cBN微粒粒径及含量对Ni-cBN复合镀层结构及高温耐磨性的影响

目的 探究立方氮化硼cBN微粒粒径及含量对复合电沉积的影响,提升Ni-cBN复合镀层的高温耐磨性.方法 在镀液中添加不同粒径(～0.5、3.0、10μm)及不同含量的cBN颗粒制备Ni-cBN复合镀层,采用溶解称重法测试镀层复合量,通过扫描电镜(SEM)、显微硬度计和高温球盘磨损试验等评价不同复合镀层的微观结构、硬度及高温耐磨性.结果 cBN微粒粒径为0.5μm时,颗粒易发生轻微团聚,复合量难以大幅度提高;选择3.0μm和10μm的cBN颗粒,一定程度上利于提高复合量.整体上说,复合量越高、微粒粒径越大,复合镀层的平均硬度越高.但在相近复合量下,3.0μm颗粒复合的镀层颗粒分布均匀性更佳.相比于纯Ni层,Ni-cBN复合镀层中弥散分布的cBN颗粒,提高了镀层硬度,改善了镀层的耐磨性.对于不同粒径的颗粒,小颗粒(～0.5μm)复合的镀层的摩擦系数略低,但粘着磨损较为严重;大颗粒(～10μm)复合的镀层的粗糙度较高,以磨粒磨损为主.结论 镀液中cBN微粒的粒径及含量直接影响镀层复合量及耐磨性.选择粒径为3.0μm的cBN颗粒、控制cBN复合量为40.5％时,Ni-cBN复合镀层的显微硬度>600HV,且高温耐磨性更佳.     

WC粒度对梯度硬质合金组织和性能的影响

由于不同材料的热膨胀系数不同,涂层在冷却过程中可能因为热应力不同而产生裂纹,表面富粘结相的梯度硬质合金基体因粘结相含量高,韧性好,能有效吸收裂纹扩展时的能量,延长涂层刀具的使用寿命。为了研究WC晶粒度对梯度硬质合金的组织及性能的影响,制备了三种WC粒度的硬质合金。采用XRD和SEM对梯度硬质合金的相成分、微观组织进行了分析。实验结果表明,三种WC晶粒度的硬质合金表面均形成了梯度层。随着WC晶粒度的增大,梯度层厚度减小,抗弯强度和断裂韧性增大。三种梯度硬质合金表层显微硬度分布趋势相似。当WC晶粒度较小时,梯度硬质合金无梯度的合金芯部断裂形式均以沿晶断裂方式为主,随着WC晶粒度的增加,穿晶断裂方式增多;梯度表层出现了Co相变形和撕裂形貌,存在蜂窝状的韧性花样。     

WC颗粒尺寸对WC-CoCr涂层组织与性能的影响

喷涂粉末颗粒尺寸是影响碳化钨涂层性能的关键因素。采用HVOF工艺制备3种不同WC颗粒尺寸的WC-CoCr涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和颗粒冲蚀磨损试验机等对涂层的组织结构及性能进行分析,系统研究了WC颗粒尺寸对涂层组织及性能的影响。结果表明:FN-WC涂层中碳化钨分解严重,PN-WC及M-WC涂层中碳化钨颗粒少量分解。FN-WC、PN-WC及M-WC涂层孔隙率分别为2.1%、2.0%和2.3%,硬度分别为1 254、1 241和1 229HV0.3,结合强度分别为68.7、73.5和72.9 MPa。15°攻角下FN-WC、PN-WC及M-WC涂层的抗冲蚀磨损阻力Re分别为9.3×104、15.5×104和10.74×104 g/cm3,90°攻角下的抗冲蚀磨损阻力Re分别为4.68×104、4.70×104和4.26×104 g/cm3。PN-WC涂层组织更均匀,WC相分解轻微,涂层硬度分布更集中,结合强度最高,在15°攻角下表现出最好的耐冲蚀性,综合性能优异。     

Microstructure Evolution and Its Effect on the Wear Performance of HVOF-Sprayed Conventional WC-Co Coating

Journal of Materials Engineering and Performance - In this work, a conventional tungsten carbide 12% cobalt (WC-12Co) coating was deposited by using a liquid fuel JP-8000 high velocity...     

重熔对NiCrBSi涂层组织及高温耐磨性能的影响

目的改善Ni Cr BSi涂层的组织及高温耐磨性能。方法采用等离子喷涂在45号钢基体上制备Ni Cr BSi涂层,并用氩弧对其进行重熔处理。利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对喷涂层与重熔层的形貌、微观组织、成分与物相进行分析。采用显微硬度仪与纳米压痕仪测试涂层的硬度、弹性模量,并计算出涂层的断裂韧性。通过室温、300℃、500℃的摩擦磨损试验评价和比较喷涂层与重熔层的耐磨性能。结果重熔层各元素分布较均匀,主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2B、Mn5Si2和α-Fe等物相组成。重熔层由喷涂层的层状结构转变为致密的铸态组织,孔隙率由7.2%降低至0.4%,重熔层与基体之间形成了冶金结合。涂层重熔后硬度由724HV降低至608HV,但是弹性模量与断裂韧性分别由161.15 GPa和0.63 MPa·m~(1/2)提高至195.92 GPa和7.18 MPa·m~(1/2)。结论重熔处理改善了涂层的组织,使得重熔层在室温、300℃、500℃的耐磨性能均优于喷涂层。随着温度的升高,喷涂层氧化脱落越来越严重,而重熔层无明显氧化脱落。     

石墨烯改性自润滑耐磨涂层的组织与耐磨机理研究

为了降低WC-Co涂层的摩擦系数,采用湿法球磨工艺实现了氧化石墨烯和WC-Co喷涂粉末的均匀混合,基于爆炸喷涂技术制备了氧化石墨烯改性WC-Co涂层。借助XRD、SEM、EDS等手段分析了涂层的氧化石墨烯存在、组织结构形貌、化学成分组成。采用显微硬度计、万能拉伸机及UMT-2摩擦磨损试验机等仪器研究了涂层的力学及摩擦磨损性能。结果表明：氧化石墨烯改性后涂层内均匀分布有片层状氧化石墨烯,涂层组织致密、均匀,结合强度约82MPa,显微硬度为1024HV0.3,氧化石墨烯改性后涂层相比WC-Co涂层摩擦系数降低了30%,氧化石墨烯的添加提高了WC-Co涂层的抗磨、减磨性能。     

纳米CeO2对铁基合金喷焊层组织和耐磨性的影响

采用等离子弧喷焊技术在Q235钢表面喷焊含纳米CeO2的铁基自熔性粉末。对喷焊层进行了显微组织、硬度和耐磨损性能的测试。结果表明,添加和未添加纳米CeO2的铁基合金喷焊层的主要组成相均为γ-（Fe,Ni）和（Cr,Fe）7C3,添加5.0%纳米CeO2的喷焊层中出现了（Cr,Fe）3C2相。此外,加入适量纳米CeO2可细化喷焊层的显微组织,提高喷焊层的硬度和耐磨性,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

基体表面酸洗处理对硬质合金涂层组织和性能的影响

设计了不同浓度、不同时间的酸洗除钴工艺对硬质合金基体表面进行处理。采用多种手段对不同处理后的涂层刀片进行了组织和性能分析。结果表明:各种HNO3溶液对除去硬质合金基体表面的钴效果均很明显,但要防止内部钴的浸出。涂层在钴相表面为重新形核生长,晶粒细小;在除去钴的表面为外延生长,晶粒粗大。基体表面去钴工艺参数对涂层刀片的剥落性能、冲击性能和耐磨性能均有明显影响。因此在选择表面酸洗除钴工艺时,必须综合考虑多种因素,根据刀片的使用领域确定最优的酸洗方案。     

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.     

粗晶碳化钨粒度对WC-Co合金晶粒度的影响

选用供应态分别为30μm和12μm的二种粗颗粒WC粉末,研究不同方法表征的粉末粒度与合金晶粒度的关系。结果表明:三种粉末粒度测定方法给出的结果都呈现粒度越粗合金的晶粒度也越粗的规律。粗颗粒WC的研磨态粒度与合金的晶粒度相当接近,金相法测得的12μmWC的晶粒分布与所制备的合金的晶粒度的一致性比30μmWC制备的合金要好。粗晶WC研磨态的Fsss粒度可以用于评价粗晶WC晶粒度,也可以预测WC-Co合金的晶粒度。     

原始粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金方法制得四组不同粒度组合的Co-WC-Ti(C,N)金属陶瓷材料。对其室温力学性能进行测量,并采用XRD,SEM,EDX等方法对材料的相结构,显微组织等进行分析。研究表明,主要硬质相粒度的改变使相结构出现了一定程度的变化;以亚微米TiC为原始粉末细化了金属陶瓷组织中的晶粒;以纳米TiN为原始粉末使得晶粒大小趋向一致,分布均匀,并在一定程度上细化了晶粒;当TiC、TiN原始粉末分别为亚微米、纳米尺寸时,材料的综合力学性能最好。     

原始WC粉末粒度组成对超细硬质合金组织及性能的影响

分别采用两种工艺制备的Fsss粒度相近的WC粉末为原料,在不同球磨时间下制备WC-10%Co-0.3%Cr_3C_2-0.5%TaC试样于1 450℃下烧结,对比两种合金的微观结构和常规性能。结果表明:采用粒度分布较窄、不含WC团聚颗粒的WC粉末为原料,经10 h球磨就能得到微观组织结构均匀的超细硬质合金;采用粒度分布较宽、含有大量WC团聚颗粒的WC粉末为原料,需要50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的超细硬质合金,球磨时未被破碎的WC团聚颗粒烧结时会长大为WC晶粒团聚体,或者是粗大WC晶粒,会降低合金的抗弯强度值;原始粉末粒度组成对超细硬质合金的矫顽磁力、密度和硬度影响较小。     

氩气保护下碳化钨对镍基合金熔覆层组织及耐磨性的影响

目的改善Q235钢板的耐磨性,以取代65Mn在振动筛筛板中的应用。方法采用电阻丝加热非真空熔覆技术,在氩气保护条件下于Q235钢表面制备碳化钨/镍基合金复合熔覆层。通过SEM和XRD观察分析熔覆层与基体的结合方式、碳化钨分布、熔覆层组织及相组成,通过硬度测试及磨损试验,分析碳化钨对熔覆层耐磨性的影响。结果熔覆层与钢基体达到冶金结合。熔覆层主要由奥氏体、碳化钨、碳化物及硼碳复合化合物等相组成,碳化钨弥散分布其中。当碳化钨用量为熔覆粉末总质量的35%时,熔覆层硬度为47.3HRC,磨损率为0.08 mg/m,约是钢基体耐磨性的5倍,65Mn耐磨性的4倍。结论采用氩气保护制备的碳化钨熔覆层与基体结合良好,提高了钢基体的耐磨性。     

高速钢表面硬质合金覆层的组织及性能

通过热喷涂-真空粉末烧结的方法在高速钢表面制备硬质合金覆层，分析了硬质合金覆层组织和界面结构的特点、测试了硬质合金覆层的结合强度、硬度和耐磨性。结果表明，热喷涂后经过1200℃烧结，获得1—3mm厚度的硬质合金覆层，结合强度达到450MPa，硬度达到85HRA，具有较高的耐磨性能。     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

等离子喷涂工艺参数对Cr_2O_3涂层组织和磨损性能的影响

通过改变PLC控制的等离子喷涂工艺参数,研究了喷涂电流、电压、氩气流量和喷涂距离对Cr2O3涂层磨损性能和显微组织的影响。结果表明,Cr2O3粉末喷涂的最佳电流、氩气流量、电压和喷涂距离分别为450 A、45 L/min、60 V和90 mm。纳米级Cr2O3涂层形成了片状组织和纳米颗粒的混合结构,有利于涂层耐磨性和韧性的提高。     

球磨时间对双晶结构的WC-TiC-Co/Ni硬质合金组织及性能的影响

本文采用掺加预制细晶混合料的方法制备了两组粘结相质量分数分别为12.5%和17.5%的含粗大WC晶粒和细小β相((W,Ti)C)晶粒的双晶结构WC-TiC-Co/Ni硬质合金。通过对金相组织的观察以及硬度(HRA)、抗弯强度(TRS)、矫顽磁力(Hc)和比饱和磁化强度(Ms)等物理、力学性能的检测对比,研究了球磨时间对双晶结构的WC-TiC-Co/Ni硬质合金组织及性能的影响。结果表明,随球磨时间延长,两组合金的组织及性能具有相似的变化趋势。球磨时间增加,合金的组织趋于均匀,WC晶粒的形状由近圆形变为多角棱形,粒度减小,其减小速率逐渐放缓,且受粘结相含量的影响,粘结相含量越多,晶粒减小速率越慢;含Ti的β相呈近球形,粒度约1.0μm,随球磨时间的变化不明显;合金的Hc、HRA均提高,Ms降低,而TRS则呈现出先增后降的趋势。球磨时间控制在18~24 h时,合金有较好的综合性能。     

热处理对激光熔覆Ni合金层的组织及冲蚀磨损性能的影响

借助于扫描电镜、Ｘ射线衍射仪、能谱仪和显微硬度计研究了２Ｃｒ１３不锈钢激光熔覆Ｎｉ基合金及后续热处理前后的组织结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,Ｎｉ基合金激光熔覆层的显微硬度高达５００～７００ＨＶ,而后继热处理又进一步使熔覆层硬度提高到８５０～１１２０ＨＶ。在含有Ｈ２ＳＯ４和ＮａＣｌ的砂浆水溶液中冲击速度７ｍ·ｓ－１、冲击角４５°的条件下激光熔覆Ｎｉ基合金并经处理后可使冲蚀磨损率下降约９０％。热处理使熔覆层的硬度和韧度增加。组织细化以及γＮｉ基体中沉淀析出Ｆｅ４．５Ｎｉ１８．５Ｂ６化合物被认为是覆层强化和冲蚀磨损性能改善的主要原因     

Effect of Helmholtz Oscillation on Auto-shroud for APS Tungsten Carbide Coating

The atmospheric-pressure plasma spray (APS) of tungsten coating was performed using tungsten carbide (WC) powder by means of DC plasma torch equipped with a stepped anode nozzle as a potential method of W coating on graphite plasma-facing component of fusion reactors. This nozzle configuration allows Helmholtz oscillation mode dominating in APS arc fluctuation, and the variation of auto-shroud effect with Helmholtz oscillation characteristics can be investigated. Tungsten coating made from WC powder has lower porosity and higher tungsten purity than that made from pure tungsten powder. The porosity and chemical composition of coatings were investigated by mercury intrusion porosimetry and x-ray photoelectron spectroscopy, respectively. The purity of tungsten coating layer is increased with the increasing frequency of Helmholtz oscillation and the increasing arc current. The modulation of Helmholtz oscillation frequency and magnitude may enhance the decarburization of WC to deposit tungsten coating without W-C and W-O bond from WC powder.