灰铸铁表面喷涂WC/Co涂层的磨损特性研究

用超音速火焰喷涂方法在灰口铸铁表面进行了WC/Co涂层的喷涂,对灰铸铁表面及在其上喷涂的WC/Co涂层摩擦磨损特性进行了研究。结果表明,灰铸铁表面用超音速喷涂涂层后,耐磨性大大提高,喷涂的WC/Co涂层磨损机理表现为微观剥落,而灰铸铁基底材料则表现为磨粒磨损。     

超音速等离子喷涂WC-17Co涂层的工艺及性能分析

以低成本压缩空气和丙烷作为工作气体,采用超音速等离子喷涂制备了WC-17Co涂层,研究了喷涂功率对涂层组织、孔隙率和相组成的影响,测试了涂层的抗压性和耐磨性.结果表明,喷涂功率显著影响粉末的熔化和脱碳程度,功率过小时,WC颗粒熔化程度低;功率过大时,WC严重脱碳生成W₂C甚至W相.喷涂功率为65 kW制备的涂层孔隙率最低（0.87%）,未出现严重脱碳产物钨,涂层具有很强的抗压入变形能力,由于高硬度WC颗粒的存在,涂层的耐磨性显著提高,其磨损量仅为基体的15%,磨损形式由基体的严重磨粒磨损+粘着磨损变为涂层的轻微磨粒磨损.     

等离子喷涂灰铸铁涂层的研究进展

在汽车上使用轻质铝合金发动机可以有效减少燃油消耗和环境污染,但铝合金的耐磨损性能较差,从而造成发动机工作过程中气缸壁面容易磨损。利用表面改性技术对铝合金表面进行强化处理,可以满足其作为滑动部件在高载荷条件下的使用要求。灰铸铁较低的成本和其中石墨的自润滑作用,使其成为铝合金发动机气缸表面保护涂层材料的首选。等离子喷涂技术以其高效率和灵活性在表面强化领域受到广泛应用。因此,利用等离子喷涂制备灰铸铁涂层成为改善铝合金发动机气缸表面耐磨性的有效方法之一。但是,由于等离子喷涂过程中熔滴冷却速度极快,等离子喷涂很难得到含大量石墨组织的灰铸铁涂层。以调控灰铸铁涂层中的石墨含量为目的,总结了等离子喷涂灰铸铁涂层的研究现状,以及基体温度、颗粒尺寸、添加合金元素等对熔滴冷却速度的影响,并以此为基础,结合凝固理论分析了在涂层中保留灰铸铁粉末中的石墨组织的可行性,同时分析了在铸铁涂层中保留石墨所面临的主要问题,并提出了解决这些问题的主要措施。最后就在等离子喷涂灰铸铁涂层中保留石墨的研究方向进行了展望。     

等离子改性工艺对含硼铸铁组织和性能的影响

针对柴油机气缸套磨损失效现象，采用高能等离子束在常压下快速扫描含硼铸铁气缸套内表面，对缸套内壁进行局部硬化改性处理，获得了高硬度淬火硬化层，分析了等离子改性对硼铸铁汽缸套表面组织的影响，研究表明，工作电流越大、扫描速度越低，硬化区表层残余奥氏体含量越少；在扫描速度不变的情况下，工作电流越大，硬化层深度越大、硬度越高；工作电流不变，扫描速度越低，硬化层深度越大、硬度越高。通过磨损实验对比，可知等离子硬化后的硼铸铁的耐磨性高于含硼铸铁基体，而含硼铸铁基体的耐磨性又高于灰铸铁。     

纳米WC与Ce02对陶瓷涂层组织和性能的影响

以水轮机叶片的工作条件为背景,将纳米Ceo2与纳米WC添加到Fe-WC金属陶瓷喷涂材料中,采用等离子喷涂方法制备涂层。对涂层进行显微组织分析及耐磨性和结合强度等试验,探讨纳米Ce02和纳米WC对喷涂层组织、耐磨性及结合强度的影响,以便制备性能优良的喷涂层用于水轮机叶片的保护,结果表明：将适量的纳米Ce0,与纳米WC粉末添加到Fe-WC涂层中,可以改善喷涂层的组织,提高喷涂层的结合强度、耐磨性。     

Wear behavior of high velocity arc sprayed 3Cr13 steel coating in oil containing sand

To improve the wear resistance of the machine components serving in desert areas, the 3Cr13 stainless steel coating was produced by the high velocity arc spraying technique. The microstructure and phase constitute of the coating were analyzed by SEM and XRD. The effects of sand content on the friction and wear behaviors of the coating under the lubrication of oil containing sand were investigated on a ball-on-disk tester. SEM was used to reveal the wear mechanisms of the coating. The results show that the wear volume increases with increasing the sand content in the oil, and the sprayed coating exhibits better triobological properties compared with the 1045 steel. The predominant wear mechanisms of the sprayed coating are micro-cutting, brittle fracture and delamination.     

超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究

采用超音速等离子喷涂设备分别制备了含纳米结构和普通结构的WC／Co涂层。研究了2种涂层的结合强度、显微硬度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层喂料(纳米WC／Co粉体)、涂层表面形貌和晶粒结构进行了分析。结果表明：含纳米结构涂层的性能优于普通的WC／Co喷涂涂层，纳米晶粒细晶强化是涂层性能提高的主要原因。     

Fabrication of WC/Fe composite coating by centrifugal casting plus in-situ synthesis techniques

Using tungsten wires as a reactive source, an iron-based composite coating, reinforced by tungsten carbide (WC) particles, with a thickness of 3.0 mm, was fabricated on the surface of a gray cast iron substrate by centrifugal casting plus in-situ synthesis techniques. With the help of differential thermal analysis (DTA), an appropriate pouring temperature of the gray cast iron molten was determined to be 1300 °C. The experimental results show that the composite coating is dense and consists mainly of primary WC carbides, fine secondly WC carbides as the reinforcing phases and pearlite accompanied by negligible graphite flakes as the matrix. Wear resistance of the composite coating was determined with a pin-on-disc wear test technique, indicating that the composite coating, containing high volume fraction of hard WC carbides, present good wear resistance property compared with the un-reinforced gray cast iron, regardless of load level. Additionally, according to the Fe-W-C ternary phase, reaction paths between tungsten wires and molten, and in-situ synthesis of WC particles, were investigated.     

高速火焰与等离子喷涂WC／Co涂层的性能比较

分析比较了超音速喷涂与等离子体喷涂的ＷＣ／Ｃｏ涂层的形貌,显微组织结构,孔隙率,硬度及其耐磨性,结果表明超音速火焰喷涂的ＷＣ／Ｃｏ涂层具有与粉末相近的相结构,也说ＷＣ颗粒在超音速火焰喷涂过程中,只有极少部分被分解和氧化,同时涂层具有很高的致密度,硬度和良好的耐磨性,涂层与基体的结合情况也得到很大的改善。     

Surface modification of atmospheric plasma sprayed cermet coatings by plasma transferred arc method

ABSTRACT

AISI 8620 steel substrates were coated with WC–Co and Cr₃C₂–NiCr by using the atmospheric plasma spraying (APS) method. Subsequently, surface melting of samples coated with APS was performed at different current values using the plasma transfer arc (PTA) method. Microstructure, microhardness, and wear properties of as-sprayed and surface-modified coatings were investigated. The microstructure of the APS-coated surface had some voids, cracks and nonhomogeneous areas. These defects were eliminated with the PTA surface modification process and microstructural properties of coatings were improved. The wear resistance of PTA modified coatings was also increased. The highest wear resistance and microhardness were obtained in WC–Co coating modified by PTA at a current of 80?A. The wear resistance of this coating was 8.5 times higher than that of the substrate. The coating hardness reached values as high as 980?HV_0,1 in this coating.     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。     

超音速火焰喷涂WC/Co涂层的组织性能研究

分析比较了等离子喷涂、超音速火焰喷涂的WC／Co涂层的形貌、显微组织、孔隙率、硬度、结合强度及其耐磨性。结果表明：超音速火焰喷涂涂层具有与粉末相近的相结构，与等离子喷涂相比涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性，涂层与基体结合情况也得到很大的改善。     

Propylene flow,microstructure and performance of WC–12Co coatings using a gas-fuel HVOF spray process

Five WC–12Co coatings were deposited by a high velocity oxy-fuel (HVOF) system using constant oxygen flow and varying propylene flow. The phase composition, microstructure, as well as abrasive and sliding wear performance of the as-sprayed coatings were investigated. The degree of tungsten carbide (WC) decarburization in the as-sprayed coatings increases while the coating porosity decreases with the increase of the propylene flow. The coating hardness, fracture toughness, resistance to abrasive and sliding wear increases with the increase of the propylene flow, reaches maximum and then decreases. At the low flow of the propylene, relatively loose coating microstructure is formed, which leads to fracturing and pulling off the WC particles during abrasive and sliding wear process. Herewith, at the high flow of the propylene, the high degree of the WC decarburization and high brittleness of the coating leads to micro-cutting during abrasive wear as well as to cracking and delamination of the coating in the sliding wear process.     

活性燃烧高速燃气喷涂WC-CoCr涂层的微观组织及性能

利用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了WC-CoCr涂层,并利用XRD、SEM、滑动磨损以及电化学试验分析了涂层的微观组织以及耐磨耐蚀性.结果表明,涂层具有优异的微观结构以及良好的耐磨耐蚀性.XRD分析未发现其他喷涂技术普遍存在的W2C以及W相,AC-HAVF喷涂技术可以有效抑制WC的分解;涂层致密且与基体结合良好,孔隙率仅为0.75%.滑动磨损试验表明,涂层具有很低的磨损率.其主要原因为涂层硬度极高、WC颗粒细小和没有W2C相.电化学试验表明,WC-CoCr涂层的耐蚀性优于基体0Cr13Ni5Mo不锈钢,Cr的加入、W的缺少以及孔隙率低是WC-CoCr涂层耐蚀性优异的重要原因.     

气体渗氮工艺对NbVTi合金化灰铸铁组织与性能的影响

针对发动机高速重载的发展趋势,对新型NbVTi合金化灰铸铁气缸套材料进行了不同温度的气体渗氮处理。通过光学显微镜、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜等手段,研究了NbVTi合金化灰铸铁气缸套表面的气体渗氮工艺对组织性能的影响。结果表明:随着渗氮温度的增加,NbVTi合金化灰铸铁气缸套的渗氮层深度都有所增加,距离表面100 μm和130 μm处的显微硬度先增后降。在最佳的渗氮温度570 ℃渗氮后,气缸套尺寸膨胀量在0.010~0.055 mm标准范围内,渗氮层平均厚度约140 μm,距离表面100 μm扩散区平均硬度达到500 HV0.1以上,可满足高速重载气缸套的使用要求。气体渗氮后,气缸套的摩擦磨损性能得到了大幅提高,随着载荷的增大和速度的增加,磨损率随之增大,其磨损机理由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

感应重熔Ni60/WC涂层的界面组织与耐磨性研究

用冷涂工艺在45钢表面制备了Ni基WC覆层,并采用高频感应加热的方法获得重熔涂层.用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪分析涂层的成分、显微组织和界面特征,分析了不同重熔温度对涂层组织和硬度分布的影响.进行了磨损试验.比较Ni基WC涂层与Ni60、T10钢的磨损性能.结果表明,冷涂结合高频感应重熔可以获得WC颗粒弥散分布的致密的Ni基涂层,涂层与钢基体间由于原子扩散形成一条冶金结合的白亮带;涂层的磨损机理是磨粒磨损和微犁削,Ni基WC涂层的磨损性能优于Ni60涂层,远高于淬火T10钢.     

微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层.用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌.结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降.涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

内燃机薄壁合金铸铁缸套金属型覆砂铸造工艺

论述中、小型内燃机薄壁合金铸铁缸套金属型覆砂铸造的工作原理、工艺特点和生产工艺流程 ;根据缸套铸件 -覆砂层-金属型系统热交换传热准则理论 ,在初步试验基础上提出了确定该工艺生产缸套铸件必须控制的主要工艺参数 :缸套铸件壁厚、覆砂层厚度、金属型壁厚。     

燃料类型及喷涂参数对HVOF喷涂WC10Co4Cr涂层的组织及力学性能的影响

超音速火焰喷涂（HVOF）制备的WC基金属陶瓷涂层广泛应用于金属构件的磨损、腐蚀及空蚀防护。分别采用氢气燃料及煤油液体燃料HVOF喷涂设备分别在9种不同的工艺条件下制备了WC10Co4Cr涂层,研究了燃料类型对涂层的组织、残余应力及力学性能的影响规律。在两种燃料HVOF工艺各自优化的喷涂参数条件下,通过对基体曲率的原位监测对比测试了涂层中的平均残余应力;利用显微维氏硬度、压痕法（断裂韧性）和球盘摩擦磨损对比研究了涂层的力学性能。结果表明：液体燃料（LF）HVOF焰流中粒子的温度更低,速度更高。LF-HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内的残余压应力更高且涂层致密度更高,而气体燃料（GF）HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内为残余拉应力。LF-HVOF涂层（1280 HV_0.3, 7.3 MPa·m^0.5）比GF-HVOF涂层（1032 HV_0.3, 4.5 MPa·m^0.5）具有更高的硬度和断裂韧性,LF-HVOF涂层的耐磨性约为GF-HVOF涂层的1.7倍。     

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响．用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察．结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构．激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层．