多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

304不锈钢局部干法水下激光填丝熔覆层微观组织及性能

采用自行研发的水下激光填丝熔覆装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行激光填丝熔覆试验,并对空气环境和水下环境的熔覆结果进行对比分析,以探索在水下环境进行304不锈钢的缺陷修复. 通过XRD,EDS,光学显微镜分析了熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试,利用动电位极化与交流阻抗谱技术研究熔覆层电化学腐蚀行为. 结果表明,在两种环境下均制备了单层多道熔覆层,且无明显气孔、裂纹等缺陷;熔覆层包括熔覆区、搭接区、相变影响区、熔合区、热影响区,显微组织主要由奥氏体、铁素体、马氏体组成;由于各区域内微观组织及晶粒的大小不同,使得熔覆层硬度呈阶梯分布;在3.5%NaCl溶液中,两种环境熔覆层均呈现出明显的钝化行为,且两种熔覆层耐腐蚀性能相近;所研制的水下激光填丝熔覆装备及工艺,可以满足实际工程对于熔覆层高效制备、成形质量控制及耐蚀性能的要求,可用于水下环境304不锈钢表面的防护与修复.     

S31000不锈钢表面激光熔覆Stellite12合金层的组织和性能

针对高温阀门密封副易发生擦伤、碰伤等问题,采用激光熔覆技术在S31000不锈钢密封副基体表面制备了Stellite12合金层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及均匀腐蚀全浸试验,研究了熔覆层微观组织、显微硬度和均匀腐蚀性能。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,微观组织主要由平面晶、柱状晶和等轴晶的枝晶结构组成。熔覆层显微硬度较高,平均显微硬度为600.68 HV0.3;基体的显微硬度最低,平均显微硬度为204.57 HV0.3。相比于S31000不锈钢的腐蚀速率,表面激光熔覆Stellite12合金后,腐蚀速率显著降低。同时,S31000不锈钢表现出尺寸不均的腐蚀坑现象,Stellite12合金层表现出较均匀的腐蚀行为,但在晶界处的腐蚀现象比晶内更为明显。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

45钢表面激光熔覆铁基合金涂层显微组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆区为细小的树枝晶,组织均匀致密,并有硬质点弥散分布,使得表面硬度和耐磨性大幅度提高.     

激光熔覆钴基合金涂层的组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在蠕墨铸铁表面制备了钴基合金涂层,用SEM和EDS对熔覆层和结合区进行了组织和成分分析,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对其进行了显微硬度和抗摩擦磨损性能测试。试验结果表明,当激光功率为3 kW、光斑尺寸为4 mm×2 mm、激光扫描速度v=8 mm/s时,熔覆层没有夹渣和孔隙,熔覆层与基体之间形成了冶金结合;熔覆层晶粒细小,偏析范围小,符合快速凝固的过程。钴基合金涂层可以有效的提高蠕墨铸铁表面的硬度和抗摩擦磨损性能。     

不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层研究

利用5 kW横流CO2激光器,在304不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe17Mn5Si10Cr4Ni记忆合金涂层并利用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、往复摩擦仪等仪器设备对熔覆层显微组织、微区成分、摩擦磨损性能进行了分析研究。结果表明,Fe-Mn-Si记忆合金涂层自顶端到熔合界面分别由等轴晶、树枝晶、柱状树枝晶、胞状晶和平面晶组成;激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层过程中,熔覆层内残余应力驱动诱发了γ→ε马氏体相变,相变变形可松弛熔覆层的残余应力;Fe-Mn-Si记忆合金涂层与304不锈钢基材相比,摩擦系数小、耐磨性好,磨损机制为磨粒磨损,摩擦力诱发γ→ε马氏体相变是熔覆层耐磨性得到显著提升的根本原因。     

304不锈钢表面激光熔覆NiMoSi层的组织与性能

为改善304不锈钢的摩擦学性能,分别以A熔覆层20%Ni-48%Mo-32%Si,B熔覆层30%Ni-42%Mo-28%Si(质量分数)混合粉末为原料,在304不锈钢表面利用激光熔覆技术制备复合熔覆层,分别利用XRD、SEM和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的物相、显微组织结构及室温下的摩擦学性能。结果表明:复合熔覆层和基体冶金结合良好,仅存在部分裂纹。Mo₅Si₃、MoSi₂是复合熔覆层的主要物相,A熔覆层显微硬度(1060.1 HV0.5)和B熔覆层显微硬度(725.9 HV0.5)均明显高于基体(257.2 HV0.5),A复合熔覆层的磨损率和摩擦因数最低。     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

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。     

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。     

Microstructure and wear resistance of Fe-based and Co-based coating of AISI H13

Fe-based and Co-based cladding layers were prepared on the surface of AISI H13 hot die steel by laser cladding technology. The microstructure, hardness and abrasion resistance of the two cladding layers were studied by means of optical microscope, scanning electron microscope, rockwell hardness tester, and high temperature friction and wear tester. Also, the red hardness of the cladding layers was measured, after holding the layers at 600 ℃ for 1 hour by muffle furnace and repeated 4 times. The rockwell hardness values of the substrate, the Fe-based and the Co-based alloy coating measured were HRC 47, HRC 52 and HRC 48, respectively. The red hardness values of the substrate and the Fe-based cladding layer were decreased, while that of the Co-based cladding layer was increased. The Co-based cladding layer has the minimal wear loss weight and friction coefficient among them. The wear mechanisms of the substrate, the Fe-based layer and the Cobased layer attribute mainly to abrasive wear, adhesion wear, and both of them, respectively.     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

激光熔覆纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金磨损及腐蚀性能研究

采用激光熔覆技术在 304 不锈钢表层制备了纳米 TiC 增强 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X 射线衍射仪等设备系统研究了涂层的组织形貌、相结构及元素分布;采用显微硬度计、摩擦磨损仪、超景深显微镜和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布、磨损特性及耐腐蚀性能。结果表明,类球形纳米级 TiC 与棒状微米级 TiC 沉淀相均匀分布在涂层 bcc（B2）相基体中。添加 TiC 增强相后,AlCoCrFeNi 高熵合金涂层的硬度比未添加 TiC 涂层的硬度提升了 15%;表层磨损率及磨损后表面单位面积粗糙度（Sa）分别较 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层降低了 42% 和 18%,涂层中 TiC 增强相的弥散强化作用是涂层硬度、耐磨性提升的主要原因。添加 TiC 的 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层较未添加 TiC 涂层的自腐蚀电流降低了约1个数量级,TiC 增强相使涂层表面形成致密的钝化膜是其耐蚀性能好的主要原因。     

H13钢的铁基和钴基熔覆层组织与耐磨性

采用激光熔覆技术在AISI H13 热作模具钢表面分别制备了铁基熔覆层、钴基熔覆层. 借助金相显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计和高温摩擦磨损试验机,对比分析了两种熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性. 采用马弗炉进行加热600 ℃,保温1 h,反复4 次,并测得红硬性硬度. 结果表明,基材、铁基、钴基熔覆层硬度分别为HRC 47,HRC 52,HRC 48. 基材和铁基熔覆层的红硬性硬度有所下降,而钴基熔覆层的红硬性硬度提升. 钴基熔覆层磨损失重量和摩擦系数皆最小. 基材、铁基熔覆层、钴基熔覆层的磨损机理分别是以磨粒磨损、粘着磨损以及粘着磨损和磨粒磨损为主.     

1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

F51双相不锈钢离子渗氮层的组织与性能

目的提高F51双相不锈钢的硬度以及耐磨性能。方法将F51双相不锈钢进行低温(450℃)和高温(550℃)离子渗氮处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察F51双相不锈钢渗氮层的微观组织,利用X射线衍射(XRD)方法对渗氮层沿深度方向相组成的变化进行分析,采用显微硬度计、摩擦磨损实验机分别对渗氮层的显微硬度及耐磨性能进行测试,采用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对磨痕形貌进行观察。结果F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,由表及里为N N+N(少量);高温渗氮层主要由CrN+N相组成,由表及里为CrN+N N+N。高温渗氮层厚度约为低温渗氮层厚度的3倍。低温渗氮样品的平均表面硬度约为基体表面硬度的3.5倍;高温渗氮样品的平均表面硬度约为基体硬度的4倍。基体的摩擦系数约为0.71,低温和高温渗氮处理后样品的摩擦系数大大降低,分别为0.24和0.17。渗氮样品磨痕的宽度和深度较基体显著降低。结论F51双相不锈钢低温渗氮层主要由N相组成,高温渗氮层主要由CrN+N相组成,两种温度渗氮后的样品硬度和耐磨性均得到显著提高。