激光熔覆Co+Cr3C2复合涂层的组织与性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量Cr3C2(20%,40%,60%,质量分数)的Co Cr3 C2复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23 C6组成;Co Cr3 C2涂层主要由未熔Cr3C2、杆状或块状的富Cr碳化物及其间的细小枝晶组织组成,组成相主要为γ-Co、Cr7 C3,Cr23 C6和未熔Cr3 C2.添加的Cr3 C2改变了涂层的凝固特征,并细化了组织.随着Cr3 C2加入量的提高,未熔Cr3 C2以及凝固过程中形成的富铬碳化物明显增加.三种Co Cr3 C2涂层的硬度、耐磨性、高温抗氧化性与耐蚀性比Co60涂层均有明显的提高.随Cr3 C2加入量的提高,复合涂层的高温抗氧化性与耐蚀性均提高,而Co 40%Cr3 C2涂层的耐磨性最好.     

激光熔覆Ni-WC/Cr3C2涂层组织及性能

采用激光技术在45钢表面熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层,采用SEM,XRD等手段进行熔覆层的显微组织、相组成及成分分析,并测试熔覆层的耐蚀性和耐磨性能.结果表明,Ni-WC/Cr₃C₂熔覆层底部生成方向性较强的胞状树枝晶,中上部组织为细小的树枝晶.涂层主要是由γ-(Fe, Ni),M₂₃C₆型碳化物以及未熔的WC颗粒组成.细晶强化、合金元素固溶强化以及碳化物强化的共同作用,使熔覆层的显微硬度提高至711HV0.1.熔覆层耐蚀性明显改善,腐蚀电流密度约为45钢的1/4.随着摩擦速度的增大,激光熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层和45钢磨损量增加,且熔覆层的磨损量低于45钢,表明其耐磨性能明显提高.     

Cr3C2对镍基碳化钨激光熔覆层组织与性能的影响

研究了不同Cr3C2加入量对镍基碳化钨熔覆层显微组织、横截面微观硬度、耐蚀性及耐磨性的影响。结果表明,Cr3C2使熔覆层质量得到改善,涂层中花状、鱼骨状枝晶组织基本消失,组织主要由浅白色块状、黑色不规则块状、浅黑色菱角状组织以及未熔WC颗粒组成。当Cr3C2加入量为10%时,组织中裂纹、气孔等缺陷基本清除,未发现WC的聚集和桥接,熔覆层显微硬度及耐蚀性均有所提高,硬度分布更加均匀。干滑动摩擦摩损试验时,熔覆层表面磨粒磨损特征的犁沟相对较浅,没有WC粒子脱落现象。     

激光熔覆TiC-Cr_7C_3-CNTs增强涂层制备及其显微组织

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面合成了TiC-Cr7C3-CNTs增强涂层。利用X射线衍射仪测试了涂层相组成、电子扫描电镜和透射电镜观察了涂层的显微组织,采用硬度计测试了涂层的硬度。结果表明,涂层中TiC和Cr7C3颗粒分布较均匀,同时还有CNTs。在涂层顶部还有易碎的TiO2和TiC组成的陶瓷层。涂层无裂缝、无孔洞且与基体结合良好。涂层的平均硬度高达365HV0.2,远高于基本的平均硬度235HV0.2。     

激光扫描速率对NiCr/Cr3C2涂层微结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在3种扫描速率下制备了NiCr/Cr₃C₂复合涂层,分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机表征了熔覆层的组织形貌、硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光扫描速率从2 mm/s升至4 mm/s时,熔覆层组织从以树枝晶为主转变为以等轴晶为主,缺陷由气孔转变为大尺寸间隙与裂纹。扫描速率低于3 mm/s时,Cr₃C₂熔化分解导致熔覆层主要含有Cr₇C₃,随着激光扫描速率增加,Cr₃C₂熔化程度降低,熔覆层以Cr₇C₃与Cr₃C₂为主。因此,随着激光扫描速率从2 mm/s升高至4 mm/s,熔覆层硬度从400 HV0.3提升至780 HV0.3。不同激光扫描速率下熔覆层磨损均以磨粒磨损为主,但是由于结构致密和硬度较高,3 mm/s涂层磨损量最小,耐磨性最好。     

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。     

前驱体对激光熔覆复合溶胶凝胶制备陶瓷涂层的影响

目的研究不同前驱体配比下,激光熔覆复合溶胶凝胶在3Cr13不锈钢表面制备的陶瓷涂层的性能,并对强化机理进行分析。方法通过溶胶凝胶法制备均匀的前驱体,即Ti O2和C(微米石墨和碳纳米管),利用激光熔覆技术,在3Cr13不锈钢基体表面制备出高性能的涂层。采用光学显微镜、X射线衍射仪、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的硬度进行测试,采用HT-600型高温摩擦磨损试验机测试基体和熔覆层在常温下的磨损性能。结果通过溶胶凝胶法,制备出均匀的Ti O2和C混合粉末。激光熔覆后,在覆层中均匀分布着Ti C和Cr7C3强化相。改变前驱体配比,当C和Ti O2的摩尔比增大时,涂层组织明显细化,且涂层中无气孔,显微硬度也有较大提高。当n(TiO2)∶n(C)=1∶8时,次表面显微硬度达到810HV0.2,涂层硬度从上到下呈现递减的趋势,且涂层的耐磨性最好,为基体的4.5倍。结论增大C和Ti O2两者摩尔比,可以提高熔覆层的显微硬度和耐磨性。在熔池中,Ti C密度较小,涂层中硬质颗粒从上到下依次减少,与之对应,硬度也依次递减。同时,碳纳米管的加入将对涂层起到细晶强化的效果。Ti与碳纳米管和微米石墨结合生成微米级和亚微米级Ti C,提高了形核率,Cr7C3以亚微米级Ti C为非均质核心,形核长大,生成均匀分布的Cr7C3强化相。     

激光熔覆原位合成Cop/Cu复合涂层

采用激光熔覆快速凝固技术,原位合成了C为p/Cu复合材料涂层,应用扫描电镜及能谱附件研究了激光工艺参数对涂层显微组织的影响.结果表明,激光熔池大的过冷度条件,有利于Cu-Co合金的液相分离.在优化的激光熔覆工艺条件下.可原位合成表面光滑、均匀连续的致密Cop/Cu复合涂层,涂层组织由大量细小的均匀分布在铜基固溶体基体上的富γ-Co球形颗粒组成.随着热输入的降低,颗粒相的尺寸得到细化.对Cop/Cu复合涂层组织的形成和细化机理进行了分析.     

激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

激光与电子束熔覆(Cr,Fe)7C3复合层组织及耐磨性对比

以Fe/Cr/C粉末为添加粉末,采用CO2激光扫描和电子束扫描在903钢表面原位合成(Cr,Fe)7C3表面复合层。对两种熔覆层进行金相分析、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析对比。结果表明： 电子束熔覆层的组织均匀性较好,表层有大量(Cr,Fe)7C3初生碳化物,底部则为初生奥氏体枝状晶和(Cr,Fe)7C3/γFe共晶组织。基于电子束扫描时束流可变的工艺特点,实际应用时容易制备可控组织梯度的熔覆层。激光熔覆层也具有一定的组织梯度,但其组织均匀性较差,表层主要有γFe枝状晶和(Cr,Fe)7C3/γFe共晶组织及马氏体组织,底部则主要为马氏体组织。两种熔覆层的显微硬度体现了其中碳化物的数量及分布,电子束熔覆层碳化物含量较高,其显微硬度也较大。低应力磨损状态下,电子束熔覆层和激光熔覆层的相对耐磨性分别是基材的10.5倍和4.3倍。     

激光熔覆Ni-Al2O3复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al2O3复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al2O3含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al2O3颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al2O3含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al2O3(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1 026.3HV,腐蚀失重速率为0.15 mg/(cm².h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6 mV和38.6 µA/cm²。当继续增加Al2O3的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al2O3(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。     

Mo-Ni-B系三元硼化物陶瓷涂层激光熔覆制备及其腐蚀性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Mo2NiB2陶瓷涂层。利用扫描电镜和静态浸泡法、电化学方法研究了涂层的显微组织及耐腐蚀性能。结果表明,涂层与基材形成了良好的冶金结合,组织致密,增强相分布较为均匀且无明显的裂纹和孔洞。在3.5%NaCl溶液中,涂层的腐蚀电位明显比基材正移,腐蚀电流密度约为基材的1/4,说明Mo2NiB2陶瓷涂层显著提高了基材的耐腐蚀性能。     

激光熔敷原位合成WC增强铁基复合涂层的组织和性能

利用激光熔敷原位合成技术,以一定比例的Fe、C、W等粉末为熔敷材料,在Q235钢基体上原位反应合成WC颗粒增强型铁基涂层。分别采用OM、SEM、XRD、EDS、显微硬度、摩擦磨损等分析测试方法对熔敷金属的组织、成分和力学性能等进行研究。结果表明:合适的工艺参数下,能够得到无缺陷的与基体冶金结合的熔敷层金属,熔敷层内的硬质相主要为Fe_3W_3C、W_2C和很多晶粒细小WC;W粉颗粒尺寸影响熔敷层中WC的生成量,小尺寸的钨粉颗粒可以生成更多的WC,当W粉颗粒尺寸达到23μm时,出现了细小的六边形的WC形貌;适当提高Cr的含量可以增加熔敷层的硬度,但会减少WC的生成数量。激光熔敷层的硬度相比基体有很大提高,平均硬度可达到921 HV;耐磨性能远高于基体,当出现细小的六边形WC颗粒时,耐磨性能可达到基体的602倍。     

Hastelloy N合金表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

采用激光熔覆同步送粉技术在HastelloyN合金表面制备了NiCoCrAlY涂层,研究了HastelloyN基材和含NiCoCrAlY涂层的HastelloyN试样在900℃LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为。利用失重腐蚀法评估了试样的耐熔盐腐蚀能力,采用XRD和SEM表征了基材和涂层的物相组成、显微组织和腐蚀形貌,并结合EDS分析了微区成分。结果表明,NiCoCrAlY涂层试样的腐蚀速率仅为Hastelloy N基材的2/3。Hastelloy N基材表现为晶间腐蚀,其中Cr元素沿晶界发生选择性脱溶腐蚀,腐蚀前由γ-Ni和M_6C(M为Ni、Co、Cr等)等物相组成,腐蚀后新析出Co_9Mo_(21)Ni_(20)相。NiCoCrAlY涂层表现为均匀腐蚀,其中Al元素充当"消耗品"由涂层均匀向外扩散,形成的腐蚀产物可阻碍涂层中其它元素的扩散从而保护基材,腐蚀前主要由γ-Ni、Al_(0.983)Cr_(0.017)、AlNi_3等物相组成,腐蚀后只存在γ-Ni相。NiCoCrAlY涂层显著提高了基材的耐熔盐腐蚀性能。     

激光熔覆铁基Cr_3C_2/MoS_2覆层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆方法,在45钢表面制备出铁基-Cr3C2/MoS2耐磨减摩覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验及XPS对覆层组织、摩擦磨损性能及磨球表面氧化进行了分析。研究表明,熔覆过程中Cr3C2分解主要生成了Cr23C6硬质相;MoS2部分分解形成了CrS微粒,与保留的MoS2一起对覆层材料起到润滑作用。与铁基合金覆层相比,加入Cr3C2/MoS2颗粒后,覆层的摩擦磨损性能显著改善;加入12Cr3C2/6MoS2后,覆层的摩擦因数降低到0.21,仅为铁基覆层的56%,相对耐磨性为其2倍;与Cr12MoV钢相比,铁基-12Cr3C2/6MoS2覆层的摩擦因数仅为其51%,相对耐磨性为其2.4倍。研究表明,覆层表面磨损形式主要是粘着磨损及磨粒磨损,加入Cr3C2/MoS2颗粒相后覆层的磨损程度减轻。XPS分析表明,其磨球表面形成了Cr、Fe的氧化物,对降低磨耗及摩擦阻力有积极作用。     

LaF_3对激光原位合成TiC/Ni涂层耐蚀性的影响

以Ni60、Ti、石墨、Mo及La_3为原料,在闸板表面激光熔覆原位合成了TiC/Ni复合涂层.利用SEM、电化学腐蚀系统对涂层组织和耐蚀性能进行分析.结果表明,未添加LaF_3,和添加3%LaF_3的熔覆层中存在异质相.自腐蚀电流升高,腐蚀电位降低,耐蚀性下降;添加2%LaF_3的熔覆层中异质相消失,腐蚀电流密度降低,腐蚀电位升高,钝化区宽度增加,耐蚀性提高.     

316L表面激光熔覆复合微弧氧化制备陶瓷涂层

目的提高316L不锈钢表面的耐蚀性和生物活性。方法首先采用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备钛层,然后对钛层表面进行微弧氧化处理,从而在316L不锈钢表面制备出含有Ca、P元素的多孔状陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)、X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)分析了钛层厚度对陶瓷涂层的表面显微形貌、元素含量及物相组成的影响。利用电化学实验、浸泡实验分别测试了涂层在1.5倍SBF溶液中的耐蚀性能和生物活性。结果通过激光熔覆复合微弧氧化能够在316L不锈钢表面制备出多孔状陶瓷涂层。随着钛层厚度的增加,微弧氧化原位生成的陶瓷涂层致密度、厚度也增加。当钛层厚度达到0.4 mm时,微弧氧化后得到的陶瓷涂层完整致密,厚度达到20μm。涂层主要由锐钛矿相Ti O2、金红石相Ti O2组成。极化曲线分析可知,腐蚀电位Ecorr为-0.162 V,腐蚀电流密度降至5.11×10-7 A/cm2。陶瓷涂层在1.5倍SBF中浸泡3天后表面即有羟基磷灰石沉积。结论通过激光熔覆复合微弧氧化在316L不锈钢表面制备的陶瓷涂层在模拟体液环境下具有较好的耐蚀性能,同时也具备良好的生物活性。     

激光熔覆制备B_4C_p/Ni合金复合涂层的组织与性能

对Ni60合金粉末中添加B4C陶瓷颗粒的激光熔覆组织结构和力学性能做了研究。结果表明,加入陶瓷颗粒可增加熔覆层中强化相数量,提高涂层的硬度和耐磨性,在陶瓷颗粒加入量达到15%时效果最好。     

激光熔覆制备B4Cp/Ni合金复合涂层的组织与性能

对Ni60合金粉末中添加B4C陶瓷颗粒的激光熔覆组织结构和力学性能做了研究。结果表明。加入陶瓷颗粒可增加熔覆层中强化相数量，提高涂层的硬度和耐磨性，在陶瓷颗粒加入量达到15％时效果最好。