时效对激光熔覆Fe901/3%Cu涂层组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜以及滑动磨损实验,研究了500℃时效35h处理对激光熔覆Fe901/3%Cu涂层组织结构及性能的影响.结果表明,未经过时效处理的熔覆层主要是由α-Fe(马氏体),M_7C_3和M_(23)C_6构成,并且α-Fe存在(110)晶面的择优取向,在马氏体上分布着高密度的位错,而且位错沿着熔覆基材向熔覆层方向延伸分布.熔覆层经过500℃时效35h以后,熔覆层中富铬碳化物相的相对含量有所增加,并且沿M_7C_3相由马氏体中析出弥散分布的ε-Cu颗粒,在ε-Cu颗粒附近分布有若干位错,对位错起钉扎作用.熔覆层在时效以后的剖面显微硬度和表面耐磨性能显著提高.     

MICROSTRUCTURE OF LASER MELTED-RESOLIDIFIED LAYER ON HIGH SPEED TOOL STEEL

The laser melted-resolidified processing on W18Cr4V high speed tool steel has been made us-ing a 1 kW CO_2 continuous wave laser device.The microstructure of the laser melted-resolidified layer has been examined by optical microscopy and transmission electronmicroscopy(TEM).It was characteristic of extremely fine dendrite in the laser melted-resolidified layer and δ-ferrite in bulk form in the center of dendrite.The predominant twinmartensite and a little dislocation martensite existed in the dendrite.The thin plate-likeM_(213)C_6 carbide precipitated coherently on the twin martensites along their twin plane.Therewere both austenite rich in W,V and Cr and M_6C carbide in the interdendritic regions.     

LASER ALLOYING ON CHROMIUM-COATED SURFACE OF NODULAR CAST IRON

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＬａｓｅｒａｌｏｙｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｍａｋｅｓｌａｓｅｒｂｅａｍｈｅａｔ，ａｎｄｍｅｌｔｏｒｓｏｌｉｄｉｆｙｍｅｔａｌｓｕｒｆａｃｅｑｕｉｃｋｌｙｂｙｈｅａｔｉｎｇｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｓｏｗｎｂｏｄｙ．Ｄｕｅｔ...     

含B量对激光熔覆FeCoCrNiB_x(x=0.5,0.75,1.0,1.25)高熵合金涂层组织结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术制备FeCoCrNiBx高熵合金涂层,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度和耐磨测试等方法,研究了B含量对激光熔覆FeCoCrNiBx高熵合金涂层的组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,随B含量的增加,合金相结构逐渐由fcc固溶体结构转变为fcc固溶体和M3B相共存,M3B相主要为Cr、Fe硼化物。随B含量的增加,枝晶组织中析出颗粒状和短棒状的M3B相,且M3B相逐渐长大成长条状。B的增加显著提高合金涂层的硬度,由4470 MPa增加到8480 MPa,且磨损量随着B的增加而减少。     

激光扫描速度对球墨铸铁热轧辊表面铁基合金化层组织性能的影响

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备铁基合金化层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱仪、显微硬度计和高温摩擦磨损试验等方法研究了不同激光扫描速度对铁基合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响。研究结果表明,铁基合金化层与基体冶金结合良好、显微硬度高(高达830 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.28、高温磨损率低至2.41×10^-6 g·N^-1·m^-1。合金化层显微组织为奥氏体树枝晶+共晶碳化物,且随着扫描速度增加,组织逐渐细化,合金化层平均厚度减小,裂纹率升高,显微硬度先增加后减小,高温耐磨性能逐渐提高。铁基合金化层的高温磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在着疲劳磨损和氧化磨损。     

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。     

Microstructures and properties of Co-based alloy coatings prepared on surface of H13 steel

The Co-based alloy coatings had been prepared by laser cladding and vacuum fusion sintering. Microstructures of the coatings were investigated and the performance of thermal cycling was also tested using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the coatings and substrates combine well. The main phase compositions of laser cladding coating are γ-Co, Cr23C6 and Ni2.9Cr0.7Fe0.36, while vacuum fusion sintering coating consists of Co, Cr7C3 , and Ni2.9Cr0.7Fe0.36. After thermal cycling, the minimum hot cracking width of laser cladding coating is 14 μm; moreover, laser cladding coating maintains high hardness and hot-cracking susceptibility. Those are beneficial to high temperature wear resistance of hot work dies.     

Effect of Niobium on the Microstructure and Wear Resistance of Nickel-Based Alloy Coating by Laser Cladding

The nickel-based alloys with different Nb contents were deposited on AISI 1045 carbon steel by laser cladding. The effect of Nb on the microstructures of the nickel-based alloy coatings was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The result show that the microstructures of the Nb-modified nickel-based alloy coatings are mainly composed of γ-Ni dendrites, interdendritic eutectics, CrB type chromium borides, and dispersed NbC particles. It is found that the addition of Nb will lead to the precipitation of the NbC particles and M23C6 type carbides instead of the M7C3, and M23C6 type carbides can be observed in the Nb-free nickel-based alloy coating. The microhardness and wear resistance of the coatings increase with the increase of Nb contents. The improvement of the wear resistance of the Nb-modified nickel-based alloy coatings is attributed to the microstructural change and phase variation.     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

高碳化物铁碳合金的磨粒磨损性能研究

利用销盘式磨损试验机研究了具有高碳化物含量的高铬及高钒系铁碳合金的磨粒磨损性能。结果表明，高碳化物铁碳合金的耐磨性取决于材料表面的宏观硬度与碳化物硬度、含量及分布，宏观硬度临界值约为57HRC。当材料的硬度低于临界值时，其耐磨性主要取决于宏观硬度；当宏观硬度高于临界值时，耐磨性主要取决于碳化物的硬度及含量。随着Cr7C3含量的增加，高铬系合金的耐磨性稍有提高。随着VC含量增加，高钒系合金的耐磨性迅速提高。当宏观硬度高于临界值且含量较高的VC均匀分布时，高钒合金的耐磨性是高铬铸铁的2．3—3．5倍。     

AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金的组织形貌及耐磨性

采用真空熔炼法制备出了AlCoCrFeMnZr近共晶高熵合金,通过XRD、SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了AlCoCrFeMnZr合金的晶体结构、组织形貌、硬度以及耐磨性能。结果表明,AlCoCrFeMnZr合金的物相结构为BCC和HCP双相结构,组织由初生相和细密的片状共晶组织组成。初生相由富Cr、Fe、Zr的HCP相组成,以树枝晶方式生长,片状共晶组织中枝晶区域(α相)主要分布Co、Cr、Fe,晶间(β相)主要分布Al和Zr,符合高熵合金组织及元素分布规律。磨损方式由粘着磨损和磨粒磨损转变为氧化磨损,摩擦因数出现先增加后减少的趋势,平均摩擦因数为0.5432,显微硬度为768.8 HV0.5,具有优良的硬度和耐磨性。     

工艺参数对TiAl合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性的 …

利用元素氮和元素碳对γ－ＴｉＡｌ合金（简称ＴｉＡｌ合金）进行激光表面合金化处理,分别制得了以ＴｉＮ及ＴｉＣ硬质耐磨相为增强相的快速凝固原位耐磨复合材料表面改性层,改性层与基体间为完全的冶金结合,其显微组织从熔池底部到自由表面具有梯度渐变特征,越接近自由表面,增强相越密集,较系统地研究了激光表面合金化工艺参数对改性层显微组织以及在磨料磨损及滑动磨损条件,增强相越密集。较系统地了激光表面合金化工艺参数     

4Cr14Ni14W2Mo钢的奥氏体晶粒度,孪晶及碳化物

对锻造的4Cr14Ni14W2Mo钢经相应热处理后的奥氏体晶粒度、孪晶及碳化物类型做了研究,认为固溶处理后的臭氏体晶粒度主要取决于固溶加热温度,与正常锻造温度关系不大。固溶加热过程实质也是再结晶的继续,即二次再结晶,臭氏体晶粒的大小只能通过控制再结晶温度高低和时间长短来实现。该钢热处理后,碳化物类型为M_(23)C_6和M_7C_3两种,而以M_(23)C_6最多,其中M_(23)C_6为(Cr,Fe,W,Mo)_(23)C_6和(Fe,Ni)_(23)C_6两种结构,而M_7C_3为(Cr,Fe)_7C_3。     

硼对铸态Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织及性能的影响

采用冷坩埚悬浮熔炼法制备了Al_0.3CoCrFeNiB_x(x=0,0.01,0.05,0.1)系列高熵合金。利用X射线衍射仪、电子背散射衍射分析、扫描电子显微镜及附带的波谱仪分析了B的添加对Al_0.3CoCrFeNi合金组织结构的影响,研究了Al_0.3CoCrFeNiB_x合金的显微硬度、室温摩擦磨损性能及室温压缩性能。结果表明:Al_0.3CoCrFeNi合金为fcc结构,随着B含量的增加,fcc相基体中晶界处Cr₂B析出相逐渐增多,且Cr₂B相由颗粒状分布逐渐转变为连续网状分布,致使合金的硬度、耐磨性和屈服强度均逐渐提高。可见,Cr₂B析出相弥散强化作用显著,Al_0.3CoCrFeNiB_0.1综合性能更佳。     

快速成形堆积层表面制备耐磨涂层的组织及性能

为了提高快速成形零件的服役性能,采用机器人脉冲熔化极气体保护焊工艺在H08Mn2Si堆积材料表面制备了耐磨涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)观察分析了基体和涂层的组织形貌,在纳米硬度计上测试了基体–过渡区–涂层的硬度变化,采用T11摩擦磨损试验机考察了油润滑条件下基体和涂层的摩擦学性能。试验结果表明,熔覆涂层与快速成形堆积基体材料呈冶金结合,无孔洞、裂纹出现,沿基体–涂层方向随着距离的增大材料显微硬度呈增大趋势。熔覆涂层的摩擦因数低于快速成形堆积基体材料,磨损过程也更平稳,相对耐磨性是快速成形堆积基体的5.91倍。这主要是由于熔覆涂层基体硬度较高且有M7C3等硬质相形成所致。     

Q235钢氩弧熔覆铁基合金涂层的耐磨性研究

和用氩弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢材表面熔覆了铁基合金耐磨涂层.通过金相显微镜和SEM分析了熔覆涂层的显微组织,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性.结果表明,在Q235钢表面制备了以马氏体组织和γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体为基体,以(Cr,Fe)7C3、Fe3C、Fe2B等化合物为增强相的合金涂层;涂层的显微硬度可达600 HV;涂层的耐磨性较基体提高近8倍.在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,既保留了低碳钢较高的塑、韧性,又提高了表面层的硬度和耐磨性.     

激光熔覆VC-Cr7C3复合熔覆层的组织与力学性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了VC-Cr₇C₃复合熔覆层,并研究激光扫描速度对熔覆层微观组织与力学性能的影响。利用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪等对熔覆层组织及性能进行分析。结果表明,激光熔覆技术可使V、Cr、C混合颗粒间发生原位反应形成VC-Cr₇C₃复合熔覆层,其主要由黑灰色VC相、灰色Cr₇C₃相及{FeM}粘结相组成,其中Fe与Cr可共同形成Cr₇C₃相(M₇C₃)。激光熔覆凝固形状控制因子K与C元素的分布状况使得熔覆层顶部出现大量碳化物等轴晶组织,中部碳化物等轴晶的含量有所减小,而底部由于C含量较低,其碳化物含量较少,且碳化物晶粒形貌受到激光扫描速度的影响,在1 mm/s时碳化物呈树枝晶组织,在1.5 mm/s时呈等轴晶组织。同时在1.5 mm/s时熔覆层晶粒尺寸明显小于1 mm/s时的。以上熔覆层组织结构与成分变化使其硬度随层深的增加而降低,同时随着扫描速度的增加,熔覆层的硬度也逐渐增加,熔覆层的硬度高于Q235钢3倍以上。在1.5 mm/s时熔覆层摩擦因数为0.4,低于Q235钢基材的0.6,且熔覆层磨损量显著低于Q235钢基材。由此可知,激光熔覆VC-Cr₇C₃复合熔覆层可用于碳钢的表面高硬、耐磨改性。     

激光烧结制备CrFeNiAlSiCux多孔高熵合金组织与性能

在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯粉末中添加非等摩尔比的Cu元素混合后压制成坯,采用激光自蔓延烧结制备CrFeNiAlSiCux（x=0-1.2）高熵合金。通过OM、XRD、SEM和EDS、维氏显微硬度计、磨粒磨损机及电化学工作站进行表征,分析物相结构、显微组织、密度和孔隙率、硬度、耐磨及耐蚀性能。结果表明：合金中BCC和FCC两相共存,随着Cu元素添加,FCC相增多,但BCC相仍多于FCC相,合金是典型树枝晶组织并伴有许多菊花状的组织,菊花状组织主要含有Cr、Fe、Si、Ni元素,枝晶间组织主要含有Cu元素。CrFeNiAlSiCu0.4综合性能最佳,显微硬度最大,为908.68 HV,单位面积磨损量最小,为48 mg·cm-2,腐蚀电流最小,为0.4100 μA/cm-2,腐蚀电位最大,为-149.264 mV。     

等离子熔覆NiCr-Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的研究

目的研究碳化铬含量及磨损载荷力对复合涂层摩擦磨损性能的影响,探究不同磨损载荷下的磨损机制。方法采用5种Ni55和NiCr-Cr_3C_2的混合粉末(Ni Cr-Cr_3C_2质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%),通过等离子熔覆技术制备金属基复合涂层。采用XRD、SEM对涂层物相进行检测分析,使用Rtec万能摩擦磨损试验机对复合涂层表面进行不同载荷下的摩擦磨损性能测试。对涂层组织、摩擦系数、磨损体积及磨损表面微观形貌进行对比分析,探究碳化铬的含量以及摩擦载荷对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果 NiCr-Cr_3C_2在熔覆过程中发生熔化,XRD测得涂层中的碳化物主要以Cr_7C_3为主,其他主要物相包括Cr_3C_2、Cr_(23)C_6、Cr_5B_3、Ni_3Si。复合涂层的硬度及耐磨性能随着碳化铬含量的增加而增大,硬度最高达1500HV以上,耐磨性是基体Q235的2～16倍。当磨损载荷低于80 N时,主要发生磨粒磨损;当磨损载荷为100 N时,主要发生粘着磨损和磨粒磨损,其中S5的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。结论加入碳化铬,随着碳化铬含量增加,复合涂层的耐磨性不断提高,并且随着磨损载荷的增大,涂层磨损机制发生转变。     

激光表面处理CuCr50合金的显微组织及性能

目的：细化CuCr50合金的Cr相组织,提高组织均匀性。方法采用Nd：YAG脉冲激光器对CuCr50合金进行表面处理,并对激光处理后合金的显微组织（表面组织和截面组织）、导电性能、显微硬度、耐磨性等进行测试与分析。结果工艺优化后得到的实验参数为：激光功率500 W,峰值5.0 kW,扫描速度4 mm/s,激光频率6 Hz,激光脉宽5 ms,离焦量为+4 mm。在优化的工艺条件下,CuCr50合金经激光表面处理后,形成了致密的重熔层,Cr相的晶粒得到明显细化,合金的组织均匀性提高,表面孔洞减少。合金重熔层中的相组成未发生变化,合金的导电性略微降低,但仍保持了CuCr50合金优良的导电性能。重熔层显微硬度（425~540HV）明显提高,最高硬度为540HV,是基体显微硬度（约240HV）的2.25倍。重熔层的摩擦系数（0.3）远低于原始CuCr50合金（0.45）,重熔层的损失质量（0.15 mg）远小于原始CuCr50合金的损失质量（0.6 mg）,合金的耐磨性有明显的提高。结论 CuCr50合金在优化的工艺参数条件下进行激光表面处理,能够细化Cr相组织和提高整个合金的组织均匀性,提高合金的显微硬度与耐磨性能。