中添加适量的Cr₃C...     

Cr3C2含量对热压烧结WC基硬质合金材料微观组织和力学性能的影响

为了研制高强度高硬度的硬质合金刀具材料,本文采用真空热压烧结技术制备Cr₃C₂含量不同的WC基硬质合金。通过XRD、SEM、EDS等分析手段研究其物相组成及微观形貌,探究Cr₃C₂含量对WC基硬质合金力学性能和微观组织的影响规律。结果表明：在WC-Co硬质合金中添加适量Cr₃C₂可有效抑制WC晶粒异常长大,提高晶粒均匀度,减少微观组织缺陷,进而改善其综合力学性能。随Cr₃C₂含量增加,合金的硬度和抗弯强度先升高后降低,断裂韧性先降低后升高。当Cr₃C₂的质量分数为0.4%时,WC基硬质合金综合力学性能最佳,硬度(HV)达到20.97 GPa,抗弯强度为1 584 MPa,断裂韧性为10.92 MPa·m^1/2,其中硬度大幅提高对于硬质合金材料用作切削刀具具有重要意义。     

等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究

利用等离子表面熔覆工艺,在钢基表面获得了与基体呈冶金结合的镍基合金涂层、镍基+镍包碳化钨等涂层。利用光学电镜、扫描电镜以及能谱分析了上述涂层的组织及成分;采用维氏硬度计测定了涂层的维氏硬度;并比较了上述几种涂层的磨损性能。试验结果表明:等离子熔覆Ni基+30%镍包碳化钨的组织及性能优于其它涂层。     

TiC含量对激光熔覆TiC增强双相不锈钢复合涂层性能的影响

采用激光熔覆技术在40 Cr Ni Mo基材上制备了TiC增强双相不锈钢复合熔覆层,熔覆层物相主要由奥氏体、马氏体、M₇C₃型碳化物和TiC组成。其中M₇C₃型碳化物主要包括Fe₇C₃、Cr₇C₃或者(Fe、Cr)₇C₃三种,TiC按尺寸可分为熔解后析出的微米级TiC以及粗大的未熔TiC颗粒。析出的TiC颗粒为方块状,随着TiC添加量增加,呈花瓣状长大。未熔TiC颗粒与基材形成了扩散界面,具有很好的界面结合性。当加入30 wt.%TiC时,熔覆层具有最好的耐磨性,硬度可达55.26 HRC,磨损体积为2.54×10^-2 mm³,耐磨性是基材的3.37倍。     

铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固及析出热力学模拟

利用Thermo-Calc(TC)热力学计算软件以及专业的TCNI10镍基数据库，针对铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固与冷却过程的相变路径以及两种材质的主要合金元素，对各自平衡体系的垂直截面相图的影响分别展开计算分析。计算结果表明：铸造镍基合金CW12MW平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+M₆C→γ+M₆C→γ+M₆C+σ→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆+μ→γ+σ+M₂₃C₆+μ，其平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ相与μ相，最大相摩尔分数分别为0.27与0.003 7,Cr、Mo及W元素主要促进σ及μ相的形成与稳定；铸造镍基合金CW6MC平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+γ′-Ni₃(Al,Ti)→γ+γ′-Ni₃(Al...     

Cr3 C2含量对Cr3 C2/Ni3 Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热等静压法制备Ni₃Al合金和Cr₃C₂含量不同的Ni₃Al基复合耐磨材料,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,系统地研究Cr₃C₂含量对材料组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中,Cr₃C₂颗粒与Ni₃Al颗粒之间发生互扩散作用,使部分Cr₃C₂颗粒转变为M₇C₃（M=Cr,Fe,Ni）结构;在特定的摩擦磨损条件下,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能显著提高,达到了Ni₃Al合金耐磨性能的4~10倍.此外,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例的增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料对对磨盘的切削、刮擦作用减弱,对磨盘的磨损量减少.      

Cr_3C_2-25NiCr对铁基激光熔覆层微观组织与性能的影响

利用同步送粉的激光熔覆技术,以铁基激光熔覆粉和Cr3C2-25NiCr为原料在中碳钢基材上制备耐磨熔覆层。通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、显微硬度计等分析检测手段和冲蚀试验,研究了Cr3C2-25NiCr颗粒尺寸对熔覆层组织结构、硬度、耐冲蚀磨损性能的影响。结果表明：添加小颗粒Cr3C2-25NiCr后熔覆层的显微硬度约提高25%,冲蚀失重降低约50%;添加大颗粒Cr3C2-25NiCr后熔覆层的显微硬度约提高50%,冲蚀失重降低约60%。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析

为了探讨Cr₃C₂强化相提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性的机制, 本文采用热等静压技术制备了Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料, 借助纳米压痕仪对Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征, 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能, 并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明, Cr₃C₂的添加提高了复合材料基体的硬度, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的, 呈现出梯度变化, 有利于提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下, Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能.Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.      

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe,Cr）₂C、MoC、Cr₇C₃类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）₃C、Mo₂C和Cr₂₃C₆类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.      

HVAF喷涂La2O3改性WC-20Cr3C2-11NiMo涂层的耐磨耐蚀性能

为进一步提升高质量WC涂层的耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性。采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)在0Cr13Ni5Mo基体上制备稀土La₂O₃改性WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层。通过显微硬度测试、平面孔隙测试、摩擦磨损实验、电化学实验和模拟海水超声波气蚀实验,测试涂层的显微硬度、孔隙率、摩擦因数、摩擦磨损性能、耐海水腐蚀性能和耐海水气蚀性能,分析La₂O₃对WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,改性后的涂层显微硬度提升到1400 HV0.2左右,平均孔隙率降低约48.6%;涂层磨损质量降低约33%,摩擦因数降低约30%,摩擦磨损表面微凹坑和微裂纹明显减少;电化学自腐蚀电位明显右移,电化学自腐蚀电流密度明显减小;涂层的气蚀质量损失减少约20%,气蚀坑洞明显减少和变小。HVAF喷涂La₂O₃改性后的WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层硬度略微提升,致密性、耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性得到明显提升,除表面疲劳磨损外,表面摩擦磨损机理从严重磨粒磨损转变为轻微磨粒磨损,气蚀机理主要为流体冲击波侵蚀。     

Y2O3对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及力学性能的影响

利用激光熔覆技术在Q235钢基体表面分别制备出添加不同质量分数Y₂O₃的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:AlCoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构（FCC）和体心立方结构（BCC）两相构成;随着Y₂O₃质量分数的提高,其体心立方结构相体积分数增加,而面心立方结构相的体积分数变化呈相反趋势。AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织由等轴晶构成,加入Y₂O₃后,促进了熔池流动,使气孔逐渐消失,致密性提高,晶粒明显细化。添加质量分数5%Y₂O₃的涂层组织呈树枝晶状,形成弥散分布的YAl₂和Y₂O₃相;涂层的显微硬度可达HV 350,约为AlCoCrFeNi高熵合金涂层硬度的2倍,强化效果明显。Y₂O₃的添加有利于促进涂层中体心立方相的形成和YAl₂相的析出,能有效提高高熵合金涂层的硬度及耐磨性能。     

Ceramic-Metal Composite Coating by Laser Cladding

Ｃｅｒａｍｉｃ－ＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏａｔｉｎｇｂｙＬａｓｅｒＣｌａｄｄｉｎｇＷａｎｇＰｅｎｇｚｈｕ；ＱｕＪｉｎｘｉｎｇ；ＳｈａｏＨｅｓｈｅｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｃｅｒａｍｉｃｓ（ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ，ｂｏｒｏ...     

铝基TiC–TiB2自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

以Ti粉、石墨粉、B₄C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene, PTFE)为原料, 采用反应熔覆技术, 结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法, 在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB₂复合涂层, 研究了固溶温度对基体和TiC-TiB₂涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响, 为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明: Ti-C-B₄C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K, 自蔓延高温合成反应可自发进行; 通过真空消失模铸造ZL205A铝合金, 引发自蔓延高温合成反应, 在基体表面可形成TiC-TiB 2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB₂复合涂层表现出良好的热稳定性, 硬度为HB 285, 20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg, 相对减少了90%, 大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。