激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术(laser cladding,LC)在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC(体积分数)和deloro22(d22)粉末打底+(Ni60+50%WC)2种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明:2种涂层均由W₂C、TiC、Ni₁₇W₃、Ni₃Ti和Ti_xW_1-x相组成,2种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.82倍;2种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的抗剪切结合强度分别为188....     

等离子熔覆WC-Ni/Fe梯度涂层的组织与性能

采用同轴送粉等离子熔覆工艺在Q235基体上制备了多层65%Ni60A-35%WC体积梯度涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD等研究了涂层与基体、涂层与涂层的界面及组织特征,测量了涂层的硬度(HRC)。结果表明:涂层与基体界面处元素Cr、Ni由涂层向基体扩散;靠近界面约223μm范围内基体内的晶粒尺寸约长大了1.75倍;梯度涂层内部界面上层与层枝晶交错生长,形成联生结晶;梯度涂层由下至上的组织特征为:粗大树枝晶逐渐过渡为细小杂乱无方向性的致密组织;WC颗粒周围的Ni与基体Fe互熔,形成冶金结合;梯度涂层物相成分主要由Cr2Ni3、FeCr0.29Ni0.16C0.06、Fe3Ni2、CrFe7C0.45、BNi2、WC等组成;梯度涂层内硬度(HRC)值与65%Ni60A-35%WC体积分数成正相关关系。     

Ni60A／MoS2复合涂层设计及磨损失效机理

在结合涂层形成过程及原理、润滑涂层结构和涂层结合机理的基础上,对等离子喷涂Ni60A/MoS2复合润滑涂层的结构进行了设计,并对其磨损失效机理进行了探讨.研究表明:复合润滑耐磨涂层以NiCrAl合金粉末作为粘结层,Ni60A+La2O3+MoS2作为预涂层,可改善涂层界面的结合状况,致使涂层的组织和物化性能呈连续的过渡,大幅度地改善涂层材料的力学和耐磨性能.Ni60A/MoS2复合润滑涂层磨损失效机理随MoS2组元的含量不同而变化.未添加MoS2的喷涂涂层的主要磨损机理为磨粒磨损.随着MoS2含量的增加,润滑涂层的主要磨损机理由磨粒磨损向疲劳磨损,并过渡到粘着磨损.     

放电等离子烧结Ni60涂层的组织与性能

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备Ni60涂层,并对Ni60涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能进行分析.结果表明:Ni60涂层主要由γ-Ni、CrB、Cr7C3等相组成;涂层与基体在界面处形成了良好的冶金结合,涂层硬度为597.5 HV0.3,过渡层硬度从597.5 HV0.3到209.6 HV0.3呈梯度分布,宽度大约为0.3 mm,涂层与基体的结合强度约为710 MPa;涂层在磨粒磨损的条件下体积磨损率为5.43×10-2 cm3/h.     

镍基和钴基碳化钨颗粒增强复合涂层的组织与性能

借助超音速火焰喷涂和火焰重熔方法在H13钢基材上分别制备Ni60+30%WC和Co50+30%WC复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、微区X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层表面的物相、涂层与基材的结合情况、涂层内部增强相的形貌、分布,显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明:涂层与基体具有良好的冶金结合,涂层由γ-Ni/Co相、WC、Cr_3Ni_2、Cr_(23)C_6、W_2C相组成,这些硬质相为多边形;Ni基体相硬度为716~943 HV0.1,硬质相为1183~1263 HV0.1,高于Co基涂层和基材;Ni60+30%WC涂层摩擦因数为0.35,磨损率为1.21×10~(-7)mm~3·N~(-1)·m~(-1);Ni基涂层的硬化和耐磨减摩效果优于Co基涂层和基材。     

汽车活塞环表面Ni60A-Cr2O3复合涂层的制备与性能

采用超声速等离子喷涂法在汽车活塞环用45钢表面制备了Ni60A-Cr2O3复合涂层,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),摩擦磨损试验,电化学试验和浸泡腐蚀试验研究了Cr2O3含量对Ni60A-Cr2O3复合涂层物相组成、显微组织、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Ni60A-Cr2O3复合涂层中除有增强相Cr2O3外,还含有FeNi3、Fe(C,B)6和Cr23C6等含Cr析出相;随着复合涂层中Cr2O3含量的增加,复合涂层的磨损量呈现先减小而后增加的趋势,在Cr2O3质量分数为35%时磨损量最小,Ni60A-Cr2O3复合涂层中适宜的Cr2O3添加量为35%;Ni60A涂层和35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的磨损机制分别为黏着磨损和磨粒磨损;极化曲线测试结果和浸泡腐蚀试验结果都表明,在1.5mol/L H2SO4和3.5%NaCl溶液中,35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的耐腐蚀性能都要优于Ni60A涂层的。     

汽车发动机缸体的表面改性行为研究

对汽车发动机缸体内壁进行了等离子喷涂和火焰重熔处理,研究了Ni60、Ni60+12%WC和Ni60+12%WC+6%Mo合金粉末涂层的微观组织,对比分析了3种涂层的孔隙率和耐磨性。结果表明,等离子喷涂涂层与基体之间主要以机械结合为主,而火焰重熔处理后的涂层与基体实现了良好的冶金结合。重熔后涂层的孔隙率明显降低,而耐磨性显著提高。无论是喷涂涂层还是重熔涂层,磨损量从大至小的顺序均为:Ni60Ni60+12%WCNi60+12%WC+6%Mo。     

H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究

在H13钢表面制备了H13+H13/WC颗粒增强复合涂层,对涂层组织演化机理、界面行为及显微硬度分布、摩擦磨损性能等进行了分析与表征。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,复合熔覆层成形质量良好;相同工艺参数下,H13/20%WC熔覆层的硬度最高,平均显微硬度为639 HV,具有较好的耐磨性。H13钢基体的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层磨损,各熔覆层磨损形式主要是磨粒磨损和氧化磨损     

超音频感应熔覆镍基合金涂层组织及耐磨性能

利用超音频感应熔覆技术在Q235钢表面制备了厚度超过5.5 mm的镍基合金涂层,借助SEM/EDS、XRD、显微硬度计和球盘式摩擦磨损试验机研究了涂层微观组织结构、显微硬度分布及耐磨性能。结果表明,涂层主要由γ-Ni,γ-Ni/Ni3Si,硼化物Cr B和碳化物Cr7C3组成;涂层显微硬度呈现梯度分布,平均硬度为795 HV0.2,近4倍于基体硬度;涂层相对耐磨性能为基体的5.77倍;基体的磨损机制主要为严重的磨粒磨损,涂层的主要磨损机制为轻微粘着磨损,涂层中均匀分布大量的硬质相是耐磨性能显著提高的主要原因。     

微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层.用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌.结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降.涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

激光合金化熔覆制备耐磨陶瓷梯度涂层

利用预涂敷与激光重熔方法制备陶瓷梯度涂层，并对涂层的冶金结构、组成、硬度、以及耐磨性进行分析。结果表明：该涂层内陶瓷硬质相体积百分比沿基体到表面方向呈梯度变化，过渡层为具有良好韧性的固溶体。涂层结构均匀，和基体结合良好，无气孔和裂纹。厚度为０．４－０．８ｍｍ，表层硬度达ＨＶ_（０．２）１１００。与普通激光涂层比较，涂层内部的硬度随着成分组成的变化而平缓变化，既提高了涂层与基体的结合强度又提高了表面的耐磨性，同时，避免裂纹的产生。     

固溶时效对等离子堆焊WCp/18Ni300钢复合涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Cr5钢表面制备WC增强18Ni300钢复合涂层. 研究添加质量分数为25%和35%的球形WC对堆焊层组织与性能的影响,分析固溶(900 ℃ × 1 h)和时效(490 ℃ × 5 h)处理前后堆焊层的显微组织/相变过程/显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,在马氏体时效钢粉末中添加WC颗粒影响堆焊层组织和马氏体相变. WC/MS300复合堆焊涂层的显微组织主要以奥氏体为主. 经固溶时效热处理后,基体试样硬度和摩擦磨损性能下降,而WC/MS300试样中γ-F转变为α-Fe,硬度和耐磨性显著改善,添加35%WC试样耐磨性能最佳. 由WC的微观结构演变表明,固溶时效后WC颗粒周围形成厚的扩散层,显著改善了界面结合.     

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.     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

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。     

添加CeO_2激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层的高温干摩擦磨损性能

采用CO2横流激光器在21-4-N耐热钢表面熔覆添加0.5%CeO2的不同成分Ni基WC金属陶瓷复合层;对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量以及不同温度下的高温干摩擦磨损试验。结果表明,Ni21+25%WC+0.5%CeO2熔覆层组织均匀细小,高温下以粘着磨损和氧化磨损为主,干摩擦磨损性能优良。