AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。     

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。     

等离子熔覆NiCr-Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的研究

目的研究碳化铬含量及磨损载荷力对复合涂层摩擦磨损性能的影响,探究不同磨损载荷下的磨损机制。方法采用5种Ni55和NiCr-Cr_3C_2的混合粉末(Ni Cr-Cr_3C_2质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%),通过等离子熔覆技术制备金属基复合涂层。采用XRD、SEM对涂层物相进行检测分析,使用Rtec万能摩擦磨损试验机对复合涂层表面进行不同载荷下的摩擦磨损性能测试。对涂层组织、摩擦系数、磨损体积及磨损表面微观形貌进行对比分析,探究碳化铬的含量以及摩擦载荷对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果 NiCr-Cr_3C_2在熔覆过程中发生熔化,XRD测得涂层中的碳化物主要以Cr_7C_3为主,其他主要物相包括Cr_3C_2、Cr_(23)C_6、Cr_5B_3、Ni_3Si。复合涂层的硬度及耐磨性能随着碳化铬含量的增加而增大,硬度最高达1500HV以上,耐磨性是基体Q235的2～16倍。当磨损载荷低于80 N时,主要发生磨粒磨损;当磨损载荷为100 N时,主要发生粘着磨损和磨粒磨损,其中S5的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。结论加入碳化铬,随着碳化铬含量增加,复合涂层的耐磨性不断提高,并且随着磨损载荷的增大,涂层磨损机制发生转变。     

激光熔覆Cr_3C_2-Ni复合涂层的减摩性能

以粉末化学镀法制备的Cr_3C_(2-)Ni复合粉末作为预置层,在Q235钢板表面用激光熔覆技术制备了减摩复合涂层.研究了Cr_3C_(2-)-Ni涂层在干摩擦条件下的减摩性能,并对磨损形貌进行了SEM观察,对涂层的硬度进行了测 试.结果表明,该涂层组织均匀致密、硬度较高;涂层的摩擦性能稳定,摩擦系数为0.44;硬质Cr_3C_(2-)粒子与金属粘结相的配合能有效提高熔覆层的承载能力,减小摩擦损失.     

铜材表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂层

目的提高铜合金的表面硬度,改善其耐磨性能。方法利用激光表面合金化和激光熔覆工艺在铜合金表面制备出Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪,系统分析了合金化过渡层与熔覆层的物相构成及显微组织,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对梯度涂层的显微硬度和耐磨性进行评估。结果合金化过渡层组织致密且具有单一柱状晶结构,主要由α-(Cu,Ni)固溶体、Ni_3Al和Ni Al构成。Cr_3C_2/Co复合熔覆层中分布着未熔Cr_3C_2颗粒,且以未熔Cr_3C_2颗粒为中心,四周有大量呈杆状(或针状)的M_(23)C_6和M_7C_3型碳化物,这种碳化物可以有效提高熔覆层的硬度。梯度涂层的显微硬度从基体的80HV逐渐增加到熔覆层的640HV,梯度涂层的摩擦磨损失重仅为铜合金基体的1/8。铜基体的磨损表面发生大规模破坏并形成大量磨屑,其磨损机制主要是粘着磨损;Cr_3C_2/Co喷涂层由于内部结合力较弱,出现了大量的疲劳磨损面,其磨损机制为表面疲劳磨损;而Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层的磨损表面比较平整,只存在轻微的"犁沟",其磨损机制为典型的磨粒磨损。结论梯度涂层由于Cr_3C_2、M_(23)C_6及M_7C_3相的存在,显微硬度和耐磨性能显著提高。同时,涂层的成分与性能均呈一定的梯度变化,改善了铜基体与涂层的相容性。     

感应熔覆铁基合金涂层的显微组织与性能

采用感应熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti基体上制备了Fe基合金涂层。利用带有能谱仪的场发射扫描电镜(FESEM)分析了熔覆层的显微组织形貌和元素组成,使用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成,采用差热分析仪对合金粉末进行了热分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及干摩擦条件下的滑动磨损性能。结果表明,感应熔覆铁基合金涂层组织致密,内部和界面无孔隙,涂层与基体形成了良好的冶金结合;涂层主要由α-Fe、(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3、Ni_3Fe和Fe_3C等组成,且α-Fe中均匀分布颗粒细小的(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3析出相;涂层显微硬度约为250HV_(0.1);在不同载荷下,感应熔覆Fe基合金涂层的耐磨损性能均优于1Cr18Ni9Ti基体,涂层磨损机理为典型的层状剥落和粘着磨损。     

镍基和钴基碳化钨颗粒增强复合涂层的组织与性能

借助超音速火焰喷涂和火焰重熔方法在H13钢基材上分别制备Ni60+30%WC和Co50+30%WC复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、微区X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层表面的物相、涂层与基材的结合情况、涂层内部增强相的形貌、分布,显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明:涂层与基体具有良好的冶金结合,涂层由γ-Ni/Co相、WC、Cr_3Ni_2、Cr_(23)C_6、W_2C相组成,这些硬质相为多边形;Ni基体相硬度为716~943 HV0.1,硬质相为1183~1263 HV0.1,高于Co基涂层和基材;Ni60+30%WC涂层摩擦因数为0.35,磨损率为1.21×10~(-7)mm~3·N~(-1)·m~(-1);Ni基涂层的硬化和耐磨减摩效果优于Co基涂层和基材。     

斜撑式超越离合器用Cr7C3涂层和GCr15基体的磨损行为研究

目的研究斜撑式超越离合器用Cr_7C_3涂层和GCr15基体与合金钢9310对磨时的摩擦性能和磨损机理。方法在GCr15基体上利用化学气相沉积技术制备Cr_7C_3涂层样件。利用带有能谱分析仪的扫描电镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪分析测量涂层的厚度和物相组成以及有无Cr_7C_3涂层时样件的显微硬度。利用球-盘接触式SRV-4高温摩擦磨损试验机考察Cr_7C_3涂层和GCr15基体的摩擦磨损性能。采用三维白光干涉形貌仪和扫描电镜系统地分析材料的磨痕情况。结果 Cr_7C_3涂层厚度约为4~6μm,主要包含Cr_7C_3和(Cr,Fe)7C3两种相。涂层的平均显微硬度为22.709 GPa,约为GCr15基体(11.198 GPa)的2倍。在试验参数下,Cr_7C_3涂层的摩擦系数为0.18~0.24,GCr15基体的摩擦系数为0.15~0.20。当滑动速度为60 mm/s,法向载荷为20 N~60 N时,GCr15的磨损率约是Cr_7C_3涂层的4~6倍;当滑动速度为100 mm/s时,GCr15基体的磨损率约是Cr_7C_3涂层的7~11倍。当滑动速度为100 mm/s,法向载荷为60 N时,GCr15基体的磨损机理为典型的犁沟磨损。Cr_7C_3涂层主要为犁沟磨损和一定的疲劳磨损。结论 Cr_7C_3涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,有助于改善基体的耐磨性能和斜撑式超越离合器的使用性能。     

在H13钢上超音速火焰喷涂制备WC-10Co-4Cr和Cr_3C_2-25NiCr涂层的性能比较（英文）

在H13钢基体上采用超音速火焰喷涂方式制备一定厚度的WC-10Co-4Cr和Cr_3C_2-25NiCr涂层。为了增加WC-10Co-4Cr涂层的热稳定性,在涂层和基体之间加喷了NiCr喷涂粉末。研究了这两种硬质合金涂层的表面及横截面的微观形貌、抗热震性和耐磨损性能。从热力学的角度解释了两种涂层中出现的碳扩散现象。Cr_3C_2-25NiCr涂层的结合强度(64.40 MPa)和WC-10Co-4Cr涂层的结合强度(61.69 MPa)基本相同。通过摩擦磨损试验研究发现,两种涂层在600℃的摩擦因数均比在500℃时的小,Cr_3C_2-25NiCr的耐磨损性能比WC-10Co-4Cr的要好。     

钨极氩弧熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织及耐磨性的研究

采用钨极氩弧熔覆技术,在Q235钢板表面熔覆添加不同含量B和Si的铁基复合粉末,制备具有原位合成颗粒增强相的铁基复合涂层。分析了B、Si添加量对涂层组织、物相、硬度和耐磨性的影响。结果表明,铁基复合涂层主要由黑色的α-(Fe,Cr)基体和白色的(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3B、Cr_3C_2及Cr FeB等原位生成硬质相组成。B元素含量的增加,原位生成的硼、碳化物等硬质相数量增加。涂层的硬度随着B、Si含量的增加呈先增加后降低的趋势,B、Si含量均为1%时达到峰值。涂层的磨损失重与硬度不完全对应,添加1.0%B、1.0%Si的涂层耐磨性最差,添加0.5%B、0.5%Si的涂层具有良好的耐磨性。     

CuCo_2Be合金表面等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr/NiAl复合涂层不同温度下的摩擦磨损特性

选用等离子喷涂技术在CuCo_2Be合金表面制备了Cr_3C_2-NiCr/NiAl复合涂层。以Al_2O_3陶瓷球为对偶材料使用UMT-2摩擦磨损试验机对基体和复合涂层进行不同温度下的摩擦磨损试验,并选用三维轮廓仪、扫描电镜、能谱仪、XRD等分析测试手段详细研究了CuCo_2Be合金及涂层在不同温度下滑动摩擦磨损后的微观形貌以及摩擦磨损特性。结果表明:等离子喷涂获得的复合涂层致密,涂层为层状结构,物相组成呈非晶态。500℃时涂层磨损体积远远小于铜合金磨损体积,具有优良的抗摩擦耐磨损性能;在室温时涂层磨损机制以磨粒磨损为主,磨损较小;随着温度的升高,涂层磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主。     

激光重熔处理对超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层组织及性能的影响

采用激光重熔方法对超音速火焰喷涂Ni Cr-Cr_3C_2涂层进行后处理。通过SEM、XRD、显微硬度计、电化学以及摩擦磨损试验等手段对涂层的显微组织形貌、物相结构、力学性能以及耐蚀、耐磨性能进行表征。结果表明:激光重熔处理后,涂层孔隙率下降,组织均匀性、显微硬度提高,大量高密度亚微米级(10~300 nm)二次Cr_3C_2由过饱和Ni Cr合金相中析出,增强了合金相硬度及韧性,并使涂层断裂韧性、耐磨损性能以及耐腐蚀性能同步提高。     

大气等离子喷涂NiCr/Cr3 C2涂层的显微结构及摩擦性能

采用大气等离子喷涂技术在45钢表面制备了NiCr/Cr_3C_2涂层,利用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的显微结构、物相组成以及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,该涂层结构致密,涂层的主晶相为NiCr合金相和Cr_3C_2相,还有少量的NiO和Cr_2O_3相。涂层的摩擦因数随着温度的升高先增大后减小,400℃时,摩擦因数最大,约为0.8左右,800℃时,摩擦因数最小,约为0.39左右。涂层的磨损率随着温度的升高先增大后稍有降低。低温下,涂层的主要磨损机制是脆性断裂;高温下,主要磨损机制为塑性变形以及氧化。     

Cr_3C_2-NiCr涂层的高温抗氧化和耐热腐蚀性能

采用大气等离子喷涂技术制备Cr_3C_2-NiCr复合涂层,并对制备的Cr_3C_2-Ni Cr涂层试样进行800℃×100 h氧化和熔盐(Na_2SO_4+25wt%NaCl)热腐蚀试验。利用X射线衍射仪(XRD)和带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)分析氧化、腐蚀涂层表面和截面的成分及结构变化,探讨其高温氧化、腐蚀机理。结果表明:等离子喷涂Cr_3C_2-Ni Cr涂层具有层状组织结构,喷涂过程中无明显相分解或氧化。高温氧化后的Cr_3C_2-NiCr涂层表面及层片界面形成了连续、致密的Cr_2O_3保护膜,涂层表现出优异的抗高温氧化性能。在热腐蚀过程中,腐蚀盐破坏了涂层表面及层片界面形成的氧化膜,腐蚀性元素沿着涂层中的孔洞及层片界面扩散到涂层内部,涂层发生"活化氧化",耐腐蚀性较差。     

Cr3C2-25%（Ni,Cr）超音速火焰喷涂层的耐磨及耐蚀性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在奥氏体不锈钢上制备了Cr3C2-25%(Ni,Cr)金属陶瓷涂层。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、高速高温摩擦磨损试验机和电化学分析仪研究了涂层的显微组织、相结构、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明,该金属陶瓷涂层主要由(Ni,Cr)相、Cr3C2和Cr7C3组成,而且致密、硬度高,与基材结合牢固。涂层的高温磨损可分为黏结相切削和随后的碳化物剥落两个阶段,碳化物的剥落对涂层的磨损起主导作用。涂层在3.5%ZnCl2溶液中具有优良的耐蚀性,其腐蚀产物中含Ni、Cr元素而无Fe的氧化物,说明涂层对基体具有良好的保护作用。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层组织及性能研究

利用活性燃烧高速燃气(AC-HAVF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层,研究了其微观组织及耐磨耐蚀性能.结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11,WC,M6C(Ni2W4C或Fe3W3C),Cr26C3,CrB2等相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为2.5%;WC,M6C,Cr26G3,CrB2等硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800 nm;涂层硬度分布不均匀,平均硬度为685HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/8.8,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/2;涂层的磨损机理以疲劳磨损为主,弥散分布的硬质相是涂层硬度以及耐磨性提高的主要因素.     

等离子喷涂 NiCr / Cr3 C2 -hBN 复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。     

Ti_3SiC_2含量对激光熔覆自润滑涂层组织及性能的影响

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Ti_3Si C_2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:不同Ti_3Si C_2含量的涂层主要由TiC、TiB_2、Ti_5Si_3、Ti_3SiC_2、γ-Ni基体等物相组成,涂层组织分布致密均匀;涂层的显微硬度显著提高主要归功于TiC、TiB_2硬质相的存在,当Ti_3SiC_2含量为7.5%时显微硬度最高,为1150 HV0.2;当Ti_3SiC_2含量为10%时,摩擦因数稳定在0.26~0.30,磨损量最小为1.2 mg。     

等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Al2O3复合涂层的高温摩擦性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在0Cr25Ni20奥氏体不锈钢表面制备了NiCoCrAlYTa-Al₂O₃涂层,并对该涂层的显微组织、相组成、显微硬度以及在500 ℃时涂层的高温摩擦性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlYTa-Al₂O₃涂层呈典型层状结构,各层间结合良好。涂层内存在大量微孔隙,且硬质相与软质相分散分布,有效抑制了高温磨擦过程中裂纹的产生和扩展,涂层耐磨性能较奥氏体不锈钢基体材料显著提高。高温磨损过程中,涂层表面形成氧化产物,起到固体润滑作用。NiCoCrAlYTa-Al₂O₃涂层的磨损失效形式主要是磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损。     

等离子喷涂WC复合涂层耐磨性能

利用大气等离子喷涂技术在45钢基体上制备了WC复合涂层,采用Ml-10摩擦磨损试验机研究了涂层在干摩擦条件下摩擦磨损性能.结果表明:涂层比基体耐磨性高很多,未出现硬质相的剥落;涂层具有典型的"软基体加硬质相"耐磨组织结构,Ni包Al粉末的加入强化了软相,涂层在干摩擦条件下表现出来比较优良的耐磨性;由于气孔不可避免存在于涂层,涂层磨痕在气孔处出现断裂和塌陷现象,因此提高涂层致密性能降低涂层磨损率.