H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性北大核心CSCD

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

目的 研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法 将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni, Fe)固溶体、Ni₂Si、CrB、Cr₂₃C₆、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的Nb C颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,N...     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

氩弧反应熔覆TiC／Ni复合涂层的组织与性能研究

利用氩弧熔覆技术，以Ni60自熔合金粉、钛粉和石墨粉为原料，在45#钢表面原位反应合成了以TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层。利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的显微组织，利用显微硬度仪测试了熔覆层显微硬度，用自制磨损试验机对比了熔覆层与淬火回火65Mn钢的耐磨性。结果表明，熔覆层成形良好，无裂纹、气孔等缺陷，与基体呈冶金结合；熔覆层的组织为γ—Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB2、Cr23C6、Fe23C6及反应合成的弥散分布的球状TiC陶瓷颗粒；熔覆层显微硬度呈梯度分布，且越靠近基体表面，硬度越低；熔覆层具有优良的耐磨性能。     

Ti811合金表面激光熔覆涂层微观组织及性能研究

目的研究Ti811合金表面激光熔覆涂层的微观组织及磨损性能。方法利用激光熔覆技术,在Ti811合金表面激光熔覆原位合成了Ti C+Ti B2增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统地研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能,并利用二维点阵错配度理论对Ti C的细化机理进行分析。结果激光熔覆涂层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层生成物相主要由Ti C、Ti B2、Ti2Ni和γ-Ni组成,其中Ti C呈等轴枝晶状和花瓣状,Y2O3的(111)面与Ti C的(110)面之间的二维点阵错配度为6.813%,Y2O3作为Ti C的非均质形核核心为中等有效。熔覆层的平均显微硬度为913.93HV0.5,约为基体Ti811硬度的2.4倍。熔覆层摩擦系数稳定在0.45～0.52之间,磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。结论采用激光熔覆技术能够在Ti811合金表面成功制备Ni基复合增强涂层。熔覆层中Y2O3颗粒具有细晶强化、弥散强化、增加形核率的作用,熔覆层具有较高的显微硬度与良好的耐磨损性能。     

35CrMnSi 表面氩弧熔覆原位自 生 TiC 复合涂层的组织及耐磨性

目的提高截齿的耐磨性,延长其使用寿命。方法利用氩弧熔覆技术在35CrMnSi钢表面制备TiC增强镍基复合涂层,分析涂层的显微组织和物相组成,测试涂层在室温下的显微硬度和耐磨性,并分析磨损机制。结果氩弧熔覆涂层的显微组织致密均匀,涂层与基体呈冶金结合,主要由TiC,γ-Ni,M23C6等物相组成。TiC颗粒呈块状,尺寸为1~2μm,弥散分布在涂层中。涂层硬度和耐磨性与(Ti+C)含量有关,熔覆粉末中(Ti+C)质量分数为20%时,涂层最高硬度可达1190HV,耐磨性达到基体的7.5倍。结论熔覆涂层的显微硬度较基体有显著提高。在室温冲击载荷作用下,熔覆涂层的主要磨损机制为显微切削磨损,可大大提高基体材料的耐磨性能。     

激光熔覆原位合成TiC增强Fe基复合层组织研究

在45钢表面激光熔覆原位合成TiC颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对TiC/Fe复合涂层的显微组织、合金成分以及物相进行分析,测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。结果表明,当(Ti+C)的含量在复合粉末中的比例达到15%时,熔覆层生成了少量的TiC颗粒,其形状呈多面体和花瓣状,直径为1~5μm,长度为3~5μm,TiC增强相组织中含有Fe、Cr等元素,而不是单纯的二元碳化物。由于少量TiC颗粒的团聚现象,造成TiC激光熔覆层的显微硬度低于Fe基熔覆层,但TiC激光熔覆层磨损性能优于Fe基熔覆层。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备出原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对熔覆层组织、成分和物相进行了分析,并测试了熔覆层显微硬度和耐磨性能.结果表明,激光熔覆层与基体呈良好的冶金结合,涂层中无裂纹、气孔等缺陷.涂层组织由γ-Ni、Cr7C3和TiC等相组成,原位自生TiC颗粒多呈菱形,尺寸在1～3μm之间,涂层显微硬度(800～1000 HV0.2)明显高于基体的显微硬度(300 HV0.2).激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,显著提高了H13钢的耐磨性能.     

氩弧熔覆原位合成Ti(C,N)-WC增强镍基表层复合材料的研究

以Ni60A粉、TiC粉、TiN粉、WC粉和Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C,N)-WC增强镍基复合材料涂层。分析了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性。研究结果表明:熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相,Ti(C,N),WC和(Fe,Cr);C等组成。与Q235钢基体相比,涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍。显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低。基体Q235钢的磨损机制为粘着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损。     

氩弧反应熔覆TiC/Ni复合涂层的组织与性能研究

利用氩弧熔覆技术,以Ni60自熔合金粉、钛粉和石墨粉为原料,在45增强相的Ni基复合涂层.利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了熔覆层显微硬度,用自制磨损试验机对比了熔覆层与淬火回火65Mn钢的耐磨性.结果表明,熔覆层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层的组织为γ-Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB2、Cr23C6、Fe23C6及反应合成的弥散分布的球状TiC陶瓷颗粒;熔覆层显微硬度呈梯度分布,且越靠近基体表面,硬度越低;熔覆层具有优良的耐磨性能.     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究

在H13钢表面制备了H13+H13/WC颗粒增强复合涂层,对涂层组织演化机理、界面行为及显微硬度分布、摩擦磨损性能等进行了分析与表征。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,复合熔覆层成形质量良好;相同工艺参数下,H13/20%WC熔覆层的硬度最高,平均显微硬度为639 HV,具有较好的耐磨性。H13钢基体的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层磨损,各熔覆层磨损形式主要是磨粒磨损和氧化磨损     

电火花沉积与激光熔覆复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆工艺和电火花沉积工艺在Q235钢上熔覆铁基合金粉末和WC陶瓷硬质合金,形成复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对复合涂层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明:复合涂层主要是由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W、W2C和(Fe0.51Mn0.46 Ni0.03)6C等相组成;复合涂层与基体呈冶金结合,复合涂层中电火花区域中细小的硬质相弥散分布于沉积层中;复合涂层的厚度为140～160 μm,其中电火花沉积区域约为40μm,激光熔覆工艺的涂层厚度为100～120 μm;电火花沉积层的硬度最高可达1262.9 HV,平均硬度为1151.6 HV,电火花沉积区域与激光熔覆区域之间的过渡区域的显微硬度为884.8 HV,激光熔覆区域的显微硬度平均值为578.3 HV;复合涂层的耐磨性较基体耐磨性提高2.3倍,强化层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.     

氩弧熔敷原位合成TiC颗粒增强金属基复合涂层组织及耐磨性能

以Ni、Mo、Ti和B4C粉末为原料,采用氩弧熔覆工艺在Q345D钢基体表面原位合成TiC等颗粒增强金属基复合涂层.借助扫描电镜、X射线衍射仪对熔覆层显微组织进行分析;利用显微硬度计,摩擦磨损试验机对其性能进行分析.试验结果表明:熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层无裂纹、无气孔;原位合成的增强相弥散分布于熔覆层中,使熔覆层具有较高的硬度,最高硬度为1469 HV.随着颗粒的消失,基体硬度为202 HV,熔覆层最高硬度值是基体硬度值的7倍多.在室温干滑动磨损试验条件下,熔覆层具有优异的耐磨性能,其耐磨性约为基体的15倍.     

WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响

利用6 kW光纤激光器在Q235钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和磨损试验机,研究了不同WC颗粒含量下熔覆层组织形态、成分、显微硬度和磨损性能的变化规律。结果表明:熔覆层的稀释率随着WC含量的增加先减小后增加,当WC含量为20%时,稀释率最小。在光纤激光熔覆Ni基WC复合涂层的过程中,WC颗粒部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后分别以条状、块状和粒状等形态存在,随着WC含量的增加,熔覆层的组织出现细化现象。含WC的熔覆层组织中主要有γ-Ni、M_7C_3、M_(23)C_6、CrB、WC和W_2C等相存在。随着WC含量增加,熔覆层硬度增加,当WC质量分数达到40%时,熔覆层硬度可达到基体硬度的5倍以上。当WC的相对质量分数为20%时,熔覆层耐磨性能最好,耐磨性为Ni60A涂层的3倍以上。     

激光熔覆Cu包SiCp/Ni35覆层组织及磨损性能

目的研究Cu包SiC_p/Ni35激光熔覆层的显微组织、物相及其在25℃和600℃下的摩擦机理。方法采用化学镀的方法在SiC_p表面包覆一层Cu,并用激光熔覆的方法在H13钢表面制备了Cu包SiC_p增强Ni35熔覆层。用XRD、OM、SEM和EDS对熔覆层的物相、组织和成分进行了分析,用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,用高温磨损试验机测试了熔覆层在常温、高温下的耐磨性能。结果熔覆层由基相γ-Ni(Fe)固溶体、增强相M7C3以及硼化物、硅化物和石墨构成。熔覆层的显微硬度和常温摩擦性能较H13钢显著提高,而其高温摩擦性能较H13钢基体提高较少。结论 SiC_p化学包覆Cu能减缓激光熔覆过程中SiC_p的分解,但分解速度还是过快。常温磨损时,高硬度碳化物和硅化物的覆层提高了材料的耐磨性能。高温下模具钢表面形成致密的氧化物薄膜,起到减磨降摩的作用,而高温下覆层无法形成致密氧化膜,导致其耐磨性能弱于常温。     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

TC4合金氩弧熔覆Ni60+B4C复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面成功制备出TiC、TiB、TiB2增强Ti基复合涂层.利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,TC4合金表面有颗粒状TiC、粗大棒状相TiB2、细小棒状相TiB生成;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达1300 HV0.2;复合涂层在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是魔力磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近10倍.     

激光增材制造Fe-Cr-Ni合金的组织和性能

采用激光增材制造工艺方法,在45钢基体表面熔覆两种合金元素含量不同的Fe-Cr-Ni合金涂层。测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性;借助光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对熔覆层进行了研究。结果表明,激光熔覆后产生大量细小等轴晶,且合金粉末Ni含量为11.41%的熔覆层硬度较低,易发生粘着磨损;合金粉末Ni含量为4.12%的熔覆层显微硬度较高,抗粘着磨损性能较好。