Structure and erosion resistance of Ni60A/SiC coatting by laser cladding

1 Introduction Laser cladding is using high energy density laser beam to melt the cladding materials and makes them coagulate on the surface of the base materials. Laser cladding coating has high strength, good process property, high wear resistance, ero…     

氧乙炔喷焊NiCrBSi-WC涂层激光改性组织及性能影响

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni2.9Cr0.7Fe0.36、FeNi3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr3C2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到909HV,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni3B、Ni2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近一倍。     

热锻模表面激光熔覆Ni60–Cr3C2金属陶瓷的热物性参数研究

为了提高热锻模寿命,采用激光熔覆的方法在热锻模的近表面层W6Mo5Cr4V2上激光熔覆Ni60-Cr3C2金属陶瓷层.用扫描电镜和XRD 对熔覆层显微组织结构进行分析;用维氏硬度计测定覆层的显微硬度;用激光热常数测试仪测定覆层的比热及热导率;用动态热机械分析仪测定热膨胀系数;用高温陶瓷试验系统测定弹性模量.结果表明:涂层与基体为冶金结合,熔覆层硬度在912～1713 HV,Ni60-Cr3C2覆层的热物性参数总体与基体相比基本相当.     

45钢表面Ni20合金激光熔覆层的组织及抗高温氧化性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,研究了涂层的相组成、组织结构及抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;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,主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金熔覆层在高温氧化时形成了致密的氧化膜,因而提高了基体材料的抗高温氧化性能。     

含钇真空熔结NiCrBSi合金涂层组织结构的研究

利用电子能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了稀土Y对真空熔结NiCrBSi合金涂层化学组成和组织结构的影响。结果表明：稀土Y改变了合金涂层的化学组成、减轻了因碳钢母材中的Fe向合金涂层扩散而造成的“稀释”现象，降低了涂层的Fe含量，基本消除了NiCrBSi合金涂层中的针状相，促进了球状相的析出和细化。含稀土Y的真空熔结NiCrBSi合金涂层还析出了新的第二相Cr7C3和Ni2B。     

WC颗粒增强Ni基合金复合涂层的热处理组织变化

制备了Ni60B合金激光熔覆涂层、微米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCm)和纳米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCn),模拟干滑动磨损温升和磨损时间对激光熔覆涂层进行了100～900℃不同温度下的热处理,用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射技术等分析了原始激光熔覆涂层的组织以及在不同温度处理后涂层的组织变化,研究了仅在热的作用下,有无WC颗粒强化对涂层组织变化的影响,以及微米WC和纳米WC不同颗粒增强对镍基合金涂层组织变化的作用。分析结果表明:激光熔覆Ni60B涂层随温度上升到700℃,Cr、Fe、C元素发生扩散,碳硼化物形态变化并发生晶型转变,在900℃时才有相析出现象。WCm涂层和WCn涂层随着温度的升高,Ni基固溶体中出现W和Cr、Fe、C的脱溶,各种形态的碳化物组织将发生不同形式的转化。纳米WC的加入使得WCn涂层组织过饱和度增大,出现上述变化的温度降低。     

激光熔覆Fe-Ti-B复相涂层的组织研究

应用５ｋＷ激光器在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢基体上进行ＦｅＴｉＢ合金的激光熔覆,用金相显微镜、Ｘ射线衍射、电子探针等微观分析手段对涂层中组成相的类型和形貌进行了分析。结果发现涂层中ＴｉＢ２有针状、棒状以及颗粒状等形态。这与激光加工工艺参数有关,同时由于ＴｉＢ２的生成消除了激光熔覆ＦｅＢ合金涂层中ＦｅＢ相的偏析。     

真空高频感应熔覆Ni60-WC复合涂层的耐蚀性

在不同的WC质量分数和不同的熔融状态下,用真空高频感应熔覆法制得Ni60-WC复合涂层,分析复合涂层的化学成分和组织形貌,研究WC质量分数和熔融状态对高频感应熔覆Ni60-WC复合涂层耐蚀性的影响。结果表明:复合涂层具有优良的耐蚀性能,其中在盐酸(质量分数10%)中最大耐蚀性是Q235-A的100倍左右,在硫酸(质量分数10%)中最大耐蚀性是Q235-A的20倍左右。在同种腐蚀溶液中的复合涂层材料耐蚀性一般随着WC质量分数的增加而降低。刚熔状态比过熔状态耐蚀性能要好,这是由于合金粉末中含有耐腐蚀元素Ni、Cr等,提高了涂层的耐蚀性。但随着熔烧时间的延长,涂层与基体之间产生扩散,涂层中Fe元素质量分数增加,腐蚀元素Ni、Cr的质量分数相对减少,导致涂层的耐蚀性降低。     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

Laser cladding of Ni-based alloy on stainless steel

The coatings on a stainless steel substrate were conducted by laser cladding of Ni-based alloy, using a 5 kW continuous wave CO2 flow transverse laser. SEM, EDX and X-ray diffraction were used to analyze the microstructure and constituent phases of the obtained coatings by laser cladding with direct injection of the powder into the melt pool. Solidification planar, cellular and dendrite structures were observed in Ni-based alloy coating. There exists an optimum metallurgical bond between Ni-based laser cladding layer and the base material. The high hardness of the Ni-based alloy coating is attributed to the presence of M7C3-type carbides (essentially chromium-riched carbide) dispersed in the γ(Ni,Fe) phase matrix.     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

B4C对激光熔覆钴基合金涂层组织与耐磨性的影响

运用5kWcO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金涂层(C065)及Co基合金中添加20％B4C(体积分数)的复合涂层(B4C／Co),研究了B4C对熔覆层组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明,两种熔覆涂层均为树状枝晶生长的亚共晶组织。C055涂层主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织1与(Cr,Fe)7C3组成;B4C／Co涂层主要由γ-Co,Cr7C3,Cr23c6,CrB2和Fe23(C,B)6组成,添加的B4C粒子在熔覆过程中全部熔解,但B4C／Co涂层组织与C055相比明显细化。B4C／Co涂层的显微硬度及耐磨性比Co65涂层都明显提高,并分析了涂层的强化机理。     

扫描速度对激光熔覆Ni基涂层组织性能的影响

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床对40Cr钢进行熔覆处理,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层组织及性能进行研究.结果表明:熔覆层由熔覆区(CZ)、结合区(BZ)和基底热影响区(HAZ)三部分组成.对应的组织分别为:细小的树枝晶与等轴晶、平面晶与树枝晶、针状马氏体;随扫描速度增加,熔覆层组织变得细小均匀,硬化层深加深,显微硬度、耐磨性、耐蚀性增加;激光熔覆后的硬度、耐磨性、耐蚀性都有很大提高,其最大值分别约为基体的4、4.3、30倍.     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

低碳钢表面激光熔覆层与热喷涂层组织与性能对比

利用CO2激光器在Q235低碳钢表面激光熔覆了Ni25合金涂层。用扫描电镜、显微硬度计对熔覆层的微观组织、显微硬度进行了测定与分析。结果表明：激光熔覆层质量良好,基本无裂纹、气孔等缺陷,覆层中存在着大量的树枝晶,与基体之间为冶金结合,结合强度高;而热喷涂层质量不好,存在明显的孔洞和间隙,与基体之间为机械结合,结合力微弱;经过激光重熔之后覆层的硬度明显高于喷涂层的硬度,且2种覆层的硬度均比基体的硬度要高。     

原位生成 WC-B4C 增强镍基激光熔覆层及其性能研究

目的通过激光熔覆技术,在Q235钢表面原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层。方法以WO3,B2O3,C和Ni60混合粉末为预涂原料,采用激光熔覆技术原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析,研究其摩擦磨损性能。结果采用合适的工艺参数,通过原位生成WC-B4C形成的增强镍基涂层形貌良好,与基材呈现较好的冶金结合。熔覆层平均硬度1200HV0.3,摩擦磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3。结论熔覆层硬度较高,耐磨性很好。大量原位生成的WC-B4C增强相及其均匀分布是熔覆层硬度和耐磨性提高的原因。     

Surface Characterization and Mechanical Properties’ Evaluation of Boride-Dispersed Nickel-Based Coatings Deposited on Copper Through Thermal Spray Routes

The present study concerns understanding the microstructures and wear resistance of nickel-based alloy (Ni 68.4, Cr 17, B 3.9, Si 4.9, and Fe 5.8) coatings on copper developed by flame spraying and high-velocity oxy-fuel (HVOF) coating techniques. The microstructure of flame spray deposition consists of predominantly equiaxed ??-Ni grains, refined Ni₃B precipitates, and Ni2.9Cr0.7Fe0.36 phase. On the other hand, HVOF spray deposition reduces the porosity content significantly in the presence of very fine (with average precipitate size varying from ??m to nm range) borides (chromium boride, Cr₂B; and nickel boride, Ni₃B) in ??-Ni matrix. The microhardness of the HVOF-sprayed and flame-sprayed surfaces were improved to 935?VHN and 251?VHN, respectively as compared with 82?VHN of the as-received substrate. Wear resistance property against WC indenter was also improved in deposited layers with a maximum improvement in HVOF spray deposition. The mechanism of wear was investigated.     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。