类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒,采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni0)复合涂层,研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与镍基合金(Ni0)、碳化钨增强镍基合金(Ni0+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni0+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明,WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中,镍基合金主要由基体相γ-Ni,铬化物硬质相CrB、Cr7C3、Cr23C6和共晶相Ni3B、Ni3Si构成;WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能,类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层;在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下,复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。     

钎焊WC-Ni基复合涂层的耐腐蚀性能

钎焊法制备WC复合涂层可以克服热喷涂层的许多缺点,但目前对其在中性NaCl介质中的腐蚀行为研究不多。在碳钢表面真空钎焊制备了WC-Ni复合涂层,采用X射线衍射(XRD)分析了WC-Ni复合涂层表面的物相;通过动电位极化曲线考察了其在3%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为;通过场发射扫描电镜(FEGSEM)结合EDX能谱仪观察了不同极化电位处理的涂层的表面形貌和化学组成;采用电感耦合等离子体发射光谱分析了不同极化电位下溶解的金属离子浓度。结果表明:钎焊WC-Ni复合涂层主要是由WC,Ni,NiW,Ni2W4C,Cr3NiB6等物相组成,没有W2C等脆性相;阳极极化曲线上出现2个电流密度平台,分别对应Ni,Cr的氧化物膜的形成和W氧化形成WO3膜层,低电位时主要存在Ni的活性溶解,高电位时同时存在Ni,Cr,W等元素的活性溶解;该涂层耐腐蚀性能较好,硬质相WC的脱落减少,耐磨性提高。     

激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究

目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道.为此,利用激光熔覆技术制备了NiCrMo涂层,以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照,通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析,研究了室温～800℃下2种镍基合金涂层的主要磨损机理.结果 表明:NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的γ-Ni固溶体形成的细小树枝晶组成.NiCrBSi合金涂层中较多含量的B、Si和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni-B-Si共晶组织的形式分布于γ-Ni固溶体中.在室温～400℃时,NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形,NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑性变形能力,因而表现出更优异的耐磨性.当温度超过400℃时,Cr7C3硬质相和Fe2O3的疲劳脱落形成的硬质颗粒加剧了对氧化膜的切削破坏,导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损,而NiCrMo合金涂层磨痕表面大量的金属氧化物以及NiMoO4复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用,因此具有更好的高温耐磨性.     

激光熔覆制备Ni60−WC−Co复合涂层工艺与性能研究

目的 提高机械设备用06Cr19Ni10钢的性能,采用激光熔覆制备Ni60?WC?Co复合涂层。方法 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验仪,研究了不同激光功率对复合涂层的微观形貌、硬度和耐磨性的影响。结果 随着激光功率增大,复合涂层与基体之间紧密结合,致密均匀,球形WC颗粒均匀分布于复合涂层中,硬度、磨损量均先增大后减小;当激光功率过大时,复合涂层中WC颗粒增多,且部分WC颗粒发生热分解,生成的气体产生气孔。复合涂层物相主要由WC、W2C、γ?Ni、FeNi3、FeCr0.29Ni0.16C0.06、CoCx、Co3B2等相组成,复合涂层由顶部的树枝晶、中部的等轴晶和底部的柱状晶组成;当激光功率为1.5 kW时,硬度最高,磨损量最小,耐磨性最佳,磨损表面无明显磨损沟槽,主要呈磨粒磨损。结论 最优激光功率为1.5 kW,在此工艺下制备的Ni60?WC?Co复合涂层,可以提高机械设备用06Cr19Ni10钢的硬度和耐磨性。     

40Cr钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层与苜蓿草粉之间的摩擦学特性

在橡胶轮磨料磨损实验机上考察了40Cr钢基体上离子氮化与离子镀TiN复合涂层在苜蓿草粉软磨料下的摩擦学特性。采用划痕法测定了涂层的结合力,利用XRD分析了涂层的相结构,应用扫描电子显微镜观察分析了涂层磨损表面形貌和磨损机理。结果表明:离子氮化与离子镀TiN复合涂层的膜基结合力和硬度均高于TiN涂层;其对于苜蓿草粉软磨料的耐磨性也高于TiN涂层和渗氮层;离子氮化过渡层能显著提高TiN涂层的膜基结合力并改善薄膜的韧性;涂层能有效限制硬质颗粒对基体的压嵌和切削。涂层在苜蓿草粉软磨料下的磨损机制既包括硬质颗粒磨料条件下的切削磨损,也包括软磨料条件下的多次塑性变形和周期疲劳磨损。涂层硬度和韧性的共增可以提高其对软磨料的耐磨性。     

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的高温摩擦磨损特性

采用滑动磨损试验方法研究在室温至650℃温度下高速电弧喷涂Fe—A1／WC金属间化合物复合涂层与Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损特性，并探讨复合涂层的高温摩擦磨损机理。结果表明，随着试验温度的升高，Fe—Al／WC复合涂层的摩擦系数降低，而磨损率仍保持在较低的水平。高温下复合涂层滑动摩擦系数降低的主要原因是由于磨损面发生摩擦氧化反应而形成的起到固体润滑的作用氧化物保护层。剥层磨损是Fe—Al／WC复合涂层高温磨损的主要机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度，能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂，从而使复合涂层表现出优异的高温耐磨性。650℃时Fe—Al／WC复合涂层的磨损率有所提高，这可能与高温下涂层表面WC颗粒的氧化和脱碳分解有关。     

冷喷涂Ti/WC复合涂层的组织与耐磨性研究

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与表征。结果表明,与Ti6Al4V基体的磨损率(4.06×10^-7 mm³/(N·m))相比,复合涂层的磨损率降低了一个数量级,表现出优异的耐磨性。此外,涂层内WC含量的增加,提高了涂层的显微硬度,涂层的耐磨性也随之提升。在磨损轨迹表面,由TiO₂、WO₃以及WC碎片构成的摩擦膜能够有效避免磨球与涂层表面的直接接触,从而降低磨损程度。因此,冷喷涂Ti/WC复合涂层在钛合金磨损防护方面具有一定的应用前景。     

铸铁表面激光熔敷镍基合金涂层的耐磨性研究

为了提高铸铁的耐磨性，以35％WC和不含WC的镍基合金粉末为原料对铸铁表面进行激光熔敷处理，利用XRD、SEM、TEM等技术分析了涂层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的耐磨性和硬度．结果表明：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由珠光体 片状石墨组织转化为不同粗细的针状马氏体与残余奥氏体组织；熔敷层的耐磨性和硬度明显提高，且添加35％WC硬质颗粒的熔敷层硬度最高值不在最表层，而在距表面约0．2mm处；合金涂层在磨损机制下表现为犁沟切削、微切削以及硬相质点的剥落，不同基体划痕形式不同。     

冷喷涂制备锡青铜/准晶复合涂层的微观结构及其摩擦学行为

利用冷喷涂技术制备锡青铜以及锡青铜/准晶复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度计等分析涂层的微观组织与微观硬度,对所制备的涂层进行干摩擦实验,并依据磨痕形貌分析主要磨损机理。研究准晶颗粒作为强化相粒子对于涂层的微观结构及摩擦行为的影响。结果表明:冷喷涂混合粉末所制备复合涂层表现出较高的致密度与微观硬度,硬质准晶颗粒表现出相对较低的沉积效率,复合涂层相对于纯青铜涂层具有稍低的摩擦因数与较高的磨损率,颗粒磨损对复合涂层的摩擦行为起主要作用。     

WC含量对真空熔覆镍基合金涂层组织及性能的影响

为了强化45钢表面性能,在45钢表面于1 225℃下通过真空熔覆制备了WC颗粒增强的镍基合金涂层,利用SEM观察了熔覆层组织形貌,结合EDS分析了各元素扩散情况及WC含量对过渡层结合情况的影响,通过硬度测试和磨损试验,研究了不同WC含量对熔覆层性能的影响。结果表明:熔覆过程中元素互扩散使母材与熔覆层达到冶金结合,同时WC颗粒发生沉降;当WC含量低于20%时,WC颗粒偏聚在母材过渡层附近,且颗粒越大,越靠近母材侧;随着WC含量逐渐增加,颗粒之间相互支撑形成骨架可减少沉降,使分布逐渐趋于均匀,但当WC含量过多时,WC聚集形成熔池使熔覆层中气孔率提高;WC含量达到40%时,出现大量分布在WC颗粒之间或周围的空洞,同时,WC的加入可大大提高材料的耐磨性;当WC含量为30%时,平均磨损失重约为21.5 mg,仅为母材的15%左右。将WC颗粒增强的镍基合金熔覆于45钢表面,在保证母材基本性能的同时可显著提高45钢的表面硬度及耐磨性。加入30%WC既能保证涂层与母材良好的冶金结合,又能显著提高其表面耐磨性,具有一定的研究价值。     

Nb对激光熔覆MoFeCrTiWAlNb_x高熔点高熵合金组织与性能的影响

为了获得高性能的涂层材料,采用激光熔覆技术,在W_6Mo_5Cr_4V_2AlA工具钢表面制备MoFeCrTiWAlNb_x(x=1,1.5,2,2.5,3)高熔点高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计和摩擦磨损试验机等测试手段,研究了Nb对激光熔覆MoFeCrTiWAlNb_x高熵合金涂层组织与性能的影响。结果表明,涂层主要由BCC相、MC相和少量拉弗斯相组成,包括先共晶组织和共晶组织。随着Nb含量的增加,先共晶碳化物数量减少、尺寸增加,呈现不规则颗粒状变化。共晶组织的体积分数逐渐增大,共晶组织中BCC相逐渐增多而(MC)_e相逐渐减少,共晶组织形貌也逐渐由不规则块状小颗粒+棒状枝晶变为大块状颗粒+网状枝晶;涂层硬度逐渐下降,耐磨性逐渐上升,涂层磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主。     

工艺参数对Ni包WC爆炸喷涂涂层组织与耐磨性能的影响

采用不同的爆炸喷涂工艺参数制备了Ni包WC涂层，用扫描电镜观察了不同工艺参数下的涂层组织与磨损面形貌，分析了工艺参数对涂层组织形貌及耐磨性的影响，结果表明，当比值O2／C2H2=2时，可获得致密的涂层，涂层的耐磨性能较高，其它条件下的涂层由于组织较疏松，WC颗粒在滑动摩擦时容易脱落而造成较大的磨损量。     

不同碳化钨含量对等离子弧熔覆镍基碳化钨涂层组织及性能的影响

采用等离子弧粉末熔覆技术在Q345钢表面熔覆镍基碳化钨涂层,研究了粉末中不同碳化钨含量对镍基碳化钨熔覆层组织及性能的影响.借助光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪分析镍基碳化钨熔覆层的组织形貌,用显微硬度计和摩擦磨损实验机分别测量镍基碳化钨熔覆层的硬度和耐磨性.结果表明:镍基碳化钨熔覆层与基层之间呈冶金结合,涂层表面无气孔缺陷.镍基碳化钨涂层组织主要由碳化钨颗粒和镍基粘结相构成,碳化钨是WC和W2 C,镍基粘结相中包含SiC、Cr23 C6 、Ni3 Si、γ-Ni等物相.随着粉末中碳化钨含量从15% (质量分数,下同)增加至50% ,熔覆涂层组织中硬质相数量增多,其硬度和耐磨性显著提高.当碳化钨含量为50%时,熔覆涂层硬度高达1 024HV10且耐磨性最好.     

锻造对RE-WC-钢复合材料组织与耐磨性的影响

为了研究锻造对电冶重熔稀土-WC-钢复合材料耐磨性的影响,对电冶重熔稀土-WC-钢复合材料锻造后经适当热处理,利用MM-200磨损试验机测试合金锻造前后和锻后不同热处理工艺下的摩擦磨损特性和力学性能,利用光学显微分析技术、SEM技术分析了磨损前后合金组织、摩擦面形貌及其磨损机理.结果表明:锻造使RE-WC-钢基合金冲击韧性明显提高,硬质相桥接减少,摩擦表面硬质相剥落减小,合金的耐磨性明显提高;锻后1150℃加热淬火、150℃×2 h回火后合金耐磨性最好.     

硬质涂层与钛合金的摩擦磨损性能研究北大核心CSCD

采用c-ARC+多弧离子镀技术在硬质合金YG8上制备了表面层分别为Ti33Al67N、Ti50Al50N和Cr30Al70lN的涂层,研究了以上涂层与TC4钛合金间的摩擦磨损行为,利用扫描电镜、电子能谱仪、显微硬度仪、划痕仪等对涂层性能及表面形貌、磨痕形貌及成分进行了表征。试验结果表明:与TC4合金摩擦时,硬质涂层最主要的磨损失效是局部撕裂,撕裂破坏程度则由涂抹的钛合金同接触物资形成的粘着节点的强度来决定。低载荷下,表面为高铝含量的Ti33Al67N涂层同TC4合金对磨时表现较佳,优于表面为中铝含量的Ti50Al50N涂层和Cr30Al70N涂层,而在高载荷下,则表面为Cr30Al70N的涂层的耐磨性较佳。     

高铬自熔合金喷焊涂层磨损特性研究

采用喷焊技术在低碳钢表面获得几种合金涂层。对涂层的形貌、组织、硬质相等进行了分析。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损实验机等对喷焊熔覆层显微组织、化学成分、相结构、显微硬度和摩擦磨损性能进行了研究。与国外耐磨材料在相同的磨损条件下进行磨损对比试验。结果表明，制备的合金涂层具有较高的硬度，达到HRC58，其相对耐磨性提高了1．18－4．71倍。     

AZ91及AZ91-Y合金复合干摩擦性能的对比

为了探究AZ91镁合金的复合干摩擦行为,以未淬火45钢为摩擦副,在不同载荷下(100,200,300 N),开展AZ91及Y含量为1.0%(质量分数)合金的复合干摩擦实验。采用OM,XRD,SEM等观察合金的磨损形貌并分析磨损机理。结果表明:增加法向载荷,两试样复合磨损率线性增加但摩擦因数却逐渐减小;Al 2Y硬质颗粒可细化晶粒、弱化相界面开裂倾向以提高AZ91-Y合金耐磨性。100,300 N法向载荷下,AZ91-Y合金主要磨损机制分别为磨粒磨损和剥离磨损,与基体(AZ91)一致,其磨损率分别降低了21.7%和5.9%。     

冷喷涂WC-Co涂层的组织结构和性能研究

以微米WC-12Co、纳米WC-17Co和WC-23Co三种团聚烧结粉末为原料,进行冷喷涂沉积涂层实验,通过扫描电镜、X射线衍射仪分别分析了涂层的组织结构和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性,并通过销-盘磨损实验测定了涂层的耐磨损性能.实验表明,三种粉末所沉积的WC-Co涂层均具有致密的组织结构,涂层保持与原始粉末相同的相结构,黏结相Co由于强烈塑性变形发生了同素异构转变,涂层组织无传统层状结构,WC硬质相发生了局部流动和再分布.对于纳米WC-Co涂层,随着黏结相含量增加,涂层硬度和弹性模量降低、断裂韧性增加,相对于316L不锈钢,冷喷涂WC-Co涂层表现出了优异的耐磨损性能,涂层磨损失效机理主要为磨粒对涂层的切削作用.     

陶瓷颗粒增强镍合金复合涂层冲蚀磨损的试验研究

以WC,ZrO₂,Cr₂O₃和Al₂O₃陶瓷颗粒为增强相,镍合金粉末为基体,运用等离子喷涂技术制备四种陶瓷/镍合金复合涂层。采用冲蚀磨损试验机和正交试验方法,进行陶瓷颗粒相浓度、磨粒粒度、冲蚀角和速度对陶瓷颗粒/镍合金复合涂层抗冲蚀磨损性能影响的试验研究。采用表面形状测量仪对陶瓷颗粒/镍合金复合涂层磨损表面形貌进行测量和分析。试验结果得到WC,ZrO₂,Cr₂O₃和Al₂O₃四种陶瓷颗粒/镍合金复合涂层冲蚀磨损率的经验关联式。     

钢表面颗粒增强熔覆层的组织和性能

采用预置法在45号钢表面制备WC颗粒增强熔覆层,研究了熔覆层的组织和性能,并与淬火态Cr12MoV(59HRC)的耐磨性能进行比较,分析磨损机理并讨论WC颗粒的磨损现象。结果表明:熔覆层与基材之间结合良好并形成界面反应层;熔覆层组织分布均匀,表面弥散分布着大量WC颗粒;熔覆层的平均硬度比基材的高,耐磨性是基材45号钢的18倍,是淬火态Cr12MoV的2倍;在磨损实验中熔覆层的增强颗粒WC出现罕见的表面磨平和脆性脱落现象。