激光熔覆制备NiCr/Cr3C2-WS2-CaF2复合材料涂层

以NiCr/Cr3C2-WS2-CaF2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了高温自润滑耐磨复合材料涂层。采用XRD、SEM和EDS等手段对所制备复合涂层的显微组织进行了分析,并分别测试了涂层在室温、300℃、600℃时的干滑动磨损性能。结果表明:该复合涂层由γ-(Ni,Fe)固溶体基体、Cr7 C3/WC增强相及CrS/WS2润滑颗粒组成;室温时,涂层的磨损率较大;随着温度的升高,由于润滑转移膜的形成,涂层拥有良好的减摩耐磨性能。     

不同温度下γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以Ti C为增强相、γ-Ni Cr Al Ti固溶体为增韧相、Ca F2为自润滑相的γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能,并且讨论了其与对磨球的磨损机理。结果表明:从室温到600℃,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低,该复合涂层具有较好的自润滑耐磨性能;对偶件Si3N4陶瓷球的磨损也有一定程度的降低。600℃时,Ti6Al4V基体的磨损机理为氧化塑性变形,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2磨损机理为润滑转移层的形成。     

高效能超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层性能研究

采用自行研制的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备了NiCr-Cr3C2涂层,并对涂层性能进行测试.结果表明,喷涂粒子速度高达460 m/s,实现了低功率、小气体流量获得超音速涂层的目的;HEPJet制备的NiCr-Cr3C2涂层其结合强度为60 MPa,显微硬度为926 HV0.3,沉积效率为54％,其抗高温氧化性能是12CrMoV钢的17倍,其常规性能赶超JP5000制备的NiCr-Cr3C2涂层.涂层表面的Cr2O3氧化膜与碳化物硬质相组成连续、致密而均匀的保护层是NiCr-Cr3C2涂层抗高温氧化性好的主要原因.     

添加Ni包覆MoS2的Ni-Cr高温固体自润滑材料的研究

通过硝酸镍分解-氢还原法制取镍涂覆二硫化钼粉末，加入到Ni-Cr基体合金中，以防止二硫化钼在高温制备过程及高温使用过程中的氧化分解。添加Ni包覆MoS2粉末，Ni-Cr25(w％)高温固体白润滑材料的机械性能优于未包覆材料，对(MoS2／Ni)20w％的高温固体白润滑材料的摩擦磨损性能分析表明：在室温和600℃下，材料有较低的摩擦系数。室温磨损率也很低，在高温下与未添加包覆材料相比前者具有很好的宽温带摩擦学性能。     

等离子喷涂Cr3C2/NiCr金属陶瓷基高温润滑涂层的摩擦学行为研究

目的 探讨和研究Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层与ZrO2配副在宽温域（室温~800 ℃）内的摩擦磨损行为和磨损机理。方法 以Cr3C2/NiCr作为基底材料,CaF2、Ag、MoO3作为固体润滑剂,采用大气等离子喷涂技术在718高温合金钢基体表面,制备Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层。采用UMT-3高温摩擦磨损实验机评价涂层从室温~800 ℃的摩擦磨损性能,采用显微硬度计和万能材料实验机测试涂层的显微硬度和粘结强度,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱仪分析涂层的显微结构、物相组成和磨痕的微观形貌。结果Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2金属陶瓷涂层结构致密,显微硬度和结合强度均随着固体润滑剂含量的增加而有所下降,结合强度分别为46.45、36.65 MPa,显微硬度分别为524.61HV0.3、478.29HV0.3。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而降低,800 ℃时Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2涂层的摩擦系数和磨损率最低,最低摩擦系数分别为0.30和0.19,最低磨损率分别为3.84×10-5、2.89×10-5 mm3/(N?m)。 结论 CaF2可以改善600 ℃以上的摩擦学性能,Ag、CaF2、MoO3在涂层磨损表面发生摩擦化学反应生成的钼酸银和钼酸钙,可以有效地改善Cr3C2/NiCr涂层在600 ℃以上的摩擦学性能。     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理，制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相，以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层，研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的室温和高温（600℃）滑动磨损性能，并讨论了原始TiAl合金和所制备涂层的室温和高温滑动磨损机理。结果表明：激光熔覆复合材料涂层均具有较好的室温和高温滑动磨损耐磨性。室温下涂层的耐磨性先随着其中硬质耐磨增强相体积分数的增加而提高，但当耐磨相体积分数过高时，由于涂层脆性增大，其耐磨性反而下降。     

添加固体润滑剂WS_2的钛合金激光熔覆高温耐磨复合涂层组织与耐磨性

为提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C与γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300℃、600℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C复合涂层主要由硬质相Ti C和γ-Ni Cr Al Ti固溶体组成;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层主要是由硬质Ti C和Ti WC2为耐磨增强相、γ-Ni Cr Al Ti为增韧相、Ti2CS和Cr S金属硫化物为自润滑相组成的高温自润滑耐磨复合涂层。γ-Ni Cr Al Ti/Ti C和γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层的摩擦系数在实验温度下都远低于Ti6Al4V基体;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS表现出良好的高温自润滑减摩性能。     

等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的 研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法 采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果 两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。     

La2O3改性Ti/MoS2镍基复合涂层微观组织和 摩擦学性能研究

目的 为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法 利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200 ℃条件下摩擦学性能的影响。结果 La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、(Fe,Cr)7C3、Cr7C3、TiC、Ti2CS、MoS2相和La2O3组成。添加La2O3后可以明显细化晶粒,使组织更加均匀致密,提高了熔覆层显微硬度及耐磨性。当La2O3的添加量为1.0%时,涂层的硬度值最高达776HV0.2。La2O3改性后,涂层的摩擦学性能也得到了优化。室温时,1.0%La2O3涂层的磨损失重仅为1.8 mg,摩擦系数为0.48,与未添加La2O3的涂层相比,磨损失重降低了47.1%,摩擦系数也明显降低;200 ℃高温磨损时,1.0%La2O3涂层的磨损失重降低了41.3%,摩擦系数降低到0.50。结论 La2O3的加入可以有效提高涂层的减摩性和耐磨性等摩擦学性能,同时还能优化涂层的组织结构和硬度等力学性能。采用激光熔覆技术制备的La2O3改性镍基涂层,力学性能和摩擦学性能得到有效提高。     

等离子喷涂 NiCr / Cr3 C2 -hBN 复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。     

超音速等离子喷涂NiCrCr3C2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能*

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。     

不同摩擦参数下NiCr-Cr3C2涂层摩擦学性能研究

采用超音速等离子喷涂工艺制备了NiCr-Cr3C2涂层,研究了摩擦副、载荷、摩擦频率等不同摩擦条件对涂层摩擦学性能的影响。结果表明:超音速等离子制备的NiCr-Cr3C2涂层均匀致密,具有较高硬度;摩擦副和载荷对摩擦系数有较大影响,摩擦频率对摩擦系数影响较小。     

304不锈钢表面激光制备Ti3SiC2-Ni基自润滑复合涂层的高温摩擦学性能

目的提高304不锈钢减摩耐磨性能。方法使用LDM-8060型半导体激光加工系统,制备出三种不同配比的Ti_3SiC_2-Ni基自润滑耐磨复合涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)对304不锈钢与Ti_3SiC_2-Ni基涂层进行表征,并系统地分析其在室温和600℃下的摩擦学性能和磨损机理。结果复合涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11固溶体,硬质相Fe_2C、Cr_7C_3和Ti C,润滑相Ti_3SiC_2组成。其平均显微硬度分别为451.14、419.33、359.92HV0.5,明显高于304不锈钢基体的平均显微硬度(238.91HV0.5)。室温下,Ti_3SiC_2-Ni基复合涂层摩擦系数的平均值分别为0.41,0.46和0.48,磨损率分别为6.37×10~(-5)、16.52×10~(-5)、4.16×10~(-5) mm~3/(N·m),均低于304不锈钢(0.56、46.35×10~(-5) mm~3/(N·m))。在600℃下,Ti_3SiC_2-Ni基复合涂层的平均摩擦系数分别为0.38,0.43和0.41,磨损率分别为12.51×10~(-5)、7.58×10~(-5)、7.79×10~(-5)mm~3/(N·m),也均低于304不锈钢(0.66,24.25×10~(-5)mm~3/(N·m))。结论在室温和600℃下,Ti_3SiC_2-Ni基复合涂层能有效地提高304不锈钢的显微硬度,进而提升其摩擦学性能。其中添加10%Ti_3SiC_2的Ti_3SiC_2-Ni基复合涂层在600℃下表现出最好的耐磨性,而添加5%Ti_3SiC_2的Ti_3SiC_2-Ni基复合涂层在室温和600℃下表现出最好的减摩性能。     

等离子喷涂Al_2O_3(13%TiO_2)涂层和NiCr-Cr_3C_2涂层的组织性能研究

通过等离子喷涂方法在穿孔顶头尾部材料42CrMo钢表面分别制备NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层,运用OM,XRD,SEM等分析测试手段对涂层的组织、形貌和物相成分进行表征,并对两种涂层进行了显微硬度及抗热震性能实验.结果表明:喷涂涂层为典型的层状结构,涂层与基体为机械结合.Al2O3(13%TiO2)涂层以亚稳相γ-Al2O3相为主要相,同时存在α-Al2O3相.喷涂形成NiCr-Cr3C2涂层后物相成分为Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2等Cr的碳化物.NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层的表面平均显微硬度分别为586.4HV,和557.7HV.其平均热震循环次数分别为25次和18次.     

Ti-6Al-4V钛合金表面激光熔覆自润滑耐磨涂层的高温稳定性

以NiCr/Cr3C2-10%CaF2(质量分数,%)复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面成功制备出了γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2高温自润滑耐磨复合涂层。为研究该复合涂层的高温稳定性,在600℃下分别对该复合涂层保温24、48、96 h,并分别研究了不同保温时间下复合涂层的物相、显微硬度、摩擦学性能的变化及其机理。结果表明:高温处理前后复合涂层物相组成基本不变,由于γ-NiCrAlTi固溶体的溶解,涂层显微硬度下降约110 HV0.3;高温处理前后涂层的摩擦系数及磨损率变化较小,在长时间高温保温情况下,涂层的组织和摩擦学性能都表现出良好的高温稳定性。     

高速火焰喷涂三种Fe-Al复合涂层300℃冲蚀性能研究

用高速火焰喷涂方法制备出Fe-15Al/45Cr3C2、Fe-15Al/15Cr3C2、Fe-15Al/15WC三种复合涂层,对三种涂层在温度300℃、冲蚀角分别为30°和90°下的抗冲蚀性能进行了研究,并利用扫描电镜对冲蚀后涂层的表面形貌进行分析。结果表明,在300℃下Fe-15Al/45Cr3C2复合涂层抗冲蚀性能最好,Fe-15Al/15Cr3C2复合涂层优于Fe-15Al/15WC复合涂层;三种涂层都表现出脆性冲蚀特征,但Fe-15Al/45Cr3C2复合涂层表现出一定的塑性冲蚀特征,本文称之为“准塑性冲蚀”,大量Cr3C2增强相的加入是其主要原因;冲蚀角对涂层抗冲蚀性能有较大影响。     

粉末结构对HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层组织及磨粒磨损性能的影响

以团聚烧结和烧结包覆两种工艺制备的Cr3C2-25%NiCr粉末为原料,运用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了Cr3C2-NiCr涂层,分析比较了两种涂层的显微组织、孔隙率和硬度,运用橡胶轮磨损试验机测定了涂层在不同磨损条件下的耐磨粒磨损性能,研究了粉末制备工艺和磨损工艺条件对涂层磨损质量损失的影响。结果表明,烧结包覆粉末所沉积的涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,而团聚烧结粉末所形成的涂层耐磨粒磨损性能较差。磨损工艺条件对涂层的磨损质量损失有很大影响,在大载荷或粗磨粒作用的工况下,涂层的磨损质量损失最大。     

电弧离子镀TiAlN、TiAlSiN涂层在高温及变温环境中的摩擦学性能

采用电弧离子镀技术在AISI304不锈钢表面制备TiAlN和TiAl Si N涂层。以Al2O3球为对摩材料,使用球-盘式摩擦磨损试验机测试涂层在室温(RT)、300℃、600℃恒温和RT~600℃、600→300℃变温环境中的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计研究涂层的表面形貌、微观结构、硬度和摩擦学性能。结果表明:TiAlN和TiAl Si N涂层的主要结构为面心立方TiAlN相,硬度值分别为1 631 HV0.05和2 044 HV0.05。在300℃恒温和RT~600℃升温环境中,涂层磨损剧烈,均被磨穿,磨损机理以粘着磨损和疲劳断裂为主。600℃条件下,TiAlN涂层发生了以"点蚀"为主的氧化磨损,氧化产物起到了很好的润滑作用,摩擦因数为0.5。Si元素的加入使涂层的抗氧化性增强,在600℃和600→300℃的环境中,磨痕表面生成具有保护作用的氧化膜,涂层的耐磨性提高。     

高速火焰喷涂三种Fe-Al复合涂层 300℃冲蚀性能研究

用高速火焰喷涂方法制备出Fe-15Al/45Cr3C2、Fe-15Al/15Cr3C2、Fe-15Al/15WC三种复合涂层,对三种涂层在温度300℃、冲蚀角分别为30°和90°下的抗冲蚀性能进行了研究,并利用扫描电镜对冲蚀后涂层的表面形貌进行分析.结果表明,在300℃下Fe-15Al/45Cr3C2复合涂层抗冲蚀性能最好,Fe-15Al/15Cr3C2复合涂层优于Fe-15Al/15WC复合涂层;三种涂层都表现出脆性冲蚀特征,但Fe-15Al/45Cr3C2复合涂层表现出一定的塑性冲蚀特征,本文称之为"准塑性冲蚀",大量Cr3C2增强相的加入是其主要原因;冲蚀角对涂层抗冲蚀性能有较大影响.     

钛合金激光熔覆NiCr/Cr3C2-20%WS2涂层的耐磨性

为提高Ti6Al4V钛合金的耐磨性能,以NiCr/Cr3C2-20%WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面原位合成自润滑耐磨复合涂层,系统地分析了涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦学性能和对偶件的磨损形貌。结果表明：对比激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层(其显微硬度为1167 HV0.5),添加20%WS2后复合涂层的硬度(1076 HV0.5)略有下降,但由于Ti2SC和CrS自润滑相的产生,涂层的耐磨减摩性能明显提高,同时Si3N4对磨球的磨损表面光滑,无明显塑性变形,显示出NiCr/Cr3C2-20%WS2复合涂层具有良好的自润滑耐磨性能。