铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

磨损对U71Mn材料表面高温氧化行为的影响

目的 研究U71Mn钢轨材料磨损后的高温氧化行为,探讨高温和磨损对钢轨表面损伤的影响机制.方法 用磨损试验机对材料进行磨损试验,将磨损不同程度的材料在加热炉中进行氧化实验,用带能谱的扫描电镜对材料界面进行表征,用XRD对氧化物相进行分析,研究磨损对U71Mn钢轨材料表面高温氧化性能的影响.结果 磨损量随载荷增加而变大.在800、900℃保温5 h后,未磨损材料比磨损材料质量增加明显.这是因为磨损材料表面产生划痕裂纹,空气中的氧在裂纹尖端快速吸附,扩散到裂纹尖端的基体中,生成氧化物,降低了裂纹前沿原子键结合能,造成材料表面大面积脱落.在900℃,未磨损U71Mn材料高温加热后,表面氧化膜主要为Fe2O3,500 N磨损材料高温氧化膜主要成分为FeO和Fe3O4相,1000 N磨损材料氧化膜主要成分为Fe2O3和Fe3O4相.结论 未磨损U71Mn钢轨材料的耐高温氧化性能明显优于磨损材料.磨损会加速材料高温损伤,且具有一定的方向性.轮轨摩擦划痕严重影响高温氧化膜的相结构和附着力,从而影响钢轨的使用寿命.     

铸钢表面电火花沉积层摩擦磨损性能

采用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM、XRD等技术研究了沉积层的物相、微观组织结构、元素分布、显微硬度及室温高温耐磨性能及磨损机理。结果表明:沉积层主要由Fe3W3C、Co3W3C和Fe2C等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层出现一些柱状晶和树枝状晶组织结构,沉积层中细小的Fe3W3C和Co3W3C等硬质相颗粒弥散分布于Fe2C基体上。沉积层的平均显微硬度为1803.2 HV;室温下沉积层的耐磨性和300℃高温条件下沉积的耐磨性分别比同样条件下铸钢材料的磨损性能提高了2.5倍和3.4倍;不论室温还是300℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素。     

CuCo2Be表面热喷涂制备Cr3C2-NiCr涂层的微观结构及高温摩擦磨损行为

选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了Cr3C2-NiCr/NiAl复合涂层。以Al2O3陶瓷球为对偶材料运用UMT-2摩擦磨损试验机对基体和复合涂层进行高温摩擦磨损试验,并选用共聚焦激光扫描显微镜、扫描电镜、能谱仪、XRD等分析测试手段,详细研究了CuCo2Be合金表面等离子喷涂涂层物相组成、微观形貌及涂层和基体的高温滑动摩擦磨损行为,结果表明:CuCo2Be合金表面等离子喷涂获得的复合涂层致密,涂层为层状结构,物相组成呈现非晶态。通过高温摩擦磨损研究,结果表明:500℃摩擦磨损磨损过程中,涂层及CuCo2Be合金基体的磨损机制为:疲劳磨损和粘着磨损及少量氧化磨损的共同作用,从磨损的体积形貌来看涂层磨损量明显小于未喷涂之前的基体材料,等离子喷涂工艺制备的Cr3C2-NiCr/NiAl涂层质量优异,提高了材料的高温耐磨性。     

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。     

热轧退火态430不锈钢的高温抗氧化性能

研究了热轧退火态的430铁素体不锈钢在700~900℃的高温氧化行为,测量了其恒温氧化增重曲线,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析了氧化表面形貌和组成,使用X射线衍射仪(XRD)鉴定了氧化物的种类。结果表明:在700℃生成的Cr2O3氧化膜不足以覆盖基体,材料氧化缓慢;800℃时氧化速率相对较大,生成的氧化物主要为Cr Mn1.5O4和Fe2O3;900℃时氧化十分迅速,材料表面有大量Fe2O3突起;退火温度对材料高温氧化性能影响不大。     

Al_2O_(3p)/20Cr25Ni20复合材料的高温磨损性能

研究了挤压铸造法制备的Al2O3陶瓷颗粒增强20Cr25Ni20耐热钢基复合材料在500℃下的高温磨损性能,并和基体材料20Cr25Ni20及其他几种常用的辊环材料进行对比。结果表明,在比压为7.95MPa时,Al2O3p/20Cr25Ni20复合材料高温耐磨性是基体材料20Cr25Ni20的3.4倍,比Cr16高铬铸铁提高了46%,YG10硬质合金耐磨性最好,是复合材料的6.5倍。基体材料高温磨损后发生塑性流动,切削严重,复合材料中氧化铝陶瓷颗粒作为高温耐磨相发挥出良好的耐磨作用。     

热轧退火态430不锈钢的高温氧化行为

研究了热轧退火态的430铁素体不锈钢在700~900 ℃的高温氧化行为,测量了其恒温氧化增重曲线,利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察分析了氧化表面形貌和组成,使用X射线衍射仪（XRD）鉴定了氧化物的种类。结果表明：在700 ℃生成的Cr2O3氧化膜不足以覆盖基体,材料氧化缓慢;800 ℃时氧化速率相对较大,生成的氧化物主要为CrMn1.5O4和Fe2O3;900 ℃时氧化十分迅速,材料表面有大量Fe2O3突起;退火温度对材料高温氧化性能影响不大。     

（TiFeCr）N多元膜的氧化行为

研究了同时加入Fe与Cr进行改性的（TiFeCr)N多元膜的高温氧化行为,结果表明：当氧化温度高于600℃时,这种多元膜的氧化增质均低于TiN膜;800℃氧化后膜层完整,没有出现类似TiN膜的局部脱落现象。基体对多元膜的氧化产物无明显影响,700℃氧化后两种基体上的多元膜均转变为TiO2(金红石）;但基体对TiN膜的氧化产物却有明显影响,在Cu基体上膜层的氧化产物由TiO2及少量Ti3O5组成,而玻璃基体上膜层的氧化产物则由Ti3O5及少量TiO2组成。     

不同纳米氧化铝含量Ni-P-Al_2O_3化学镀层的高温磨损性能

采用化学镀技术制备不同纳米氧化铝含量的Ni-P-Al2O3复合镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的表面形貌、化学成分及微观结构进行表征,考察镀层在600℃下的高温氧化性能,并采用高温摩擦磨损试验机对镀层在200℃和600℃下的摩擦磨损性能进行测试,分析其磨损机理。结果表明:纳米氧化铝的加入可有效提高镀层的高温耐磨性能和抗高温氧化性能。随着镀液中纳米Al2O3用量的增加,镀层的氧化质量增加,摩擦因数先减少后增加,镀层的磨损机理发生变化。镀液中纳米Al2O3用量为3 g/L时,镀层具有优异的抗高温氧化性能、较低的摩擦因数和较低的磨损率。复合镀层在较高温度磨损过程中呈现出较高的磨损率和较低的摩擦因数。     

High Temperature Oxidation and Wear Resistance of Y-modified Hot Dipping Aluminized Coating on SCH12 Steel

Microstructures,high-temperature oxidation and wear resistance of hot dipping Al-Si-Y coating on SCH12 heat resistant cast steel were investigated in this study.The aluminized coating was characterized by scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive X-ray spectrometry(EDX)and X-ray diffraction(XRD).The results showed that the coating was composed of the Al-rich outer layer and the intermetallics inner layer.In the Al-rich layer,some Y-rich precipitates and Fe-Al-Si-Cr precipitates could be observed.The intermetallics layer presented three layers induced by the increase of Fe,Cr,Ni content and the corresponding decrease of Al,Si content.The oxidation tests were conducted in still air at 850℃for up to 100 h.After oxidation,a top oxide scale composed of mainlyα-Al2O3,Al5Y3O12 was formed on the steel surface.The intermetallics beneath the oxide scale consisted of mainly FeAl and small amount of Fe2Al5 and Cr3Si phase.The mass gain of the coated and uncoated SCH1steel is 0.45 mg/cm 2 and 0.57 mg/cm 2,respectively.The wear resistance was investigated using a high-temperature pin-on-disc tribometer at 650℃.The wear rate for the coated and uncoated steel is 0.45μm 3 /μm.N and 3.01μm 3 /μm.N,respectively.The high temperature wear tests and oxidation tests results demonstrated that the yttrium-modified aluminized specimen had significantly improved high-temperature wear resistance and equivalent oxidation resistance compared with the original SCH12 specimen.     

WC颗粒增强钢基表面复合材料的高温摩擦磨损性能

为了对高温磨损工况下表面复合材料的设计提供理论依据,采用高温摩擦磨损试验机对通过真空实型铸渗法制各的WC/钢基表面复合材料的高温磨损性能进行了研究.通过对不同温度下摩擦磨损数据进行分析,结果表明,在温度较低(0～200℃)时,摩擦副具有较大的摩擦系数,随着温度的升高,摩擦系数先降低后增大,而表面复合材料的磨损率随着温度的升高呈先略有降低后升高再降低的趋势.WC颗粒增强钢基表面复合材料在200℃时磨损表现为粘着磨损和疲劳磨损;而在300℃、500℃和600℃时表现为氧化磨损和疲劳磨损,其磨损过程为氧化与剥落交替进行的动态磨损过程.     

High Temperature Oxidation and Tribological Behaviors of NiCrAl-Graphite Self-Lubricating Composites

Nickel-graphite self-lubricating composites are a promising candidate to be used in turbine constructions that are usually exposed to high temperature oxidation and wear.However,the high-temperature stability of graphite as well as the effect that the oxide scale will play on the following wear process are still yet in debate.In this work,oxidation behavior of a NiCrAl-graphite composite and the subsequent friction and wear performances were studied.Results indicate that graphite is stable in the composites after oxidation at T≤400 ℃ for 300 h,which contributes synergistically with the thin oxide film to self-lubrication.The friction coefficient is below 0.20 and the wear rate is ～1.43×10~(-5) mm~3 N~(-1) m~(-1).The composite has the highest friction coefficient and wear rate when it was suffered from the high temperature oxidation at 500 ℃.Once it was oxidized at 600 ℃,a glaze layer would develop during the subsequent sliding.It plays a positive role in improving tribological properties though in the absence of lubricant phase of graphite,with to be exactly the friction coefficient and wear rate reduced by 13% and 21%,respectively,in comparison with the case of oxidation at 500℃.     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

热浸镀Al-Si-Y对S304不锈钢高温性能的影响

通过热浸镀铝方法,对S304奥氏体不锈钢在熔融Al-Si-Y中进行处理。采用SEM,XRD,高温氧化试验及摩擦磨损试验对热浸镀涂层的组织结构及高温性能进行研究。结果表明,热浸镀涂层由富铝层及化合物层组成,富铝层中分布有富Y的Al-Fe-Si-Ni和Al-Si-Fe析出相,化合物由外到内由主要物相为(Fe,Cr)2SiAl7,含Si的(Fe,Cr)Al3以及含Si的(Fe,Cr)Al2的3个亚层组成。高温氧化和磨损试验表明,热浸镀铝后S304不锈钢与原始S304样品相比,抗氧化性能有所改进,耐高温磨损性能明显提高。     

铁基粉末冶金材料渗硼强化的干滑动高温摩擦磨损行为

通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料,制备具有渗硼层的试样。将铁基粉末冶金材料在850、950和1050 ℃渗硼处理3、5和10 h,采用光学显微镜及扫描电镜观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度;用 X 射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成;用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。使用 HT-1000 型高温摩擦磨损试验机测试了试样的摩擦磨损性能。结果表明,在850 ℃及950 ℃下渗硼形成单相Fe₂B,而FeB+Fe₂B双相渗硼层在1050 ℃下生成。粘附性试验与高温磨损试验均表明,在950 ℃下渗硼5 h的试样的渗层与基体结合最为紧密,抗磨损及抗氧化的能力最强。高温摩擦磨损试验中,微裂纹引起的分层剥落及氧化磨损是渗硼试样主要的磨损机制,未渗硼试样出现严重的的氧化和塑性变形。     

不锈钢等离子渗铪并固体渗碳后的高温摩擦性能

目的提高0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的抗高温摩擦性能。方法利用等离子渗金属技术在不锈钢表面等离子渗铪,之后进行固体渗碳,在HT-500型球-盘磨损试验机上进行高温摩擦磨损实验,分析其高温摩擦性能及摩擦机制,并与不锈钢基体试样及不锈钢渗铪试样进行对比。结果渗铪试样的渗层厚度约为45μm,渗铪+渗碳试样的渗层厚度达100μm。渗铪+渗碳层弥散分布着许多粒状和短棒状碳化物颗粒,碳化物类型主要为MC型、M7C3型和M23C6型。基材的摩擦曲线波动起伏大;渗铪试样的摩擦系数较大,但磨损微观表现平稳;渗铪+渗碳试样的摩擦系数最小。磨损失重由大到小依次为:基材渗铪试样渗铪+渗碳试样。在300,500℃下,渗铪试样的耐磨性相对基材分别提高至1.47倍和1.94倍,渗铪+渗碳试样分别提高至2.13和2.28倍。基材划痕尺寸宽且较深;渗铪试样的表面硬度提高,且摩擦磨损过程中出现了合金氧化物;渗铪+渗碳试样的表面硬度高,基体韧性好,仅出现了很浅且窄的磨痕。结论通过等离子渗铪及离子渗铪+固体渗碳,均能提高不锈钢表面的抗高温摩擦性能,相比之下,离子渗铪+固体渗碳的效果更好。