Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

等离子钴基熔覆层的组织和性能研究

等离子熔覆技术是采用等离子束为热源,在金属表面获得优异的耐磨、耐蚀、耐冲击等性能的新型材料表面改性技术。本工作对低碳马氏体钢表面进行等离子熔覆处理,研究钴基合金熔覆层的显微硬度、金相组织。研究结果表明:钴基合金熔覆层的硬度达942HV。熔覆层组织主要由树枝晶和孢状晶粒组成,熔覆层与基体界面结合良好,无裂纹。     

等离子束熔覆铁基合金涂层的组织与性能研究

利用等离子熔覆技术,在钢基体表面熔覆了一层铁基合金,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的涂层;采用金相显微镜对熔覆层的组织进行观察,发现熔覆层整体组织由柱状树枝晶向等轴晶转变,无气孔、夹杂,其中枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;利用显微硬度计分析表明,熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体呈梯度分布;磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性是淬火45钢的2.56倍.     

熔覆电流对Inconel 625涂层组织与性能的影响

为了提高合金钢表面熔覆镍基合金涂层的质量,研究工艺参数对镍基合金涂层性能的影响,采用等离子熔覆技术制备Inconel 625涂层,利用金相显微镜、XRD观察并测试涂层的显微组织形貌与物相组成,采用电化学方法、显微硬度测试以及摩擦磨损试验研究了熔覆电流对涂层耐蚀性能和耐磨性能的影响规律。结果表明：熔覆电流改变了Inconel 625涂层的组织形貌和γ-Ni相不同晶面的择优倾向,当熔覆电流为80 A时获得组织细小、结构致密、(111)晶面择优生长的镍基合金涂层;与熔覆电流分别为60,70,90 A条件下制备的涂层相比,该涂层的腐蚀倾向最小,腐蚀速率最低,钝化区间最大,耐蚀性能优异;Inconel 625涂层的显微硬度值显著大于基体,当熔覆电流为80 A时涂层的显微硬度值最大,约为基体的1.89倍,耐磨性能最佳。     

45钢表面Ni基激光熔覆层的耐蚀性能

为改善45钢表面的力学性能和耐蚀性,在相同功率下采用不同扫描速率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni35A)复合涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀测试系统对熔覆试样进行组织形貌、相组成、显微硬度和耐蚀性能分析。结果表明:熔覆试样由熔覆层、结合区和基体3部分组成;熔覆层组织细密并与基体冶金结合,扫描速率过大时易形成裂纹;熔覆层主要由FeNi3和Ni3B相组成,不同速率所得熔覆层显微硬度均超过400 HV;扫描速率为500 mm/min时熔覆试样自腐蚀电位提高了40 mV。     

碳弧熔覆工艺对熔覆层组织及性能的影响

为获得高硬度、高耐磨性的表面合金层,将镍基自熔合金粉末预先涂覆在Q235钢表面,利用碳弧热源进行熔覆制备熔覆层。通过金相显微镜、硬度计及磨粒磨损试验机对熔覆层表面的组织及性能进行测试,研究焊接电流和涂覆层厚度对熔覆层组织和性能的影响。结果表明:焊接电流相同,增加涂覆层厚度,熔覆层的表面硬度和耐磨性呈现先增加后降低的趋势;涂覆层较薄时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而下降,涂覆层较厚时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而呈上升趋势;当涂覆层厚为4 mm,焊接电流为200 A时,组织为镍基固溶体加共晶物,共晶组织为镍基固溶体与多种碳化物、硼化物共晶,硬度最高,为54.3 HRC,耐磨性最好。     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

H13钢表面铁基、钴基熔覆层的组织与冲击韧性

为促进激光熔覆技术在热作模具钢常见缺陷修复上的应用,采用铁基、钴基粉末对热作模具常用材料H13钢常见缺陷进行激光熔覆修复,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摆锤冲击试验机,对比分析了基材及2种熔覆试样的组织形貌、显微硬度和冲击韧性。结果表明:铁基熔覆层由白色网状树枝晶、黑色晶间碳化物、回火马氏体、残余奥氏体组成;钴基熔覆层由Co-Cr固溶体枝晶和共晶组织组成;铁基熔覆层、钴基熔覆层和基体的显微硬度分别为576,605,490 HV10 N,冲击功分别为4.73,4.31,5.36 J,且熔覆层中碳元素含量较高时,其冲击韧性下降,而合金元素的存在有利于改善熔覆层的冲击韧性;铁基、钴基熔覆层为解理断裂和局部准解理断裂的脆性断裂机制,基体主要表现为韧性断裂机制,与冲击功测试结果相一致。     

CeO_2对镍基金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨蚀性能的影响

稀土元素能改善金属表面溶覆层的组织结构及性能,尤其是耐磨、耐蚀及抗高温氧化性能.采用CO2横流激光器在45钢基体表面熔覆不同稀土氧化物(CeO2)含量的镍基TiC金属陶瓷复合层,对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量、耐磨性能和耐腐蚀性能测试.结果表明:加入适量的稀土氧化物CeO2(0.6%)可有效地减少复合层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,并且明显地改善了熔覆复合层的耐磨及耐蚀性能.     

高频感应熔覆TiN/Co涂层组织及性能研究

为提高抽油杆表面的硬度和耐磨性,利用高频感应加热熔覆技术成功地在35CrMo钢基体上制备了TiN强化Co基复合涂层。涂层组织均匀致密,未出现明显的气孔、裂纹等缺陷。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段研究熔覆层的组织结构,利用维氏显微硬度计表征涂层的显微硬度,并对涂层进行大削盘摩擦副试验,分别测试其摩擦系数和磨损量。结果表明:熔覆层的组织主要是γ-Co过饱和固溶体,且Cr_(23)C_6、Cr_2B以及TiN等硬质相弥散分布于Co基体上;熔覆层具有较高的硬度,TiN掺杂量为10%的涂层表面硬度达到了788HV_(0.1),且由结合面至涂层表面,硬度逐渐增加;在相同的磨损条件下,10%TiN/Co复合涂层的耐磨损性能最好,其摩擦系数和磨损量较未添加TiN的涂层分别降低了40%和45%;涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损相结合。     

氩弧熔覆含Al_2O_3-TiB_2增强颗粒的自熔性镍基合金复合层的冲蚀磨损性能

为了提高Al2O3-Ti B2复相陶瓷涂层的冲蚀磨损性能并降低熔覆成本,以Ni60A自熔性合金粉末、Al2O3粉末以及Al-Ti O2-B2O3体系为原料,在Q235钢表面氩弧熔覆原位合成了Al2O3-Ti B2增强颗粒复合层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及冲蚀磨损试验对熔覆层的显微组织、物相结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能进行分析。结果表明:熔覆层与基体之间的结合方式为冶金结合,界面无气孔、裂纹;熔覆层中有Al2O3,Ti B2,Fe2B和Fe19Ni3相生成;熔覆层的显微硬度最高可达771.9 HV,较基体提高了3.82倍;熔覆层的冲蚀磨损性能相对基体提高了2.49~4.70倍。     

激光熔覆NiCrAl-陶瓷涂层的显微组织研究

运用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了(TiO-2+B-2O-3+Al-2O-3+TiB-2)/NiCrAl金属陶瓷涂层,其中的TiB-2和Al-2O-3陶瓷颗粒在激光加工过程中原位反应生成;对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究;熔覆层中的主相依次分别是γ|Ni,γ′,Al-2O-3和TiB-2,熔覆层的微观结构和硬度主要和激光处理参数和熔覆层化学组成有关［1～9］;陶瓷相的原位生成和加入,大大改善了熔覆层的硬度和覆层/基体界面的结合性能。     

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。     

等离子束熔覆技术在缸体缺陷修复中的研究

针对液压支架缸体的使用条件,采用等离子熔覆技术修复其表面缺陷,在27SiMn钢基体上熔覆合金粉末,形成金属基复合材料熔覆层.该熔覆层硬度可达1433 HV.该熔覆层与基体形成的冶金结合体具有较高的耐磨性能.应用结果表明,经熔覆处理,缸体使用寿命提高3～5倍,达到了良好的效果.     

送粉式激光熔覆基础理论研究

首次提出并实验证明了送粉激光熔覆过程中,熔覆材料与基材表面同时被激光加热的观点。首次提出了激光热有效利用率、透光率、吸收透光能量线密度、有效送粉系数、局部稀释率等基本概念,并给出相应参数的实验检测方法,且成功地对其进行实验检测。首次建立了:①不同条件下熔覆材料颗粒半径与工艺参数、材料物理性能之间的关系式;②透光率计算数学模型;③理论吸收透光能量线密度P_m计算模型;④显微组织分析法检测透光率估算公式;⑤基体表面单位时间内吸收热量计算模型。首次发现有效送粉系数随扫描速度增大出现极大值现象是由熔覆材料加热温度和送粉器喷嘴宽度与激光束动直径的大小决定的。当两者尺寸相当时,熔覆材料粉将得到最充分的利用。首次提出用熔覆层界面附近硬度梯度曲线及拐点连线分析研究熔履层界面附近真实稀释率。首次提出送粉激光熔覆过程中熔覆材料与熔化的基材表面撞合模型,将熔覆层分为:基体侧扩散区、撞合互混区、熔覆层侧扩散区,指出基体侧扩散区的大小、熔池结晶时原子扩散能力和程度决定熔覆层与基体界面及附近的组织结构。并在此基础上采用显微组织分析和扫描电子显微组织、成分分析、透射电子显微分析、力学性能分析等方法,研究了工艺参数对熔覆层的组织、性能及熔覆层与基体结合界     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

碳弧熔覆镍基自熔合金熔覆层的组织及性能

目前,有关碳弧熔覆电流对熔覆层表面组织和性能影响的研究较少。为此,将镍基自熔合金粉末预先涂覆在试样表面,利用碳弧热源进行熔覆,通过金相显微镜、硬度计及磨粒磨损试验对熔覆层表面的组织及性能进行了测试。结果表明:熔覆电流对熔覆层组织和性能有较大影响,涂覆层厚度为3 mm、电流为170 A时,熔覆层组织为镍基固溶体加少量共晶物,共晶组织应为镍基固溶体与多种碳化物、硼化物共晶,硬度为47.5 HRC,耐磨性最好。     

轮轨试样Co基合金激光熔覆层组织及磨损性能

为提高轮轨材料的耐磨性降低轮轨磨损,利用CO2多模激光器在轮轨试样表面获得Co基合金熔覆层,测试分析了其组织结构性能和显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了激光熔覆处理与未处理轮轨试样的抗磨损性能.结果表明:激光熔覆处理后在轮轨试样表面获得与基体良好结合厚度约1 mm的熔覆层;熔覆层主要由枝晶(γ-Co)和共晶组织(Cr23C6+γ-Co)构成,初生相为γ-Co过饱和固溶体,富含Cr元素,共晶组织中富含Co元素;结合区为粗大柱状晶,从中部到表层出现胞状晶、树枝晶等多种形态.离界面越远组织越细密,组织生长方向紊乱;结合区存在元素扩散,尤其是Fe、Cr和Co含量变化显著;激光熔覆Co基合金后轮轨试样硬度分别提高约52.98%和43.44%,能有效降低对摩副磨损,轮轨抗磨损能力提高约为原来的5倍.     

铝材表面激光熔覆Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金层的组织与性能

为了提高铝合金的耐磨性及耐蚀性并降低高熵合金中元素偏析的现象,采用CO_2激光熔覆技术在铝基体表面制备了Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电化学工作站检测技术研究了Ti含量对Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x熔覆层显微组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层主要相结构为简单的面心立方相、金属间化合物相和Laves相;当Ti含量摩尔比从0.5增至2.0时,Ni_(1.5)Co_(1.5)FeCrTi_x高熵合金熔覆层的表面硬度从510 HV增加到554 HV,在0.5 mol/L HNO_3溶液中具有优异的耐蚀性能。     

钢表面镍基ZrO2（2Y）陶瓷激光熔覆层的研究

采用SEM、EPMA、XRD对钢表面镍基ZrO_2(2Y)陶瓷激光熔覆层进行了分析。通过调整激光工艺参数可以在钢表面获得与基材结合良好的陶瓷熔覆层,其最高硬度值可达1700HV_(0.2)。陶瓷层主要由t-ZrO_2和少量γ-Ni构成,表层的ZrO_2呈等轴状结晶。激光熔覆的快速加热和冷却过程抑制了ZrO_2的t→m相变,以四方相的形式保留下来。过渡区的zr元素凝固后以白色颗粒状局部偏聚,而Ni元素主要分布在熔化基体晶粒内,其含量比陶瓷层高得多,出现一定程度的分层。