熔覆速度对氩弧熔覆铁基合金涂层组织及性能的影响

在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,用以取代昂贵的整体合金,既可保留低碳钢高塑及韧性的特点,又能大幅提高表面层的硬度和耐磨性,从而达到降本增效的目的．利用氩弧熔覆技术,在廉价的Q235钢材表面制备了铁基合金涂层,并测试了涂层的硬度和耐磨性;研究了熔覆速度对涂层合金的组织、硬度和耐磨性的影响．试验结果表明,采用氩弧熔覆工艺可以在Q235钢基表面上获得与基体结合良好、组织细密且具有较高硬度和耐蚀性的铁基合金熔覆层;适当提高熔覆速度,可使熔覆层组织获得有效的细化,且增大涂层合金的硬度,提高了耐磨性．     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN＋TiN薄膜组织和性能的影响。结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度（1800～2000HV0.05）和膜／基结合力（50N）,涂层耐磨性也得到明显提高。     

基体粗糙度和硬度对TiAlCN附着力的影响

在不同粗糙度和硬度的GCr15轴承钢基体上,利用多弧离子镀技术低温(175℃)沉积TiAlCN涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、AFM、EPMA、XRD和附着力测试仪等研究了薄膜形貌和性质.结果表明:基体越平整,制备的涂层表面也就越平整;薄膜附着力随着表面粗糙度的增大而减小,在基体粗糙度为0.01μm时,薄膜附着力达到最大值42.8N;基体硬度越高,膜/基附着力越大,在基体硬度为835HV0.01时,附着力达到最大值31.2N;在涂层中,发现了晶体结构为fcc-TiN结构,衍射图中没有AlN相出现,这是TiN相优于AlN相而形成的缘故.     

氩弧熔覆镍基自熔合金的工艺研究

采用氩弧熔覆工艺在Q235钢基体上获得了F102Fe镍基合金熔覆层.测试了涂层的硬度和耐腐蚀性，借助光学金相显微镜、扫描电子显微镜观察其显微组织，进而对熔覆工艺、合金组织及熔覆层性能之间的关系进行详细阐述.研究结果表明，采用氩弧熔覆工艺可以在Q235钢基表面上获得与基体结合良好、组织细密、具有较高硬度和耐蚀性的F102Fe合金熔覆层.在相同的情况下，增加电流强度或减少熔覆层的厚度，组织由共晶向亚共晶转变；随熔覆层的硬度、耐蚀性降低，塑性有所改善.     

铝基复合材料基底镀厚膜TiN的附着力研究

利用直流磁过滤多弧离子镀技术在铝基复合材料基片上镀制大于25μm的TiN厚膜.对厚膜TiN的附着力及其与各种工艺条件的关系.采用扫描电镜对厚膜TiN的微观结构及划痕形貌进行了分析.研究结果表明:基片的清洗、基片的温度、孤电流、脉冲偏压和镀层界面组织结构等都影响厚膜TiN的附着力;弧电流为70A、脉冲偏压为100V、占空比为70%、温度为200℃时,厚膜TiN的临界载荷达到4.5kg/mm~2,远大于指标要求4kg/mm~2;镀层界面的融合有利于提高厚膜TiN的附着力.     

Ti-6Al-4V基體上氮電弧熔化法制備TiN層的組織及性能

采用直流氮電弧熔化方法在鈦合金(Ti-6Al-4V)基體上原位制備了TiN表面層。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射和顯微硬度儀等分析測試手段對TiN表面層的組織、硬度及摩擦磨損性能等進行了分析。探討了電弧電流對TiN層組織及性能的影響。結果表明:通過氮電弧熔化法制備的TiN層組織為樹枝晶,氮化層中樹枝晶的含量隨著深度的增加而減少,表面層與基體為冶金結合;隨著電弧電流由60A增加到100A,所制備的TiN表面層中樹枝晶的含量增加,表面層的硬度及耐磨性能都提高;當電弧電流為100A時,所制備的TiN表面層的最高硬度可達到1885HV,約為基體硬度的5倍,抗磨損性能也顯著提高。     

PVD法制备TiN/AlTiN涂层的摩擦与磨损性能

采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上沉积TiN和AlTiN涂层,用扫描电镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了涂层表面与界面形貌、物相和结合强度,并进行了摩擦与磨损试验。结果表明,TiN和AlTiN涂层具有较高硬度,AlTiN涂层表面粗糙度优于TiN涂层,TiN涂层表面轮廓算术平均偏差Ra为328.91nm,AlTiN表面轮廓算术平均偏差Ra为112.49nm;TiN涂层结合强度为28.85N,而AlTiN涂层结合强度为27.35N;AlTiN摩擦因数在磨合期和波动期略高于TiN涂层,在稳定期摩擦因数基本接近,维持在0.44-0.46左右;AlTiN涂层韧性比TiN涂层有一定的提高,其磨损性能优于TiN涂层。     

Ti-6Al-4V基体上氮电弧熔化法制备TiN层的组织及性能

采用直流氮电弧熔化方法在钛合金(Ti-6Al-4V)基体上原位制备了TiN表面层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度仪等分析测试手段对TiN表面层的组织、硬度及摩擦磨损性能等进行了分析。探讨了电弧电流对TiN层组织及性能的影响。结果表明:通过氮电弧熔化法制备的TiN层组织为树枝晶,氮化层中树枝晶的含量随着深度的增加而减少,表面层与基体为冶金结合;随着电弧电流由60A增加到100A,所制备的TiN表面层中树枝晶的含量增加,表面层的硬度及耐磨性能都提高;当电弧电流为100A时,所制备的TiN表面层的最高硬度可达到1885HV,约为基体硬度的5倍,抗磨损性能也显著提高。     

等离子喷涂Ni_5Al-Al_2O_3复合涂层的耐磨损及耐腐蚀性研究

用大气等离子喷涂(APS)技术在3种不同工艺参数条件下制得Ni_5Al-Al_2O_3复合涂层。采用扫描电镜(SEM)对涂层的组织结构进行了表征,分别用FM-700型显微硬度分析仪和M-200型磨损试验机测定了涂层的显微硬度和耐磨性能,用Lviumastat电化学分析系统测试了涂层的耐腐蚀性能。结果表明:采用50V-550A/600A/650A电流参数所制备的涂层均呈层片状结构,随着喷涂电流的增加,涂层的显微硬度逐渐增大、孔隙率逐渐降低,涂层的耐磨损性能提高。涂层的耐电化学腐蚀性能与涂层的孔隙率有关。     

镁合金表面等离子熔覆镍铝／陶瓷复合涂层的研究

镁及镁合金是一种极具发展潜力的轻质结构材料,但镁合金的耐磨耐蚀性较差,极大地限制了镁合金的应用。本文采用等离子熔覆技术,在AZglD镁合金表面获得了以NiAL金属间化合物为基体,TiC为增强相的复合涂层。借助x射线衍射仪、扫描电子显微镜、EDS对涂层的物相及组织进行了分析,并测试了涂层的显微硬度和耐蚀性。试验结果表明：涂层与基体呈现良好的冶金结合,以NiAL金属间化合物为基体,TiC为增强相,并含有少量MgO及未反应的Ti单质。复合涂层具有较高的显微硬度,耐腐蚀性能也远好于基体。随着陶瓷相的减少,涂层的硬度和耐蚀性均逐渐增强。     

碳钢Cr-Ti共渗及Al-Ti共渗层的组织和性能

为了提高碳钢构件的硬度、耐磨性和耐蚀性，对35钢及20钢实施Cr—Ti共渗及Al-Ti共渗，用X射线、EPMA、显微硬度及摩擦磨损实验等分析测试方法，研究了渗层的组织和性能．结果表明，35钢Cr—Ti共渗层外侧富Cr、内侧富Ti，在3．5％NaCl和10％H2SO4溶液中有良好的耐蚀性；渗层表面硬度HV0.2=1900，耐磨性比17Cr2Ni2Mo渗碳钢对比试样提高3倍．35钢Al—Ti共渗层外侧富Ti、内侧富Al，在10%H2SO4溶液中的耐蚀性较差；渗层表面硬度为HV0.2=400，但耐磨性仍比对比试样提高近一倍。     

马氏体不锈钢等离子堆焊铁基合金组织及磨损性能

为了研究马氏体不锈钢的表面性能,采用等离子堆焊技术在Z5CND16-04不锈钢表面制备铁基合金堆焊层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销盘磨损实验机等检测设备,对堆焊层的组织结构、成分、硬度和磨损性能进行了研究.结果表明,铁基合金堆焊层主要由α-Fe、(Fe,Cr,Mo)7C3和(Fe,Cr,Mo)23C6相组成,添加稀土元素后相组成无明显变化.铁基合金堆焊层的硬度和耐磨性均明显高于马氏体不锈钢基材.添加适量的CeO2后,明显细化了堆焊层的显微组织.     

CrMnB堆焊合金的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验设备研究了CrMnB堆焊合金的空蚀行为，实验结果表明：CrMnB堆焊合金抗空蚀性能显著高于0Cr13Ni5No马氏体不锈钢，堆焊合金中亚稳奥氏体在冲击力的作用下，诱发马氏体相变，提高堆焊合金表面的硬度和强度并吸收引起空蚀损伤的冲击能，是CrMnB堆焊合金具有很高抗空蚀性能的主要原因。     

奥氏体不锈钢离子渗氮-PECVD-TiN复合处理层组织与性能特性研究

对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 奥氏体不锈钢进行离子渗氮－ ＰＥＣＶＤ ＴｉＮ 复合处理, 研究了复合处理层的组织与性能。结果表明： 复合处理层具有优良的膜基结合强度; 较之不锈钢基体, 耐磨性显著提高; 在０－５ ｍｏｌ／Ｌ Ｈ２ＳＯ４ 溶液中, 复合处理层不仅比单一渗氮层的耐蚀性高, 在过钝化区还表现出比不锈钢基体更优越的耐蚀性。     

渗碳气体对201奥氏体不锈钢低温离子渗碳效果的影响

用不同的渗碳气体对201奥氏体不锈钢进行了低温离子渗碳(DCPC)处理。实验证明,甲烷和乙炔均可在不锈钢表面形成一层无碳化铬析出的碳的过饱和固溶体(Sc相),使其表面的硬度和耐蚀性均有较大幅度的提高。但用甲烷作为渗碳气体处理的不锈钢表面有一层黑膜,破坏了不锈钢原有的光泽;而用乙炔作为渗碳气体不仅可以获得较为光亮的表面色泽,同时其硬度和耐蚀性也有进一步的提高。     

奥氏体不锈钢表面等离子渗锆合金层的抗酸腐蚀性研究

为提高0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢在特殊应用环境的耐酸腐蚀性能,采用双辉等离子渗金属技术在不锈钢基体表面渗锆,对渗锆合金层的相结构进行检测分析,将奥氏体不锈钢基体试样和表面渗锆试样分别在0.5 mol/LH2SO4溶液、0.5mol/L HNO3溶液、0.5 mol/L HCl溶液进行电化学腐蚀对比试验。结果表明:在H2SO4溶液、HNO3溶液、HCl溶液中,不锈钢基材的相对腐蚀速度分别是渗锆合金层的2.18倍、9.73倍、24.43倍;不锈钢基体表面腐蚀较为严重,而渗锆合金层表面仅出现轻微的局部腐蚀坑。奥氏体不锈钢表面渗锆后,渗锆合金层中合金元素呈梯度分布,且腐蚀时在表面形成了一层致密的氧化锆钝化膜,因而其抗酸腐蚀性能相对基体大幅提升,在HCl溶液比在H2SO4溶液和HNO3溶液中耐蚀效果更明显。     

3种13Cr材料在CO_2和H_2S共存时的腐蚀性能研究

CO2和H2S共存时13Cr腐蚀性能较为复杂,极易发生失效.通过高温高压釜模拟油田现场环境,采用失重法对比研究了0Cr13、1Cr13、2Cr13在CO2和H2S共存时,气-液两相中的腐蚀性能.采用SEM、EDS、XRD等方法对腐蚀后试样表面形貌及成分进行了分析.结果表明,3种材料在此环境下均发生了严重的全面腐蚀,平均腐蚀速率0Cr13〉1Cr13〉2Cr13,液相平均腐蚀速率大于气相平均腐蚀速率;3种材料均有点蚀发生,气相中点蚀较液相严重.能谱及XRD分析结果显示,材料表面腐蚀产物主要为FeS0.9,主要发生了H2S腐蚀.     

Surface Metallurgy of Nickle Base Superalloy

The Double Glow Plasma Surface Alloying Technique, the Xu-Tee Process, is a new method to produce high quality alloying layer on the surface of less expensive materials. By using thes technique, the surface alloying layer similar to superalloy Inconel 625 has been obtained on the surface of three kinds of melallic materials (low carbon steel, industrial pure iron, stainless steel Cr18Ni9). The results of the composition and microstructure analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Uffrachon (XRD) show that the alloying layer consistS of y matrix and several precipitates (Laves intermetallic phase and carbide etc.). The electrochemical corrosion results show that the surface alloying layer formed on the surface of stainless steel and industrial pure iron have better corrosion resistance than that of nickel base alloy inconel 625 and stainless steel Cr18Ni9 in 3.5%NaCl solution. The exper iments indicate that it is an effective way to obtain the gradient surface alloying layer on the surfaces of steels by using Double Glow Plasma Surface Alloying Technique.     

AISI 304奥氏体不锈钢活性屏离子渗碳

利用活性屏离子热处理技术对AISI 304奥氏体不锈钢进行低温离子渗碳(AS-PC)处理,可以在不锈钢表面形成一层无碳化铬析出的碳的过饱和固溶体(Sc相)。处理后的奥氏体不锈钢可以在不降低耐蚀性能的基础上大幅度提高不锈钢表面的硬度,并解决了不锈钢直流离子渗碳温度均匀性差,工件存在边缘效应等问题,ASPC渗碳试样表面基本可以保持原色。     

脉冲N离子束轰击对TiAlN膜层显微硬度影响的研究

采用俄罗斯UVN 0.5D2I脉冲离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层。研究了膜层沉积之前N离子束轰击基材以及膜层沉积过程中N离子束辅助轰击对TiAlN膜层显微硬度的影响。结果表明:膜层沉积之前,N离子轰击得到高度洁净的表面,使基材的显微硬度由原来的900HV0.01提高到1230HV0.01。膜层沉积过程中,脉冲N离子束轰击,消除了膜层中的硬度"软点"及阴影效应,增加(Ti,Al)N相的含量,膜层的内部产生了压应力,这些因素显著提高了膜层的硬度,膜层的最高硬度为2530HV0.01。但轰击能量不能过高,否则会降低膜层的显微硬度。