SiC 添加相对 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。     

超音速等离子喷涂的NiCr-Cr_3C_2粒子特性对涂层性能的影响

采用超音速等离子喷涂法在调质45钢表面制备NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层,利用Spray Watch系统对喷涂过程中NiCr-Cr3C2粒子的分布状态、温度及速度等特性进行短时短距离的监测;并通过改变喷涂距离来改变喷涂粒子的特性,研究粒子特性对涂层的孔隙率、硬度与摩擦性能的影响。结果表明,在喷涂距离为90~120mm范围内,粒子的速度与温度都相对较高,在喷涂距离为110mm时,粒子的最大速度达到530m/s,平均温度为2180℃。粒子温度过高或过低都不利于获得高质量涂层,但粒子速度越大,涂层质量越好。在喷涂距离为110mm时,由于粒子速度大(平均为452m/s)、温度适中(平均温度为2180℃),沉积的NiCr-Cr3C2涂层结构致密,显微缺陷较少,具有较高的显微硬度和较低的孔隙率,分别为986HV0.3和0.96%,并且摩擦性能较好,摩擦因数和磨损量都最小。     

Y2O3对NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层热腐蚀性能影响行为研究

本文利用超音速火焰喷涂技术(HVOF),在20G钢表面制备了掺杂1wt.%、3wt.%、5wt.%三种不同含量Y2O3的NiCr-Cr3C2金属陶瓷复合涂层,并探究了其在650℃,Na2SO4/K2SO4熔盐环境中的热腐蚀性能。利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征,利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、X射线能谱仪(EDS)对复合涂层热腐蚀产物形貌、物相进行分析。结果表明掺杂1wt.%Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层结构致密、孔隙率低、结合强度高,显微硬度达到801HV。热腐蚀过程中掺杂Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的Cr2O3膜。随着Y2O3掺杂量的增加,涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降,当Y2O3掺杂量为1wt.%时,复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。     

N_2气压对CrWN涂层结构及性能影响

采用电弧离子镀技术制备CrWN涂层,研究沉积N_2气压对CrWN涂层的微观结构、形貌、沉积速率、硬度及摩擦学性能的影响。利用SEM,XRD和XPS检测/表征CrWN涂层的晶体结构、形貌及成分;利用硬度计、磨损仪和轮廓仪分别测试CrWN涂层的硬度、摩擦因数及磨损率。结果表明,CrWN涂层为面心立方结构,随着沉积N_2气压的升高,CrWN涂层的(111)和(200)衍射峰强度明显增强,涂层表面大颗粒数量和尺寸逐渐减小,沉积速率最高1.13mm/h;当N_2气压由0.5 Pa升高到1.0 Pa时,CrWN涂层的显微硬度(HV)由1 900增大到2 010,随着N_2气压进一步升高,CrWN涂层硬度有所降低;CrWN涂层平均摩擦因数稳定在0.5左右,在N_2气压2.0 Pa时磨损率达到最大值5.4×10~(-7)mm~3/(N·m),明显低于Cr N涂层的摩擦因数0.7和磨损率6.7×10~(-7)mm~3/(N·m)。     

大尺寸Ti3AlC2陶瓷的制备及耐磨性研究

采用燃烧合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP)制备了大尺寸Ti3AlC2陶瓷材料(φ240 mm×40mm),利用销-盘式摩擦磨损试验机,研究了不同滑动速度下Ti3AlC2的摩擦磨损性能.结合XRD分析、SEM观察和EDS能谱分析,讨论了Ti3AlC2在不同条件下的摩擦磨损机理.结果表明:载荷分别为30N、50N和70N时,随滑动速度的增大,Ti3AlC2的摩擦因数和磨损率均呈现降低趋势,在载荷70N、滑动速度4.8 m/s时,摩擦因数和磨损率分别为0.24和2×10-6 mm3/N·m;材料磨损以磨损表面磨粒磨损和氧化膜的轻微划痕磨损为主.     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的高温摩擦磨损性能

WC-Co-Cr是一类具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料,常用于工业生产中苛刻服役环境的工件表面防护。本试验采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在Q235钢表面分别制备了WC-12Co-4Cr和WC-12Co复合涂层。使用XRD、光学显微镜、SEM以及附带的EDS、显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、微观形貌、元素分布、显微硬度和孔隙率。采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温(25℃)、300℃、600℃下的摩擦磨损性能。实验结果表明,加入Cr元素的WC-12Co-4Cr复合涂层的硬度为1050 HV0.5比WC-12Co涂层的995 HV0.5更高。常温和300℃下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似,其中常温下WC-12Co-4Cr复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.4、2.61×10^-17 m³ (N·m)^-1,磨损机制为磨粒磨损。而在高温(600℃)条件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于WC-12Co涂层;摩擦系数为0.62、磨损率为1.1×10^-15 m^...     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

TC11合金的高温磨损行为和耐磨性

采用高温磨损试验机对TC11合金进行了400~600℃高温干滑动磨损试验,研究了TC11合金的高温磨损行为和耐磨性;并通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(EDS)对磨面和亚表层的物相、形貌和成分进行分析,并探讨了磨损机制。在400℃下随着载荷增加磨损率略有增加,超过200 N时磨损率出现快速提高;当温度进一步提高至500~600℃时,磨损率降到最低,且不随载荷增加而变化。分析表明,在400℃时,磨面上出现塑性变形和撕裂的痕迹以及沿滑动方向的犁沟,同时出现致密的黑色光滑区和剥落区,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化轻微磨损。而在500~600℃,磨损表面均为致密的黑色光滑区和剥落区,且600℃时的剥落区小于500℃时的,磨损机制为氧化轻微磨损。亚表层分析表明,在高温下磨损表面均形成一层摩擦氧化物层,在400℃时摩擦氧化物层厚度为5~8μm,而在500~600℃,摩擦氧化物层增加到10~15μm,且摩擦氧化物层的致密度随温度增加而提高。摩擦层显示出高的硬度,可达到HV1000以上,而且随着温度增加,显微硬度显著增加。     

Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料的微观结构与摩擦磨损性能

采用机械化学还原法结合热压烧结制备Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料,采用XRD、SEM等对复合材料的相组成、微观结构及磨损机理进行分析。结果表明:复合材料主要物相为Mo_5Si_3、Al_2O_3和Mo_3Si,其组织均匀细小,晶粒尺寸在1~5μm之间。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料具有优异的抗摩擦磨损性能。随载荷增加,其摩擦因数和磨损率降低。载荷为10 N时,其摩擦因数和磨损率分别为0.176和6.23×10~(–6) mm~3/(N·m)。与对磨件GCr15钢球相比,其磨损率降低近1个数量级。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料主要的磨损机理为氧化磨损和从低载荷下的粘着-剥落磨损过渡到高载荷下的磨粒磨损。     

铜基体上超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的摩擦磨损性能

为提高铜基复合材料的耐磨性,利用超音速喷涂法在铜基复合材料表面制备了WC-12Co耐磨涂层。实验分析了涂层的微观结构、硬度、截面元素分布,并以载荷、转速为变量对涂层的耐磨性进行测试,深入分析了涂层的磨损机制及转速、载荷对涂层磨损率、摩擦因数的影响。结果表明:涂层的微观组织均匀、硬度高;耐磨性好,体积磨损率仅为10-14~10-13m3/(m·N)数量级,磨损机制主要是粘接相犁削、碳化物硬质相的脱落和涂层的剥落,磨损率、摩擦因数随转速、载荷的变化涂层呈现出不同的规律。     

晶粒长大抑制剂对WC-8％Co超细硬质合金性能的影响

系统研究了晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2于单独添加或复合添加时,对WC-8%Co超细硬质合金金相组织和力学性能的影响.研究表明,WC-8%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而抗弯强度和断裂韧性的最大值则存在对应的抑制剂成分点.复合添加抑制剂VC和Cr3C2后,所得成分为WC-8%Co-0.2%VC-0.6%Cr3C2合金的综合性能较好,硬度HRA为92.9,抗弯强度可达4 370 Mpa,断裂韧性KIC为9.1 MN·m-3/2.     

Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C陶瓷模具材料研究

应用热压技术制备了添加不同含量Cr3C2和（W，Ti）C的Al2O3／Cr3C2／（W，Ti）C复合陶瓷材料。利用光学显微镜、环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪等对～203／30％Cr3C2、Al2O3／30％（W，Ti）C、Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C三种复合陶瓷材料的显微组织结构进行了观察分析。研究表明：同其它两种材料相比，Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C陶瓷复合材料组织细化均匀，有连续骨架结构生成。Cr3G和（W，Ti）C颗粒的共同加入有利于晶粒生长的制约，裂纹分枝与偏转、晶粒拔出、以及纳米相等等，有效提高了氧化铝陶瓷材料的力学性能。     

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂 制备 Cr3C2-NiCr 涂层及耐磨、 耐蚀性能研究

为了研究通过超音速火焰喷涂不同工艺下制备的 Cr3C2-NiCr 涂层的耐磨和耐腐蚀性能, 利用 HVOF 在 P92 钢基体表面通过不同工艺制备出 Cr3C2-NiCr 涂层, 并通过电子显微镜 (SEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 分析涂层 的微观组织形貌和物相组成。 通过电化学工作站对不同工艺下的涂层样品以及 P92 钢基体进行测试, 探索各样品 在 0.5% H2SO4 溶液中的耐腐蚀性能。 通过磨擦磨损试验机测试各涂层的耐摩擦磨损性能, 并通过激光共聚焦得 到各样品的三维形貌和表面轮廓图。 结果表明, 影响涂层硬度的主要因素是涂层中存在的碳化物硬质相颗粒, 不 同工艺得到的涂层内部的硬质相颗粒分布不同。 在喷距 380 mm, O2 流量 880 L/min, 煤油流量 23 L/h 时获得的 涂层硬度最高 (995 HV5), 磨损率会随涂层硬度的降低而升高, 因此在该工艺参数下的涂层耐磨性能最好。 由于 影响耐蚀性的主要因素为涂层孔隙率, 在电化学腐蚀实验中, 在喷距 380 mm, O2 流量 830 L/min, 煤油流量 23 L/h 时获得的涂层具有最低孔隙率 (1.21%), 腐蚀电流密度为 0.51μA?cm-2。 相比于 P92 钢基体, 腐蚀电流密度减 小约 3 个数量级。     

热等静压Cr3 C2/Ni3 Al复合材料的微观组织及相组成

采用热等静压技术(HIP)在1160℃、100 MPa 条件下制备出 Cr3 C2/Ni3 Al 复合材料,研究了 Cr3 C2/Ni3 Al复合材料的微观组织和相组成。结果表明,Cr3 C2初始颗粒首先溶解成 Cr 和 C 原子,并往基体中扩散;冷却过程中,溶解的Cr和C原子转化为稳定的Cr7 C3结构;由于 Ni3 Al合金中的 Fe易与 C形成稳定碳化物,促使Fe原子从基体中往Cr7 C3结构中发生上坡扩散,并取代Cr7 C3结构中的部分Cr原子形成 M7 C3(M为 Cr、Fe,余同)结构的扩散相。当Cr3 C2初始颗粒较大时,在高温过程中,Cr3 C2颗粒未能全部溶解,而未溶解的 Cr3 C2颗粒芯部在冷却过程中仍保持为Cr3 C2结构。该条件下制备的Cr3 C2/Ni3 Al复合材料主要由Cr3 C2硬芯相、M7 C3扩散相和γ′-Ni3 Al基材相组成,其中Cr3 C2硬芯相和γ′-Ni3 Al基材相通过M7 C3扩散相形成良好的扩散连接;该结构的复合材料磨损后表面Cr3 C2颗粒末发生剥落且沟槽在铬碳化物处发生中断,表现出良好的耐磨性。     

回火温度对COST-FB2转子钢析出相与力学性能的影响

 为了调整COST-FB2转子钢的强韧性,采用OM、SEM和TEM等手段研究了回火温度对COST-FB2转子钢的析出相类型与力学性能的影响。结果表明,随着回火温度由350 ℃升高到750 ℃,试验钢的强度、硬度不断下降,塑性和冲击功上升;试验钢350 ℃和570 ℃回火后的高强低韧性可通过再次在700 ℃回火改善。淬火后COST-FB2转子钢中的残余奥氏体,可通过在570 ℃回火消除;在350 ℃和570 ℃回火后马氏体板条内部有大量针状的M₃C,700 ℃回火后的显微组织中M₃C消失,M₂₃C₆在原奥氏体晶界和马氏体板条界上析出,750 ℃回火后晶界上的M₂₃C₆有聚集粗化的现象,部分马氏体板条存在回复现象。     

C2Cl6精炼对工业纯铝电阻率的影响

本文介绍了固体溶剂Ｃ２Ｃｌ６精炼对工业纯铝电阻率的影响，在处理温度为７１０℃，加入量为０．２％，分三批加入的工艺条件下，电阻率可降低０．５－０．６％。