铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,着重分析了非晶纳米晶的形成机制,并利用湿砂橡胶轮式磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究.结果表明:涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;α(Fe,Cr)相纳米晶均匀分布于非晶基体内.涂层的组织均匀,结构致密,平均孔隙率为1.7%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,其失效机制主要为脆性断裂机制.     

电弧堆焊铁基非晶/纳米晶复合涂层的组织及性能研究

以铁基非晶合金Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2作为焊芯制备低氢型非晶堆焊焊条,利用手工电弧堆焊,调控堆焊工艺参数,在Q235钢上制备两种不同非晶/纳米晶组分的复合堆焊层。利用XRD/SEM/TEM探索不同堆焊工艺下的结构组织演变及非晶/纳米晶的组成比例变化,研究了不同比例非晶/纳米晶复合堆焊层的晶化特征、硬度和耐磨性变化。实验结果表明,堆焊层为铁基非晶/纳米晶复合涂层,与基体达到了良好的冶金结合;涂层中非晶相含量最高可达47.44%,纳米晶粒尺寸为10~48 nm,堆焊层的最高硬度达1 226HV1,其耐磨性可达Q235钢的8倍;两组堆焊层的晶化激活能分别为Ex(150 A)=107.476 kJ/mol,Ex(160A)=58.104 kJ/mol;随着堆焊热输入的增加,堆焊层中非晶相的含量降低,纳米晶粒尺寸增大,堆焊层的晶化温度、热稳定性、硬度和耐磨性有所降低。     

高速电弧喷涂制备复合涂层的性能研究

为提高涂层性能和使用寿命,设计了FeAICrNi／3cr13、N195AI／3Cr13和ICr13／3Cr13的3种复合涂层和不喷涂过渡层的3Cr13涂层,利用扫描电镜、能谱仪和微动摩擦磨损设备等测试技术分析了4种涂层的微观组织和微区成分组成,研究了喷涂不同过渡层对复合涂层结合强度的影响,重点考察了FeAlCrNi／3Cr13复合涂层的耐磨性能。     

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的组织和性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术（HVAS）原位合成了Fe-Al/WC金属间化合物基复合涂层，并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明，铁铝涂层的成分为Fe-13.87Al-17.27C-3.35W-2.59Ni-1.27Cr-18.140(原子分数，%），主要相是Fe3Al,FeAl和α-Fe相，还有少量WC，W2C和Al2O3。TEM观察的涂层的扁平颗粒内是微晶组织，在一些区域还发现有非晶组织，说明在高速电弧喷涂过程中达到了很高的冷却速度。涂层具有相对较高的结合强度和显微硬度，以及较低的密度和孔隙率。     

基于高速电弧喷涂技术的耐磨涂层的研究进展

在简述高速电弧喷涂技术的基础上分类介绍了3种耐磨热喷涂涂层的最新研究和进展,指出了各类涂层的性能特点及其发展方向,为其应用发展和研究提供了指导.     

高速电弧喷涂FePSiBNb纳米结构的涂层结构及电化学行为

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备FePSiBNb纳米结构涂层。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、场发射电子扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)和透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)对涂层的微观组织结构进行了表征,并系统地研究了涂层在3.5%(质量分数)氯化钠溶液中不同浸泡时间下的电化学腐蚀行为。结果表明:FePSiBNb纳米结构涂层主要由α-Fe相纳米晶组成,平均尺寸为26nm。涂层呈层状结构且结合紧凑,孔隙率为1.6%。随着浸泡时间的延长,涂层的自腐蚀电位由浸泡1h时的-826mV上升到浸泡72h时的-728mV,然后逐渐下降到浸泡168h时的-936mV;而自腐蚀电流密度呈相反趋势:先由浸泡1h时的7.235μA/cm~2下降到浸泡72h时的4.363μA/cm~2,随后逐渐升高到浸泡168h时的23.05μA/cm~2。与Q235钢基体相比,FePSiBNb纳米结构涂层具有更好的耐腐蚀性能。     

等离子熔覆铁基非晶纳米晶复合涂层及其性能

利用等离子熔覆技术在A3钢表面制备了一层与基体呈冶金结合的、性能良好的非晶纳米晶复合涂层.涂层有非晶相和纳米相组成,根据衍射峰的半高宽,计算出铁基涂层中平均晶粒尺寸为22～24nm.对涂层进行XRD、SEM、EDS、TEM和DSC分析,并利用显微硬度计和电化学工作站研究涂层的硬度和耐蚀性能,研究表明所制备的铁基涂层具有良好的性能.     

Fe基非晶合金涂层在晶化过程中的硬度与组织变化

对等离子喷涂含Cr，Ni，W，Mo，C，Si等合金元素的Fe-B基非晶合金涂层进行了100～730℃不同温度4h热处理试验。差热分析结果表明，涂层的急剧结晶温度在590℃附近。热处理试验结果表明，在450℃以下热处理时，涂层仍基本保持非晶态，硬度变化不大。在450～610℃之间热处理时，随温度升高，涂层逐渐晶化，析出以Fe23(C，B)6和Fe23B6相为主的硬质相和富Fe相，在590℃左右获得晶粒尺寸约为20nm纳米晶组织，涂层硬度随温度升高急剧增大，在610℃左右硬度达到最大值，约1270HV。在630～730℃之间热处理时，富Fe相逐渐成为主要相，并有Fe23(C，B)6，Fe23B6，Fe2B和FeB等多种硬质硼化物相形成，晶粒尺寸随温度升高长大并形成树枝晶，涂层硬度逐渐降低。     

电弧喷涂铁基非晶涂层的制备及其冲蚀磨损性能研究

为了筛选最佳的铁基非晶涂层制备工艺和研究涂层的冲蚀磨损机理,采用电弧喷涂技术在不同工艺参数下制备Fe基非晶态合金涂层,利用自制固液两相流冲蚀磨损试验机和电化学工作站对涂层的耐磨损、耐腐蚀性能进行研究;并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段观察分析了涂层的相结构和组织形貌。结果表明:非晶涂层结构致密、组织均匀,并具有典型的层状结构;铁基非晶涂层具有良好的耐冲蚀性能,90°攻角下涂层冲蚀失重要高于30°攻角下涂层的失重;电弧喷涂电压上升,涂层冲蚀失重随之减小;送丝速度增加,涂层冲蚀失重先降低再升高;冲蚀磨损机制主要表现为脆性剥落;非晶涂层的耐腐蚀性能随喷涂电压的上升得到提高,随送丝速度增加先增强再减弱。     

自动化高速电弧喷涂锌铝基防腐涂层的耐蚀性研究

采用自动化高速电弧喷涂技术制备出Zn-Al及Zn-Al-Mg-RE涂层。通过浸泡实验考察涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的显微组织和相结构变化。结果表明,自动化高速电弧喷涂法制备的涂层均匀,与基体结合良好。浸泡试验两种锌基涂层均未出现红锈,能够对钢结构提供有效保护。     

超音速火焰喷涂制备Fe基非晶合金涂层的组织与腐蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了Fe基非晶涂层,通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试技术对Fe基合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行了研究,结果表明,采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层。Fe基非晶合金涂层的耐腐蚀性实验表明,获得的非晶合金涂层具有优异的耐腐蚀性。     

高速电弧喷涂FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层组织和性能的研究

通过常温超声波辅助化学镀方法制备Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体,以其作为增强相的粉芯材料通过高速电弧喷涂制备FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层.采用光学显微分析、场发射扫描电镜分析(FE-SEM)、能谱分析(EDS)以及显微硬度测试方法,研究Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体对涂层组织结构及性能的影响.试验结果表明:Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,显著减少涂层的氧化物和孔隙率,并提高涂层与基体的结合强度、抗热震性和抗高温冲蚀性能.     

高速电弧喷涂再制造曲轴用复合涂层的设计与研究

为提高再制造曲轴的涂层性能和使用寿命,设计了FeAlCrNi/3Cr13、Ni95Al/3Cr13和1Cr13/3Cr13的3种复合涂层和不喷涂过渡层的3Cr13涂层,利用扫描电镜、能谱仪和微动摩擦磨损设备等测试技术分析了4种涂层的微观组织和微区成分组成,研究了喷涂不同过渡层对复合涂层结合强度的影响,重点考察了FeAlCrNi/3Cr13复合涂层的耐磨性能.结果表明, FeAlCrNi/3Cr13复合涂层组织致密,孔隙率约3.2%,氧化物含量低,涂层平均结合强度达到46.6 MPa,复合涂层在高载荷油润滑摩擦条件下的耐磨性能远高于基体45钢.FeAlCrNi/3Cr13复合涂层可以应用到高速电弧喷涂再制造修复曲轴产业中.     

超音速电弧喷涂Ti-Al涂层抗滑动磨损性能研究

采用二次正交回归试验设计原理和钛铝双丝超音速电弧喷涂Ti-Al合金复合涂层方法，对LY12铝合金进行了表面强化研究，并采用金相、XRD、SEM、硬度和磨损试验方法，对涂层的组织结构及力学性能进行了表征，考察了喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和耐滑动磨损性能的影响，研究结果表明：在本文的实验条件下，涂层的体积磨损量、孔隙率、显微硬度与喷涂电压和喷涂距离之间的变化规律，可用回归模型进行描述；随喷涂电压的增大，涂层磨损量逐渐下降；喷涂距离小于220mm时，随喷涂距离的增大涂层磨损量逐渐增大；喷涂距离为220mm时，磨损量达到最大，继续增加喷涂距离，涂层的磨损量逐渐下降；在干摩擦条件下，Ti-Al合金涂层的磨损机制主要以化合物相剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

块体非晶合金及其涂层的电化学行为

采用铜模吸铸法制备了直径为2mm的Fe58Cr12Mo7C15B6Y2和直径为4mm的Fe55Cr12Mo10Cu2C13B6Y2两种块体非晶合金.利用电弧喷涂方法将相同成分的粉芯丝材喷涂在Q235基板上.对涂层进行的结构分析表明,涂层由非晶相和晶化相共同组成,涂层中含有＜2%的孔隙.涂层和块体非晶合金电化学腐蚀研究结果表明,块体非晶合金在极化过程中发生了多次钝化现象,涂层在电化学反应过程中钝化现象比较短暂.非晶样品和涂层之间电化学性能的差异与涂层成分和结构的不均匀性有关.     

Microstructure and mechanical properties of nanocrystalline nickel prepared by pulse reverse microelectroforming

Nanocrystalline nickel was produced by pulse reverse microelectroforming. The pulse microelectroforming was also performed for the comparative purposes. The surface morphology and microstructure of electroformed nickel layers were investigated by scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The microhardness of nickel layers was measured with a Vickers microhardness tester. The friction and wear experiments for nickel layers were performed on a friction and wear tester. The results indicate that the nickel layers prepared by pulse reverse microelectroforming exhibit higher density and their grain sizes in the nanometer range. The nickel layers with fine grains, high microhardness and better wear resistance are obtained at positive current density of 20?A/dm² and negative current density of 2?A/dm². The microhardness and wear resistance of nickel layers are improved as the positive and negative current densities are increased.     

粉末状态对超音速喷涂合成TiC-Ni涂层组织和性能的影响

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料通过PVA制粒和混合制粒制备两种喷涂粉末.研究表明:制粒方式在超音速火焰喷涂对涂层组织和耐磨性能有很大影响.PVA制粒粉末进行喷涂,涂层的相组成为TiC、Ni和少量Ti与Ni的氧化物,组织致密具有典型的层状涂层结构特征,涂层耐冲蚀磨损性能较强;混合制粒由于在火焰气流中缺乏SHS反应的条件,粉末喷涂后涂层中含有大量的Ti和Ni的氧化物和少量的粘结相Ni,具有较多的孔洞涂层组织疏松,耐冲蚀磨损性能较差.     

高速电弧喷涂FeCrNi/CBN复合涂层的组织与性能

采用高速电弧喷涂技术成功地制备出FeCrNi/CBN复合涂层,对涂层的结合强度、硬度、抗热震性能和磨损性能进行了测试,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段观察分析了涂层的形貌、成分和涂层截面组织.结果表明,FeCrNi/CBN涂层具有典型的层状结构特征;综合力学性能优异,具有较高的结合强度、高致密度、较好的耐热震性能和耐磨损性能.     

高速电弧喷涂再制造曲轴质量和效率优化研究

为提高自动化高速电弧喷涂再制造发动机曲轴的效率和涂层的性能,研究了一种新型的自动化高速电弧喷涂再制造发动机曲轴喷涂路径,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和材料力学性能试验设备分别测试了涂层的微观组织和结合强度.实验结果表明:涂层组织均匀、致密,为铁素体韧性相与固溶体、金属间化合物的复合组织,采用新喷涂工艺制备涂层性能较好,大大提高了喷涂效率和涂层在曲轴轴颈圆角处的结合强度,降低了再制造成本和喷涂时间,节能、节材及环保效果显著,应用前景广阔.