La2O3含量对激光熔覆TiB/Ti涂层显微结构的影响

目的 改善钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织结构,提高钛合金的硬度,使其在相应领域得到更广泛的应用.方法 采用激光熔覆快速非平衡合成方法 制备原位反应合成L2O3-TiB增强钛基复合涂层.用L2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备L2O3-TiB/Ti复合涂层,并对其进行XRD物相分析、SEM显微结构观察及显微硬度分析.结果 添加不同含量的L2O3的激光熔覆钛合金复合涂层均与基体较好的结合,涂层中均只有α-Ti和TiB两种物相.随L2O3含量的增加,激光熔覆复合涂层中的增强相TiB的形貌越均匀细小,添加不同含量的L2O3的激光熔覆复合涂层的硬度值约为基体材料的2~3倍,添加质量分数为3%的L2O3的激光熔覆复合涂层硬度最高,其显微硬度值大约为1300HV.结论 添加稀土氧化物L2O3后制备的激光熔覆钛合金复合涂层与基体结合良好,稀土元素的添加使涂层组织细化,硬度得到了明显提高.     

开放环境下激光内送粉熔覆TC4钛合金的氧化行为

目的研究开放环境下激光熔覆TC4钛合金的氧化行为。方法采用激光内送粉熔覆技术制备了不同氩气流量下的TC4钛合金熔覆涂层,通过SEM、EDS和XRD分析了不同氩气流量下涂层氧化层的表面和横截面微观形貌、微观组织、元素分布和物相组成,通过维氏硬度计分析涂层的显微硬度。结果随着氩气流量的减小,涂层表面颜色逐渐变深,由银白色依次变成黄色、蓝色、深灰色。XRD分析表明,颜色的变化与有色氧化物有关,黄色氧化层主要为黄色TiO,蓝色氧化层主要为蓝色Ti2O3,深灰色氧化层主要为白色TiO2,呈现深灰色与厚的氧化层结构有关。无氩气保护下的涂层表面粗糙,氧化层为厚而疏松多孔结构,与涂层存在缝隙;有氩气保护且随着氩气流量的增加,涂层表面变得光滑,氧化层厚度逐渐减小,致密性好,且与涂层结合良好。随着氩气流量的增加,组织由板条状转变成针状,这主要与冷却速率有关。当涂层颜色为蓝色时,涂层硬度变高,说明氧扩散深度大且氧含量多。结论在不同的氩气流量下,熔覆涂层表面形成多种不同氧化色。蓝色可作为可接受和不可接受氧化程度的临界颜色。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

激光熔覆制备Fe-Ti-Mo-C系复合涂层

采用钛铁、钼铁和石墨为激光熔覆粉末,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备Fe-Ti-Mo-C复合涂层.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、电子探针对涂层的相结构和显微组织进行了研究.用显微硬度计和滑动磨损试验机,对涂层的硬度和耐磨性能进行测试.结果表明,涂层中原位生成了(Ti,Mo)C复合碳化物.(Ti,Mo)C呈面心立方结构,晶格常数略小于TiC晶粒.随着原材料中钼铁加入量的增加,涂层显微组织由铁素体、珠光体向马氏体转变,显微硬度和耐磨性增加,但抗裂性能降低.     

不同气氛对激光熔覆IN718涂层形貌、组织与性能的影响

目的研究不同气氛条件下激光熔覆IN718高温合金涂层的微观偏析。方法利用激光熔覆技术,在不同送粉气和不同保护气条件下制备了IN718高温合金涂层,并对制备的涂层进行双时效热处理。采用光学显微镜观察显微组织结构和特征,采用扫描电镜和能谱仪对涂层组织和相成分进行分析,采用维氏硬度计对涂层热处理前后的硬度进行测定。结果送粉气种类对熔覆层的形貌和组织有一定影响,而保护气种类对熔覆层的形貌和组织影响不明显。与氩气作为送粉气制备的涂层相比,氦气作为送粉气制备的涂层组织更加细密,Laves相的尺寸更小且分布更均匀,Laves相的体积分数由氩气送粉的9.35%减少到氦气送粉的5.25%,并且Laves相中Nb的质量分数由20%下降到16%,涂层硬度由287HV0.2提高到306HV0.2。双时效热处理后,涂层的显微硬度明显提高,氦气作为送粉气制备的涂层硬度为468HV0.2,高于氩气作为送粉气制备的涂层硬度447HV0.2。结论氦气作为送粉气能有效降低激光熔覆IN718涂层的Nb元素偏析,同时细化涂层组织,提高涂层显微硬度。氦气作为保护气对涂层形貌和组织的影响不明显。     

Effect of Undercooling on Microstructure Evolution in IN718 Superalloy

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构.在SRV-Ⅳ高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球.采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌.结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.     

Improvement of the oxidation and wear resistance of pure Ti by laser cladding at elevated temperature

NiCrBSi and NiCrBSi/WC-Ni composite coatings were produced on pure Ti substrates by the laser cladding technology. Thermal gravimetric (TG) analysis was used to evaluate the high temperature oxidation resistance of the laser cladding coatings. The friction and wear behavior was tested through sliding against the Si₃N₄ ball at elevated temperatures of 300 °C and 500 °C. Besides, the morphologies of the worn surfaces and wear debris were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and three dimensional non-contact surface mapping. The results show that the microhardness, high temperature oxidation resistance and high temperature wear resistance of the pure Ti substrates are greatly increased. For the pure Ti substrate, the wear behavior is dominated by adhesive wear, abrasive wear and severe plastic deformation, while both laser cladding coatings, involving only mild abrasive and fatigue wear, are able to prevent the substrates from severe adhesion and abrasive wear. In particular, the laser cladding NiCrBSi/WC-Ni composite coating shows better high temperature wear resistance than the NiCrBSi coating, which is due to the formation of a hard WC phase in the composite coating.     

电磁复合场协同激光熔覆制备TiBw/Ti网状结构复合涂层

目的利用电磁复合场(EMCF)辅助激光熔覆制备TiB_w/Ti网状结构复合涂层,探索电磁场对涂层组织结构的影响。方法以TiB_2∶Ti=1∶1(摩尔比)的混合粉末为熔覆材料,TC4作为基板材料,通过外加电磁复合场进行激光熔覆试验。通过扫描电子显微镜(SEM)观察洛伦兹力方向对熔覆层组织结构的影响,利用X射线衍射仪(XRD)和维氏显微硬度计分析施加电磁复合场前后熔覆层的相组成和硬度分布。结果未施加电磁复合场的熔覆层组织主要为细针状、粗棒状和颗粒状组织。而施加电磁复合场后,熔覆层出现了网状结构,而且方向向下的洛伦兹力可使涂层内部形成空间间距更大的网状结构。此外,单独施加稳态磁场后,熔覆层只出现细针状和粗棒状组织。电磁复合场施加前后熔覆层硬度与基体相比,均有很大的提高。但未施加电磁复合场的熔覆层硬度变化幅度较大;施加电磁复合场后,随着距熔覆层表面距离的增加,硬度的变化幅度比较平缓。结论在洛伦兹力作用下,可得到TiB_w/Ti网状结构的复合涂层,电磁复合场使TiB_w/Ti网状结构强化相均匀分布,同时提高涂层的显微硬度。     

Application of reaction nitrogen arc cladding TiCN/ Fe composite coating on cutter of agricultural machinery

In order to solve the high-price and short-lifetime problems of the cutter of agricultural machinery,and improve the wear resistance of the cutter,the TiCN/Fe metal ceramic composite coating was prepared on the substrate of Q235 steel by reaction nitrogen arc cladding technique.The mixture powder of titanium and graphite was preplaced on the Q235 steel surface after inteasive mixing by planetary ball mill and gluing with starch binder.The microstructure and phase of the coatings,interface behavior between coatings and the substrate were investigated by scanning electronic microscope and X-ray diffractometer.The micro-hardness distribution of the coating section was tested by micro-hardness tester.Friction coefficient and wear weight loss were measured by abrasion machine.Wearing surface morphology was investigated by scanning electronic microscope.The results show that an excellent bonding between the coatings and the Q235 steel substrate is ensured by the strong metallurgical interface and phase of the coatings.The coatings are mainly composed of TiCN.The highest microhardness of the coatings reaches 1 089 HV0.2,while the micro-hardness of Q235 steel substrate is only about 286 HV0.2.The anti-abrasive test results show that the wear resistance of the cladding coating is better than that of quenched and tempered 65 Mn steel which is often used as cutter of agricultural machinery.The field test results show that the TiCN/ Fe metal ceramic composite coating prepared by reaction nitrogen arc cladding is feasible to the manufacture and remanufacture of the cutter of agricultural machinery.     

稀土CeO2对激光熔覆WC-Co镍基复合涂层组织形貌和性能的影响

采用激光熔覆技术,以自熔合金粉末Ni60B为金属基,微米和纳米12％Co-WC颗粒为陶瓷增强相以及少量的稀土CeO2作为第二添加相,在45钢表面制备复合陶瓷涂层.观察了涂层的截面和表面组织,研究了稀土对涂层硬度和磨损性能的影响.结果表明:CeO2作为第二相明显细化了熔覆层的组织,将涂层中的板块状组织细化到4μm左右,并...     

TC4表面反应电火花强化层物相及磨损行为分析

利用DZ-1400型电火花沉积／堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金试件表面上制备了TiN／Ti复合涂层。利用X射线衍射仪分析了放电电容、输出电压、脉冲频率对涂层物相的影响,利用MH-6型显微硬度计测定涂层断面不同区域的显微硬度,利用KYKY2800扫描电镜观察涂层组织结构和磨损形貌,采用MS-T3000型球盘式摩擦磨损试验仪测试涂层的摩擦系数和磨损失重。结果表明,涂层中物相种类随放电电容、输出电压、脉冲频率的不同而变化。涂层组织致密,与基体之间形成冶金结合,涂层显微硬度呈梯度变化,涂层摩擦系数小,耐磨性好。     

钴基合金等离子熔覆工艺研究与优化

目的优化钴基合金等离子熔覆工艺参数,提高熔覆层的成形质量。方法以熔覆于Q235钢表面的多道钴基合金耐磨涂层为研究对象,开展正交试验,利用MIRA3X-MHX型扫描电子显微镜分析涂层组织结构及不同区域的物相成分,采用KEYENCE VHX-5000超景深显微镜和HXD-1000TMC/LCD维氏显微硬度计对熔覆层表面平整度和横断面的显微硬度进行测量分析,并结合灰关联分析法和极差分析法,探究工作电流、扫描速度和送粉速度对熔覆层表面平整度和显微硬度的综合影响,优化出最佳工艺参数组合。结果工作电流对熔覆层成形质量的影响最为显著,其次是扫描速度、送粉速度。各组熔覆层横断面纵向显微硬度的波动情况大致相同,且最大显微硬度均出现在距离上表层约0.4 mm处,熔覆层平均显微硬度是基体材料的3倍多。熔覆层中上部的组织结构分布均匀且致密,随着熔覆层深度的增加,熔覆层稀释率呈增大趋势,显微硬度逐渐降低。在工作电流为95 A、扫描速度为90 mm/min、送粉速度为12r/min的工艺参数下,熔覆层与基板结合良好,无气孔和空隙,横断面平均显微硬度较高,且熔覆层表面较为平整。结论经等离子熔覆成形质量工艺参数优化后,熔覆层表面性能有效提高,该结果可为等离子熔覆技术应用于易磨损工件的耐磨性研究提供参考。     

反应等离子熔覆Fe-Cr-Ti-C涂层的组织与性能

采用等离子表面熔覆技术,以高能等离子束为热源在Q235基体钢板上熔覆无钛以及含钛(其它粉末成分基本不变)的铁基合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度计对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行分析.结果表明,与无钛铁基粉末涂层相比,含钛铁基合金熔覆层晶粒组织明显细化,且含有较多带状晶,但随着合金粉末中钛含量的增多,熔覆层共晶组织中硬质相(Cr,Fe)7C3逐渐增多,抑制了硬质相的析出,熔覆涂层的平均和最高显微硬度值也相应降低.     

热处理对TA2合金表面激光熔覆Ti2SC/TiS涂层组织和力学性能的影响

目的对激光熔覆自润滑耐磨涂层进行热处理,获得具有较好摩擦学性能的复合涂层。方法采用激光熔覆技术在TA2合金表面熔覆40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2复合粉末制备自润滑耐磨复合涂层。将涂层置于500℃真空中分别保温1、2 h,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及原子力显微镜(AFM)系统地分析了热处理前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果未经过热处理和经过热处理涂层的主要物相均为α-Ti、(Ti,W)C_(1-x)、TiC、Ti_2SC和TiS。相比未经热处理涂层的显微硬度(1049.8 HV_(0.5)),经过热处理1 h和2 h涂层的显微硬度(1143.3 HV_(0.5)和1162.7 HV_(0.5))有所上升。热处理1 h和2 h涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.29和6.66×10~(-5) mm~3/(N·m)以及0.29和5.65×10~(-5) mm~3/(N·m),比未热处理涂层(0.32和18.92×10~(-5) mm~3/(N·m))的耐磨减摩性能有所提升。经过热处理1 h和2 h涂层的磨损机理均主要表现为磨粒磨损,未经热处理涂层的磨损机理主要为塑性变形和粘着磨损。结论相比未经热处理的涂层,经过热处理1 h和2 h的涂层显微硬度有所升高,摩擦学性能得到提升,但在两种热处理时间条件下,涂层显微硬度和摩擦学性能变化较小。     

Laser cladded AlCuFe＋Sn quasicrystalline compositecoatings

Al-Cu-Fe Sn quasicrystalline(QC) composite coatings with different volume fractions of Sn, i. e. 12%,20% and 30%, were prepared by laser cladding technique. The effects of soft phase Sn and processing parameters on the microstructure, microhardness and frictional behavior of the coatings were investigated. The results show that after laser cladding, /-phase existing in the powder is decomposed and element Sn reacts with Cu, forming β-CuSn. The volume fraction of Sn addition has less obvious effect on the microstructure, microhardness and friction performance than that of plasma sprayed coatings. The best performance in terms of microhardness and friction are obtained for the coating containing 20% Sn additions prepared with the laser power of 950 W and scanning velocity of 3 mm/s.     

Phase constituents and mechanical properties of laser in-situ synthesized TiCN/TiN composite coating on Ti-6Al-4V

Laser in-situ synthesis technology at room temperature was applied to obtain TiCN/TiN composite coating. A pulsed Nd:YAG laser (wavelength 1064 nm) was used to melt the mixture of Ti and C powder. Pure nitrogen gas with a pressure of 0.4 MPa was introduced coaxially together with laser beam to the melting pool to react with Ti and C atoms and in-situ synthesize TiCN/TiN composite coating. The coating consists of TiC_0.3N_0.7, TiN and TiN_0.3, but the proportions of these three constituents vary with the laser power density. SEM results revealed that dendrites were oriented in accordance with the heat flow and a metallurgical bonding between the coating and the substrate was achieved. The in-situ synthesized TiCN/TiN composite coating, with a thickness of about 200 μm, increased the hardness and wear resistance compared to the bare Ti-6Al-4V substrate. A remarkable improvement of the average microhardness (3-4 times) and an enhancement of the wear resistance (10-11 times) are observed by laser in-situ synthesizing TiCN/TiN composite coating.     

激光熔覆-激光氮化复合法制取TiNi-TiN梯度材料

将激光熔覆与激光表面氮化技术相结合制取TiNi-TiN梯度材料。采用先进的六孔同轴送粉喷嘴系统,分别将纯Ti、Ni粉末按一定比例送入激光熔化区,在粉末熔化过程中发生Ti、Ni间高温合成反应,原位合成一定厚度的TiNi金属间化合物熔覆层,然后将原位合成的熔覆层在富氮气氛中进行激光氮化处理,表面形成一层金黄色的TiN。利用光学显微镜和扫描电镜观察了熔覆层组织,并测量了熔覆层及氮化层的厚度。对不同工艺参数获得的熔覆层用X射线衍射仪进行了物相鉴定,并对氮化试样的熔覆层进行了显微硬度分布测试,得出了较好的制取TiNi-TiN梯度材料的工艺参数为:激光功率600 W,扫描速度0.5 m/min,钛送粉量2.5 g/min;镍送粉量3.2 g/min。     

钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

目的优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。方法采用Nd∶YAG激光器,分别在高功率和低功率条件下,在TC4钛合金表面制备h-BN固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。结果低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是Ti N,Ti B,Ti B2等硬质相,硬度较高,存在裂纹。高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相h-BN的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。结论在输出电流400 A,脉宽5 ms,频率12Hz,扫描速度120 mm/min,搭接率50%~60%的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

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.