Ti6Al4V表面火焰喷焊Ni基WC涂层的组织和性能研究

在Ti6Al4V表面采用火焰喷焊技术制备硬质Ni基WC涂层,利用扫描电镜、显微硬度计、成分分析仪、X射线衍射仪进行组织形貌、显微硬度HV、EDS成分及相组成分析。分析结果表明:喷焊涂层由强化层、过渡层组成,涂层与基体结合紧密,与基体之间无分层、开裂等现象,涂层总厚度达到2400μm,涂层的表面硬度为11070MPa。涂层主要元素呈梯度变化,涂层硬度也呈相应的梯度变化。强化层中W原子配比大于C的原子配比,分子组合为WxC,WxC弥散分布于Ni基材料中,形成典型的韧Ni基体+硬质WxC的组织;WxC的出现是由于少量WC热分解为W2C;微量的氧化物存在于喷焊层表面,未在强化层整层中出现,其是喷焊层在放置冷却过程中出现的;强化层与过渡层之间无气孔等缺陷,两者有良好过渡。过渡层为Ni基材料与基体的互熔,形成良好的冶金层,过渡层与基体为冶金结合。     

Ni基合金高速火焰喷焊层组织及耐磨性研究

使用QT-E-7/h型喷枪的高速火焰喷焊设备,在45圆钢表面喷焊添加了不同含量Ni包WC的Ni基合金粉末,并对喷焊层的微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明:喷焊层微观组织为奥氏体的基体上弥散分布着Fe Ni3,Cr2Ni3,Cr3Si,WC等相;Ni包WC含量在0%~30%范围内时,随着Ni包WC含量的增加,喷焊层显微硬度增加,耐磨性增强;当Ni基合金粉末中Ni包WC含量为27%时,喷焊层表层的显微硬度最高,耐磨性最好,耐磨性较不加Ni包WC提高了约1倍;喷焊层磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主;当进一步增加Ni包WC含量达到30%时,喷焊层出现宏观裂纹,致使喷焊层无法成形。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

TA1纯钛表面镍基喷焊层的组织和磨损性能

利用等离子喷焊技术在TA1纯钛表面制备了镍基耐磨喷焊层,研究了喷焊层结构、显微组织和显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:喷焊层由过渡层和强化层组成,焊层与基体间形成了基于原子扩散的冶金结合界面及以树枝晶为主的过渡层。喷焊层的组织主要由γ-Ni固溶体,γ-Ni(Ti)固溶体以及TiC、Cr_7C_3、Ni_3B和TiB_2等硬质相组成。强化层为韧Ni基体+硬质相耐磨组织,硬度(HV_(0.5))在8300~9070 MPa之间,较基体高出7000 MPa。喷焊层主要合金元素的扩散、显微组织变化及显微硬度沿层深方向的分布具有连续性和渐变性。与基材TA1对比试验表明,喷焊镍基合金后摩擦系数降低,耐磨性明显提高,喷焊层磨损面呈轻微的磨粒磨损特征。     

等离子弧喷焊WC增强金属基复合材料强化层的组织与性能

采用等离子弧喷焊技术,在Q345钢表面制备WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层,采用XRD, SEM分析复合强化层的物相及组织,对强化层的显微硬度及耐磨性进行试验分析。结果表明:WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层组织致密,组织特点为WC颗粒均匀分布在基体相中,强化层与母材形成良好的冶金结合;WC/Fe和WC/Ni复合材料强化层的表面硬度约为HV_(0.5)836和HV_(0.5)881,磨损失质量分别为8.34 mg和7.59 mg,硬度和耐磨性明显提高。     

等离子弧喷焊镍基合金层组织及耐磨性试验研究

在16Mn钢表面等离子弧喷焊自熔性镍基合金喷焊层（Ni60)及加入w(WC)25％的镍基合金喷焊层（NWC25），对两种合金喷焊层进行了显微组织，X射线衍射分析，硬度及不同腐蚀介质下的腐损试验。结果表明，合金喷焊层显微组织均为γ固溶体基体和各种化合物相，如Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3,Cr7C3,NiB,WC等。NWC25喷焊层具有较高的硬度，在腐蚀介质中耐磨性明显高于Ni60，合金喷焊层在弱酸碱介质中的耐磨性比在中性水中都有所降低，在酸性介质中降低较为明显。     

Ti6Al4V钛合金表面火焰喷焊WxC层耐磨性分析

采用“一步法”火焰喷焊法在Ti6Al4V钛合金上制备Ni60过渡层、WxC+Ni60强化层,喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为1230HV,相比基材,硬度提高了3倍多;相比基材,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si3N4对磨后,喷焊层无明显磨损,对磨副GCr15和Si3N4磨损严重,喷焊层表现出优异的耐磨性     

激光制备镍基纳米WC/Co复合涂层的耐磨性研究

对不锈钢表面激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的耐磨性进行了研究。结果表明,与热喷涂及喷焊Ni基WC／Co涂层相比,激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的相对耐磨性明显较高。在选定的试验条件下,激光涂覆层的相对磨损体积分别为热喷涂及喷焊层的6．91％及15．46％,其原因是激光快速涂覆工艺及纳米WC／Co综合作用的结果。     

Ti6Al4V合金表面火焰喷焊W_xC涂层耐磨性分析

采用"一步法"火焰喷焊技术在Ti6Al4V合金表面制备出由Ni60过渡层和W_xC+Ni60强化层组成的喷焊层。喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为12. 3 GPa,相比基材,硬度提高了近3倍,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si_3N_4对磨后,对磨副GCr15和Si_3N_4磨损严重,而喷焊层无明显磨损,表现出优异的耐磨性。     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

T10钢表面激光熔覆Ni/WC-La_2O_3性能研究

采用激光熔覆技术在T10钢表而激光熔覆Ni基合金,并研究了在Ni基合金中加入WC硬质相、纳米稀土氧化物La_2O_3后的性能和组织结构的变化情况.实验表明:激光熔覆层由熔覆层、结合区和热影响区组成,在合适的工艺条件下可得到结合性能良好的熔覆层.Ni60+30%WC熔覆层的硬度与未加入WC相比改变不大,但耐磨性却得到很大的提高;Ni60+1.0%La_2O_3熔覆层主要由树枝晶组成,在激光熔覆层中添加La_2O_3,起到细化枝晶的作用,同时激光熔覆层平均硬度比未加稀土的提高约150 HV0.1.     

激光合金化熔覆制备耐磨陶瓷梯度涂层

利用预涂敷与激光重熔方法制备陶瓷梯度涂层，并对涂层的冶金结构、组成、硬度、以及耐磨性进行分析。结果表明：该涂层内陶瓷硬质相体积百分比沿基体到表面方向呈梯度变化，过渡层为具有良好韧性的固溶体。涂层结构均匀，和基体结合良好，无气孔和裂纹。厚度为０．４－０．８ｍｍ，表层硬度达ＨＶ_（０．２）１１００。与普通激光涂层比较，涂层内部的硬度随着成分组成的变化而平缓变化，既提高了涂层与基体的结合强度又提高了表面的耐磨性，同时，避免裂纹的产生。     

Formation of WC-iron silicide (Fe5Si3) composite clad layer on AISI 316L stainless steel by high power (CO2) laser

An attempt was made to produce WC-iron silicide cladded layer on AISI 316L stainless steel by laser processing to obtain high hardness and lesser variations in hardness distribution in the layer. Different compositions of coating materials (WC, Si and Ni) and laser processing parameters were used. A good and defect free cladded layer of WC-iron silicide was obtained for an energy density of 22.5 J/mm² and coating composition of 40WC-40Si-20Ni (wt.%). The layer exhibited average hardness of about 883 HV with lesser variations in the hardness distribution and also higher wear resistance compared to the substrate.     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

WC对激光熔覆层组织及耐磨耐冲击性的影响

激光熔覆Ni基合金涂层具有良好的综合性能,但耐磨与耐冲击性能仍有待提高。分别采用含微米与纳米WC颗粒的Ni基粉末激光熔覆制备WC/Ni涂层,研究两种WC颗粒对Ni基涂层组织及耐磨耐冲击性的影响。利用SEM与XRD对涂层进行微观组织分析,利用高速摄像机分析熔覆过程中的熔池形态。采用磨损试验机、夏比冲击试验机对涂层进行耐磨性与耐冲击性测试。纳米WC对熔池流动的促进作用强于微米WC,并使涂层组织得到更显著的细化。由于微米WC与Ni45涂层结合紧密,磨损试验中能有效抵抗配磨件微凸体的切削,最终显著增强涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低88.38%。但微米WC的高脆性不利于涂层耐冲击性的提高,冲击韧性仅为Ni45涂层的91.28%。由于纳米WC在细化晶粒的同时会弥散分布于晶界与共晶区,在磨损过程中阻碍位错运动,抑制晶粒塑性变形,进而减弱配磨件对涂层的切削,提高涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低53.43%。由于在晶界与共晶区的纳米WC会阻碍裂纹扩展并改变扩展方向,进而提高形成贯穿裂纹的能量,增加涂层断裂所需的冲击功,使涂层耐冲击性得到显著提高,冲击韧性较Ni45涂层提高13.37%。通过有限元分析可知,在冲击过程中涂层中的高脆性微米WC会形成高应力集中,证明其对涂层耐冲击性具有不利影响。而纳米WC能降低位错的不均匀滑移,缓解位错堆积,进而有效分散涂层在冲击过程中形成的应力集中,证明其能显著提高复合涂层的耐冲击性能。研究证明,纳米WC能实现涂层耐磨性与耐冲击性的同步提升。     

激光功率对激光熔覆WCP/Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响

研究了3种不同功率(1．8kW、2．2kW、2．6kW)对激光熔覆WCp／Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响．选择合适的激光功率(2．2kW)，可以获得WCp均匀分布并与基体合金结合良好的WCp／Ni涂层．激光熔覆过程中WC颗粒与基体合金界面间发生了扩散反应溶解，导致未熔WC颗粒周围形成了块状的富W碳化物，功率较高时更加明显．激光熔覆WCp／Ni基涂层由未熔WC颗粒，块状或枝晶状的富W碳化物，杆状的富Cr碳化物以及其间的γ枝晶固溶体及其共晶组织所组成．不同激光功率下的WCp／Ni涂层的显微硬度与耐磨性均远高于Ni60涂层，其中2．2kW功率的WCp／Ni基涂层的显微硬度最高，耐磨性最好。     

固溶时效对等离子堆焊WCp/18Ni300钢复合涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Cr5钢表面制备WC增强18Ni300钢复合涂层. 研究添加质量分数为25%和35%的球形WC对堆焊层组织与性能的影响,分析固溶(900 ℃ × 1 h)和时效(490 ℃ × 5 h)处理前后堆焊层的显微组织/相变过程/显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,在马氏体时效钢粉末中添加WC颗粒影响堆焊层组织和马氏体相变. WC/MS300复合堆焊涂层的显微组织主要以奥氏体为主. 经固溶时效热处理后,基体试样硬度和摩擦磨损性能下降,而WC/MS300试样中γ-F转变为α-Fe,硬度和耐磨性显著改善,添加35%WC试样耐磨性能最佳. 由WC的微观结构演变表明,固溶时效后WC颗粒周围形成厚的扩散层,显著改善了界面结合.     

镍基合金电子束熔覆表面改性及高温耐磨性研究

利用电子束在Inconel 617高温合金表面熔覆WC-CoCr复合涂层,设计正交试验分析了工艺参数对熔覆层的影响,研究了优化后涂层的组织与性能。结果表明,电子束扫描束流对熔覆质量特性影响最为显著,优化工艺下获得的熔覆层与基体合金相互扩散并形成良好的冶金结合,熔覆层内出现了WC、CoCr、(Fe,Ni)C₆、Fe₃W₃C相以及α-Co的固溶体,电子束处理可有效抑制WC的分解,使涂层的显微硬度达1200 HV0.3。涂层的显微组织主要为CoCr基质上分布的枝晶和多种共晶,其在200、600和1000 ℃高温滑动磨损行为中具有比Inconel 617合金基体更低的磨损率和摩擦因数,耐磨性得到了提高。