碳钢热浸镀铝涂层的磨损性能

研究了扩散退火对碳钢热浸镀铝镀层微观组织的影响,特别是在1000℃扩散退火后镀铝钢的磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,在低于900℃的温度下扩散退火后的镀层均含脆性相Fe2Al5,在1000℃退火后的镀层其物相全部转化为韧性相FeAl和Fe3Al,且与基体具有良好的冶金结合。随着温度从室温升高到200和400℃,磨损率显著下降,达到一个极低的水平。在室温下镀铝钢的磨损率随着载荷的增加快速升高;在200℃磨损率几乎不随载荷变化,平均磨损率为4.2×10-6mg/mm;在400℃、载荷50-200 N条件下磨损率略低于200℃对应载荷下的磨损率,但在250N时磨损率快速升高。这表明,镀铝钢在200-400℃具有优异的耐磨性。其高耐磨性源于在磨面形成了厚度为1-2μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层,主要磨损机制为氧化轻微磨损。但是当载荷达250 N时摩擦层因不稳定而剥落,导致镀层剥落,使基体发生塑性挤出。     

WCP NiCrBSi/耐热钢复合材料的界面特性及其高温磨损性能

利用真空熔烧工艺制备了WC_P-NiCrBSi/耐热钢复合材料,棒状增强相WC_P-NiCrBSi均匀分布于基体表层,实现了复合材料的"硬韧匹配"。利用SEM、EDS和显微硬度等手段,对复合材料增强相和界面的微观组织结构进行了表征。在环-盘式试验机上对复合材料的高温磨损性能进行了研究,并与基体材料进行对比。结果表明,增强相WC_P分布均匀,NiCrBSi合金在凝固过程中生成了γ-Ni(Ni₃Si)、Ni-B、Cr-B 和多元共晶物相。复合材料的增强相与基体之间为良好冶金结合,没有裂纹、气孔等缺陷。由于界面元素的互扩散,在增强相一侧发生了等温凝固,生成了γ-Ni固溶体层; 在基体一侧的扩散影响区内弥散析出了大量的Fe-Cr-B化合物。在室温至600℃温度范围内复合材料的耐磨性都优于基体材料,复合材料的耐磨性优势在室温下最大,并随着温度的升高而逐渐减小。室温下,由于WC_P凸出于磨损表面阻止了金属材料之间的直接接触,复合材料的磨损机制为轻微粘着磨损。在300℃和600℃下,由于磨损表面氧化物膜的形成,WC_P-NiCrBSi/耐热钢复合材料的磨损机制转变为轻微氧化磨损。     

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了 Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理.结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出.在400℃下50～150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低.在600℃下50～100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体.在400℃下50～150 N时和600℃下50～100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护.当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损.     

热锻模具钢的耐磨性及磨损机理研究

采用销盘式高温摩擦磨损实验机,针对一种新型铸钢、H13和H21钢在25-400℃下进行磨损试验,对比研究各种钢的耐磨性,并探讨了磨损机制.研究表明:室温下H21钢由于具有较多的未溶碳化物,比H13钢和铸钢具有高的耐磨性;在200-300℃下铸钢和H13钢随载荷的增加一直具有较低的磨损率和增长率,而H21钢当载荷达到200 N时磨损率忽然升高;在400℃下铸钢具有持续低的磨损率,明显低于H21和H13钢.可见,新型铸钢具有比常用热锻模具钢显著高的高温耐磨性.     

电流密度对Ni-W合金镀层摩擦磨损性能的影响

现有的Ni-W合金镀层摩擦磨损性能研究较少涉及镀层制备条件的影响。在不同电流密度下采用脉冲电沉积法在45钢表面制备了Ni-W合金镀层,测试了Ni-W合金镀层在干摩擦及油润滑摩擦条件下的摩擦磨损性能,并观察磨损形貌,分析其磨损机理。结果表明:在干摩擦状态下,随着电流密度增加,Ni-W合金镀层的磨损量逐渐降低,但摩擦系数逐渐升高,45钢的磨损主要是黏着磨损中的擦伤磨损,Ni-W合金镀层主要为磨粒磨损,个别存在少量疲劳磨损;在油润滑摩擦状态下,随着电流密度增加摩擦系数保持稳定,磨损量逐渐降低,Ni-W镀层与45钢的磨损形式均为磨粒磨损,45钢存在少量疲劳磨损。     

(Ti,Al)C涂层的液相脉冲放电制备及其滑动磨损性能

为了制备耐磨性和抗氧化性优良、结合力高的多元合金涂层,利用普通电火花机床通过液相脉冲放电法在调制态45钢基体上制备了(Ti,Al)C涂层,采用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的相组成,利用带有能谱分析仪的扫描电镜观察了涂层的界面组织、分析了涂层的元素成分,采用显微硬度计测试了涂层的硬度,采用摩擦磨损试验机考察了涂层的滑动磨损特性。结果表明:液相脉冲放电法制备的涂层厚约30μm,主要物相为(Ti,Al)C,从涂层到基体,试样硬度呈梯度递减,涂层表面硬度高达2 100 HV以上;与淬火低温回火45钢配副时,摩擦系数较低且稳定;摩擦磨损试验载荷为100～200 N时,涂层表面出现轻微塑性变形,磨损机制为塑性流变;载荷为300～400 N时,涂层磨损面出现浅而细的平行状犁沟,磨损机制为轻微磨粒磨损。     

超音频感应熔覆钴基涂层的组织与摩擦磨损性能

为提高45钢的摩擦磨损性能,采用超音频感应熔覆技术在45钢基体上制备Co基合金涂层,研究涂层的微观组织形貌、物相组成、显微硬度以及摩擦磨损性能.结果 表明:Co基合金涂层与基体冶金结合,涂层内无孔洞、裂纹等缺陷;涂层物相组成复杂,主要由γ-Co、γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr7C3、Co7W6以及金属间化合物Co3Fe7和FeNi3组成;钴基合金涂层的显微硬度约为573.1 HV0.2N,是基体45钢(215.0 HV0.2N)的2.67倍;在室温干摩擦条件下,钴基合金涂层的摩擦磨损性能优于45钢基体,其磨损形式为轻微的磨粒磨损和黏着磨损.     

热处理对Ni-P-SiC镀层组织结构和性能影响研究

利用超声波辅助化学沉积法,在45钢基体表面制得Ni-P-SiC镀层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和电化学工作站研究热处理对Ni-P-Si C镀层组织结构和性能的影响规律。结果表明,Ni-P-SiC镀层的镍和SiC的平均粒径为91.7和46.8 nm。当热处理温度升高到400℃时,Ni-P-SiC镀层出现新的Ni3P和NixPy相;当热处理温度高达600℃时,Ni-P-SiC镀层中存在Ni、NiO、Ni3P、NixPy和SiC相,Ni-P-SiC3、Ni-P-SiC6、Ni-P-SiC9镀层的显微硬度分别为1170.4,1 265.1和1 313.6 HV。Ni-P-SiC镀层经400℃热处理1 h后,其耐腐蚀性能最佳。     

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-SiC复合镀层, 分析了Ni-SiC复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响, 并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明: 所制备的Ni-SiC复合镀层组织致密且与基体结合紧密, 硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明, Ni-SiC复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力, 在相同的摩擦条件下, Ni-SiC复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al₂O₃球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损, 同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损; Ni-SiC复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹, 与Al₂O₃磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。     

钢氧化磨损的轻微-严重磨损转变

研究了多种钢在400℃高温磨损行为,发现钢具有共同的磨损规律。在低载时钢的磨损率和磨损增长率均较低,随着载荷增加,在某一载荷磨损率快速提高。钢高温磨损的本质是一个包含磨面氧化、基体热软化和塑变的物理化学过程。对钢的高温磨损提出了氧化磨损中轻微-严重磨损转变模型及其特征。     

不同表面处理工艺下H13钢的高温耐磨性能

首先对调质处理状态的H13钢进行了渗氮、物理气相沉积(PVD)镀膜、渗氮+PVD镀膜三种不同的表面处理,然后在UMT-3型摩擦磨损试验机上,对处理后的试样进行600℃的高温摩擦磨损试验,研究了不同工艺下H13钢的高温耐磨性能。结果表明:试样的磨损形式主要是粘着磨损+磨粒磨损,经表面处理后试样的表面硬度大幅度提高,摩擦系数大幅度降低;其中渗氮+PVD镀膜表面处理试样的高温耐磨性能最好。     

TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层微观结构及摩擦学性能的研究

采用磁控溅射技术在AISI-304不锈钢上制备了TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、表面形貌仪等对涂层的表面形貌、显微组织、硬度和摩擦学性能进行了系统的研究。结果表明TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的硬度为27.56 GPa,相比于TiAlSiN涂层的硬度(29.1 GPa)有所下降,但是涂层的耐磨性能得到明显提高。在室温至600℃条件下TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的主要磨损机理为黏着磨损,200和400℃时的磨损率分别为0.0339×10^-3和0.1122×10^-3mm^3/(Nm),相较于TiAlSiN涂层分别降低了38%和57%,600℃时的磨损率接近TiAlSiN涂层。总体来说TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的性能高于单一的TiAlSiN涂层。     

热处理对Ni-P-A12O3化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

热处理可显著提高镀层的硬度和耐磨性能。采用化学镀的方法在45钢表面制备了Ni-P-纳米A12O3复合镀层,并以不同温度对其热处理,研究了镀层热处理前后的物相、硬度和耐磨性能。结果表明：400℃热处理后,Ni-P-A12O3复合镀层达到稳态,稳定相是Ni＋Ni3P＋NiO＋A12O3;镀层的显微硬度随热处理温度的升高而先...     

45钢表面钎焊WC/CuMnNi涂层的研究

以45钢为基材,用真空钎焊工艺在其表面制备WC/CuMnNi涂层,通过金相显微分析、扫描电镜观察、HRB硬度测量、电子探针分析、X-射线衍射分析、拉伸试验和耐磨试验,初步研究了涂层材料的组织特点、结合强度、耐磨性。试验结果表明:涂层材料组织分布均匀;涂层/基材的结合机制为冶金结合,有较高的结合强度;涂层的磨损量小于840 ℃淬火+180 ℃回火的45钢,有较高的耐磨性。     

钢表面渗铝及其抗氧化性能研究

对45钢和铁素体不锈钢进行表面渗铝试验,利用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析了渗铝层金相组织及成分,并对渗铝前后试样进行了抗氧化性能对比试验。结果显示,45钢和铁素体不锈钢渗铝后,都具有较好的抗氧化性能,但铁素体不锈钢的抗氧化性能更强,在800℃完全可以代替316L不锈钢。     

High Temperature Oxidation of Laser Surface Engineered VC Coating on H13 Die‐Casting Die Steel

A laser‐based coating technique was employed to deposit VC on H13 steel for enhanced performance of H13 steel in die‐casting die application. The coating was composite (VC/H13 steel) in nature. As oxidation is one of the performance controlling factors for dies, high temperature (200–1000 °C) oxidation of the coating was studied using a thermogravimetric analysis technique (TGA). The oxidation behavior of the individual components (VC and H13) of the composite coating was also evaluated using TGA. The oxidation behavior of the composite coating is dictated by the behavior of VC, which is parabolic for lower temperature range (200–600 °C) and linear for higher temperature range (200–600 °C). These observations indicated that the composite coating on H13 steel could be synthesized with tailored amounts of VC content for enhanced performance in die‐casting die application.     

Dry sliding wear behavior and corrosion resistance of NiCrBSi coating deposited by activated combustion-high velocity air fuel spray process

NiCrBSi is a Ni-based superalloy widely used to obtain high wear and corrosion resistant coatings. This Ni-based alloy coating has been deposited onto 0Cr13Ni5Mo stainless steel using the AC-HVAF technique. The structure and morphologies of the Ni-based coatings were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectrometer (EDS). The wear resistance and corrosion resistance were studied. The tribological behaviors were evaluated using a HT-600 wear test rig. The wear resistance of the Ni-based coating was shown to be higher than that of the 0Cr13Ni5Mo stainless steel because Fe₃B, with high hardness, was distributed in the coating so the dispersion strengthening in the Ni-based coating was obvious and this increased the wear resistance of the Ni-based coating in a dry sliding wear test. Under the same conditions, the worn volume of 0Cr13Ni5Mo stainless steel was 4.1 times greater than that of the Ni-based coating. The wear mechanism is mainly fatigue wear. A series of the electrochemical tests was carried out in a 3.5 wt.% NaCl solution in order to examine the corrosion behavior. The mechanisms for corrosion resistance are discussed.     

KH560处理对Al-Al2O3-硅烷复合涂层耐蚀性的影响

对热浸镀铝-阳极氧化后的45钢在6%(体积分数)KH560硅烷溶液中进行不同时间的封孔处理,在45钢表面形成Al-Al2O3-硅烷复合涂层,研究复合涂层的微观组织及其对45钢的耐蚀性能和45钢-30%(质量分数,下同)Cf/nylon6复合材料的电偶腐蚀的影响。结果表明:硅烷涂层密封了Al2O3涂层的孔隙,阻止腐蚀液侵蚀基体,提高了45钢的耐蚀性;同时Al-Al2O3-硅烷复合涂层良好的绝缘性能使45钢与30%Cf/nylon6之间的电偶腐蚀的驱动力减小,改善其电偶腐蚀抗力。经5 min最佳KH560工艺处理后,试样的自腐蚀电流密度较单一热浸镀铝试样下降了3个数量级,电化学阻抗提高了2个数量级,与30%C f/nylon6复合材料偶接的电偶电流密度下降了约75%。