钛锆对激光熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织的影响

运用激光熔覆的方法在中碳钢表面原位合成制备了颗粒增强铁基复合涂层.通过调整两种强碳化物形成元素Ti和Zr的相对含量,研究了不同配比下原位自生碳化物颗粒相的分布特征.结果表明,在总量一定的情况下,复合添加Ti和Zr可以提高颗粒分布密度和颗粒相面积比.其中,以Ti和Zr的质量比为1∶1时得到的颗粒密度最大、颗粒尺寸分布最均匀.同时对不同的颗粒分布状态下涂层的显微硬度进行了研究.     

回火处理对激光熔覆颗粒增强镍基复合涂层组织及耐磨性的影响

采用优化的激光熔覆工艺在45#钢表面制备了质量良好的颗粒增强多道镍基复合Ni60CuMoW涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等表征手段研究了涂层的显微组织、颗粒相分布和结构特征。根据显微硬度和盘销式干摩擦磨损实验数据,比较了回火处理前后颗粒增强激光熔覆复合涂层的显微硬度分布和耐磨性能,并就热处理对磨损机制的影响进行了分析。结果表明,激光原位制备的颗粒增强镍基复合熔覆涂层经回火处理后,距结合界面0.3～0.8mm区域范围内析出的复合碳化物和硼化物硬质颗粒结构完整、尺寸分布均匀、密度大,与基体相界面呈牢固的冶金结合。回火处理前后涂层熔覆区的显微硬度较基体分别提高了4.9倍和5.8倍;耐磨性较基体分别提高了1.1倍和2.9倍。     

强碳化物形成元素在激光原位合成颗粒增强涂层中的作用

不同的强碳化物形成元素对激光制备原位合成颗粒增强复合涂层具有不同的作用。向激光合金化或激光熔覆形成的高碳当量熔池中添加能与碳形成间隙相的某些强碳化物形成元素，有利于获得与基材冶金结合的、具有原位合成特征的复合碳化物颗粒增强的高耐磨复合涂层，并且它们对于增强颗粒的形核与生长发挥着各自不同的作用，其中Ti是最重要的形核元素。最终确定了强碳化物形成元素(Ti+Zr+Mo+WC)复合添加的优化方案。采用优化方案在钢和铸铁表面制备出激光原位合成颗粒增强复合涂层。这种涂层在工业生产中表现出优异的摩擦学特性，而这种技术思路在镍基表面也得到了实现。     

灰铸铁表面激光合金化制备高镍复合涂层的研究

在合金灰铸铁表面预置高镍粉末,采用激光合金化技术进行了制备原位合成颗粒增强复合涂层的研究.在添加强碳化物形成元素和RE2O3条件下获得了成形好、无缺陷、与基体形成冶金结合且硬度较低的合金化层.合金化层微观组织呈亚共晶介稳态,由奥氏体、莱氏体及弥散分布的大量复合碳化物颗粒相组成.颗粒相富含Ti、Zr、Mo、W元素,颗粒尺寸3～5μm,颗粒分布密度达6.65×103mm-2数量级,合金化层显微硬度平均值约为HV0.2450.     

激光合金化引入亚微米MC型增强相的研究

为了研究不同反应方式的原位合成或直接添加所引入的碳化物增强相对碳化物强化铁基复合涂层耐磨性能的影响,采用CO2激光器在T10钢表面激光合金化制备TiC/Fe基复合涂层,对涂层的组织结构、显微硬度和耐磨性能进行了检测和分析。结果表明,合金化层组织致密无缺陷,由γ-CrFe7C0.5相+亚微米MC相(M=Ti,Cr,W)组成,其中奥氏体在磨损过程中由于加工硬化转变成马氏体;直接添加增强相的磨损失重是原位合成反应生成增强相的2倍～3倍;Ti+C化合反应生成的碳化物含量高于TiO2+C还原反应,耐磨性能更优异。该实验结果对制备TiC强化Fe基复合涂层时陶瓷相的最佳引入方式,有一定的指导借鉴作用。     

稀土氧化物对激光熔覆制备颗粒增强镍基涂层中颗粒分布的影响

采用激光熔覆技术,通过在商用热喷涂粉末Ni25A合金粉末中复合添加强碳化物形成元素Ti、Zr和W并同时增碳,在45#钢基体上制备了原位析出的颗粒增强镍基复合材料涂层.重点研究了向熔覆粉末中添加不同的稀土氧化物对熔覆层组织的影响.研究表明,稀土元素可以改善原位合成颗粒的形态、尺寸和密度,在镍基涂层中Y2O3的作用显著优于轻稀土氧化物的作用.     

原位生成NbC颗粒增强镍基激光熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一。利用该技术,在A3钢表面激光熔覆预置涂层,成功制备出了原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层,并进行了硬度、摩擦性能测试,X射线衍射(XRD)和显微组织分析。扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析结果表明,原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合,熔覆层的组织为先共晶析出的树枝晶(Cr,Fe碳化物相)和原位生成的NbC颗粒相均匀分布在γ(Ni Fe)基体中。硬度测试和摩擦磨损实验表明,激光熔覆原位生成NbC颗粒增强镍基复合涂层平均硬度高达HV0.31200,耐磨性是纯Ni60激光熔覆层的2.5倍。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中形成了大量的、原位生长的NbC颗粒增强相,且均匀分布于基体中。     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

激光熔覆Ni/WC复合涂层的组织和性能

采用激光熔覆方法在A3钢基体上制备Ni/WC复合涂层 ,研究了不同激光功率下复合涂层中WC颗粒的形貌与分布及其对涂层耐磨性能的影响。结果表明 ,在Ni/WC复合涂层中 ,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化 ,并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物 ,这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢固结合。     

合金铸铁气门座圈激光熔覆镍基复合涂层的研究

针对车用内燃机排气门座圈高温、高交变应力和高腐蚀性工况,采用添加了强碳化物形成元素的镍基自熔合金粉末,通过激光熔覆,在CrCuB合金灰铸铁基体上制备了原位合成的颗粒增强镍基复合涂层.涂层厚度约0.6mm,平均硬度655HV0.2,与基体成冶金结合.平均尺寸约1um的硬质颗粒在涂层中均匀分布,这种从液态合成析出的硬质颗粒与具有低硬度高塑性的高镍基体强韧结合,能有效提高涂层的使用性能.研究表明,铸铁表面镍基合金激光熔覆层产生气孔的强烈倾向与石墨相的存在和镍基合金的凝同特征密切相关,合理的工艺措施可以消除气孔缺陷.     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基激光熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面成功制备出原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基复合涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(Ni)树枝晶,熔覆层中、上部组织为大量先共晶析出的VC-VB-B4C颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(Ni)基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31350)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量VC-VB-B4C复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀分布.     

铌对激光熔覆铁基原位合成颗粒增强复合涂层组织的影响

研究了单独添加不同含量的铌与复合添加铌、钛时激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点。研究表明,往FeCSiB系合金粉末中无论单独添加铌还是复合添加铌、钛均能得到成形良好、组织均匀细化、大量颗粒均匀弥散分布的熔覆层。在相同的激光熔覆条件下,复合添加铌、钛得到的熔覆层组织中颗粒的面积比例和单独添加Nb大体相当,但是复合添加得到的颗粒更为细小,数目更多。单独添加Nb时,整个熔覆层内显微硬度分布比较均匀;随着添加量的增加,平均显微硬度先下降后上升。     

激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能

为了改进TC4 钛合金的耐磨性能,开发具有热应力缓和功能的梯度涂层,在对梯度涂层优化设计的基础上,采用激光熔覆的方法在TC4 钛合金的表面上制备耐磨钛基功能梯度（Ti-FGM）复合涂层,观察了微观组织,测量了Ti-FGM 涂层和基材在大气环境室温下的摩擦磨损性能和显微硬度。结果表明:原位自生的增强相TiC 颗粒均匀分布在梯度功能耐磨熔覆层中,微观组织沿熔覆方向呈现粗大树枝晶到颗粒状晶体的变化。复合涂层硬度呈现梯度上升趋势且涂层顶部表现出较优异的耐磨性能。