铝合金表面激光熔覆CeO_2+Ni60A熔覆层的组织及耐磨性

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同CeO2含量的Ni60A合金熔覆层,分析了CeO2+Ni60A熔覆层的显微组织及硬度,筛选了最佳稀土添加量,并研究了其耐磨性能。结果表明:Ni60A熔覆层中稀土CeO2含量低于2%(质量分数)时易出现气孔,高于2%时易开裂;添加CeO2的含量为2%时,熔覆层的组织缺陷较少,表面硬度较高,微观组织均匀且晶粒细小;熔覆层中稀土的含量不宜超过4%,过量的CeO2对硬度的提高作用不大,而CeO2的含量在0%~2%的范围内随着其含量的增加,硬度升高明显;在相同磨粒磨损条件下,2% CeO2+Ni60A熔覆层的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60A熔覆层的1.6倍;激光熔覆Ni60A可以显著降低表面摩擦系数,而添加Ce能提高熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及耐蚀性

为了提高6061铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加有稀土CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆稀土CeO2+Ni60熔覆层的显微组织及硬度,研究了其耐腐蚀性能,并与Ni60合金熔覆层和6061铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%的稀土氧化物CeO2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐腐蚀性能;电化学腐蚀测试表明,在1 mol/L H2SO4中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.67倍和76.6倍;在3.5%NaCl溶液中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.6倍和44.5倍;在1 mol/L NaOH溶液中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.3倍和81倍。     

基于稀土调控的激光熔覆Ni60强化铝合金的高温摩擦磨损性能研究

目的 提高铝合金的综合使用性能。方法 采用激光熔覆技术对6063铝合金表面分别进行了Ni60、Ni60+4%CeO2、Ni60+5%Y2O3和Ni60+5%La2O3激光熔覆处理,然后进行了硬度和高温摩擦磨损实验,通过分析各试样的摩擦系数、磨痕轮廓、磨损量、物相、成分和磨损后微观形貌,进而分析各试样的耐磨性能和磨损机理,以及稀土对熔覆层耐磨性能和磨损机理的影响。结果 熔覆层的硬度呈梯度分布,加入稀土Ni60熔覆层的硬度明显提升。6063铝合金随着载荷和磨损温度的升高,磨损机制从二体磨粒磨损,到粘着磨损,再到严重的熔融磨损和氧化磨损,由轻微向严重磨损转变。Ni60熔覆层的磨损机制主要为剥层磨损、氧化磨损和轻微的犁削磨损,并随着载荷和磨损温度的升高,剥层磨损的程度越来越严重。添加最佳稀土含量的熔覆层随着载荷和磨损温度的升高,磨损机制逐渐由以犁削磨损为主过渡为以剥层磨损为主,并含有氧化磨损和犁削磨损。与Ni60熔覆层相比,加入最佳稀土含量的熔覆层的高温摩擦磨损性能均有明显提高。结论 对比三种稀土熔覆层,高温摩擦磨损性能由好到差的顺序为Ni60+4%CeO2熔覆层>Ni60+5%Y2O3熔覆层>Ni60+5%La2O3熔覆层。     

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

稀土 CeO2 含量对 Al 合金激光熔覆层组织形貌的影响

目的研究稀土氧化物CeO2的含量对铝合金表面Ni基激光熔覆层组织形貌的影响,降低Ni60熔覆层的气孔、开裂等组织缺陷。方法采用激光熔覆技术,在6063Al表面制备CeO2含量不同的Ni60熔覆层,对熔覆层的表面形貌、截面形貌及微观组织进行对比分析。结果 CeO2质量分数低于3%时,难以获得表面良好的熔覆层,0%~2%时易出现裂纹;CeO2质量分数在4%~5%的熔覆层形貌最好,无明显气孔和裂纹,尤其4%时具有相对较好的截面形貌;CeO2质量分数在5%~10%的熔覆层主要缺陷为气孔,且气孔、脱落等缺陷较少。结论添加CeO2可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织形貌,尤其4%的CeO2可以改善Ni60熔覆层的组织结构,促进熔覆层的晶粒细化和组织分布均匀,是较佳的添加量。     

Ni60/h-BN含量对激光熔覆钛基复合涂层组织及性能的影响

目的 提高TC4合金的硬度与耐磨性。方法 利用RFL-C1000锐科光纤激光器在TC4合金表面制备钛基复合涂层,通过SEM、XRD、EDS、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能进行观察及测试。结果 当Ni60/h-BN的添加量为25%时,熔覆层表面平整度最好,且与基体呈现出良好的冶金结合;当Ni60/h-BN的添加量为5%时,熔覆层物相主要由Ti2N0.3、TiC和基底α-Ti组成;当Ni60/h-BN的添加量为15%时,Ti2N0.3、α-Ti和TiC的含量减少,Ti2Ni的含量增加;当Ni60/h-BN的添加量为25%时,Ti2Ni、TiNi、TiN、Ti2N0.3、TiB、TiC和α-Ti均匀分布在熔覆层中,此时熔覆层的硬度为997HV0.5,约为TC4基体硬度（332HV0.5）的3倍。TC4基体主要发生了磨粒磨损,熔覆层主要发生了粘着磨损。当Ni60/h-BN添加量为25%时,磨损形貌最好,磨损量为0.6 mg,摩擦系数稳定在0.51~0.52之间。结论 当Ni60/h-BN的添加量为25%时,熔覆层组织均匀致密,硬度与耐磨性能较基体有了显著提高。     

Ti811表面Ni基激光熔覆层显微组织及摩擦磨损性能的研究

目的通过激光熔覆技术在Ti811钛合金表面制备Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在钛合金表面制备Ni45+WC+Y2O3多道搭接激光熔覆层,运用XRD、SEM、EDS分析熔覆层微观组织及相组成,运用Bramfitt二维点阵错配度理论,计算低指数晶面间二维错配度,分析复合相结构。采用显微硬度计测试熔覆层显微硬度值,通过摩擦磨损试验机测试基材和熔覆层的摩擦磨损性能,采用白光非接触式轮廓仪测量基材和熔覆层磨损体积,结合磨损表面形貌,分析熔覆层磨损机制。结果熔覆层生成相主要包括Ti2Ni、Ti B2、Ti C、α-Ti以及Ti C依附于Ti B2的复合生长相。复合相中,Ti B2(0001)晶面与Ti C(111)晶面受热膨胀影响的二维点阵错配度δ=0.907%,满足晶格界面共格原则,Ti B2可有效作为Ti C的异质形核基底。熔覆层显微硬度值约为1050～1100HV0.5,摩擦系数约为0.42,磨损体积为4.07×107μm3,磨损率为3.0×10–4mm3/(N·m),磨损机制是以磨粒磨损为主,粘着磨损为辅的混合磨损机制。结论与基材对比,熔覆层显微硬度值提高约2.5倍,摩擦系数和磨损率分别降低约35%和36%,熔覆层摩擦磨损性能显著提高。     

稀土对激光熔覆层组织和性能的影响

对送粉激光熔覆添加单质稀土Ce的熔覆试样进行显微组织分析和硬度、磨损性能测试,研究了稀土Ce对组织、硬度和磨损性能的影响.结果表明,与未加入Ce的熔覆层相比,Ce的加入有助于提高熔液的流动性、净化和细化了组织、提高了熔覆层的硬度和磨损性能.并对其作用机制进行了讨论分析,表明送粉激光熔覆添加单质稀土Ce是可行的.     

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。     

In2O3对Ni60激光熔覆层的影响

向Ni60合金粉末中加入适量的In2O3选取合适的工艺参数，采用激光熔覆技术在45钢表面上获得了无裂纹的高质量熔覆层。对熔覆层显微组织进行了观察和分析，测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明，同未加入In2O3的Ni60激光熔覆层相比，加入适当比例In2O3的Ni60熔覆层，虽然硬度有所降低，但硬度分布更加均匀，且在该文摩擦条件下耐磨性提高。In2O3能够降低Ni60激光熔覆层裂纹敏感性的原因在于适量的In2O3能够抑制粗大块状硬质相的生长，改善枝晶分布，细化组织晶粒，提高涂层韧性。     

CeO2对铝合金表面激光增材制造组织及耐蚀性影响

利用激光增材制造技术,在6063Al基体表面制备了添加不同含量CeO₂的Ni60合金层,并通过金相显微镜、XRD、SEM和电化学腐蚀测试仪等设备进行了分析和测试,研究稀土CeO₂对6063Al表面激光增材制造镍基合金层与基体结合界面处的组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,在表面形貌上,4%~5% CeO₂的合金层形貌最好,CeO₂含量低于3%时难以获得表面良好的合金层,CeO₂含量在5%~10%时,合金层表面气孔、脱落等缺陷较少;在截面形貌上,合金层中CeO₂含量在0%~2%时易出现裂纹,含量在5%~10%时主要缺陷为气孔,4% CeO₂+Ni60合金层中无明显气孔和裂纹,具有相对较好的截面形貌;添加4% CeO₂可以改善Ni60合金层的组织结构,促进合金层的晶粒细化和组织分布均匀;添加不同含量CeO₂可以改善铝合金表面Ni60合金层的组织形貌,较佳的稀土添加量是4% CeO₂;在1mol/L H₂SO₄中,CeO₂ Ni60合金层的耐腐蚀性能是Ni60合金层的4.25倍;在3.5% NaCl溶液中,CeO₂ Ni60合金层耐腐蚀性能是Ni60合金层的1.4倍;在1mol/L NaOH溶液中,CeO₂ Ni60合金层的耐腐蚀性是Ni60合金层的1.43倍。     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)两种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明：两种涂层均由W2C、TiC、Ni17W3、Ni3Ti和TixW1-x相组成,两种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.8倍;两种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体,耐磨性能比基体提高了近17倍;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的剪切结合强度分别为188.19 MPa和49.11 MPa。结论：两种涂层均能显著改善TC4钛合金基体表面的硬度和耐磨性能,其中Ni60+50%WC复合涂层在硬度、耐磨性和结合强度等方面表现得更出色。     

Effects of TiB2+TiC content on microstructure and wear resistance of Ni55-based composite coatings produced by plasma cladding

TiB₂-TiC reinforced Ni55 matrix composite coatings were in-situ fabricated via plasma cladding on steels using Ti, B₄C, and Ni55 as precursor materials at different proportions. Effects of TiB₂+TiC content of ceramics phase on the microstructure and wear resistance were studied. The results showed that ceramic phases TiB₂ and TiC were in-situ synthesized by plasma cladding, and the ceramic phase content significantly affected tribological performance and the wear mechanism of coatings under different loads. The composite ceramics protected coatings from further delamination wear by crack-resistance under a load of 30 N. Severe abrasive wear and adhesive wear were prevented when the load increased to 60 N because of the high hardness and strength of ceramic phases. Moreover, a compacted layer appeared on the wear surface of coatings with high content of ceramic phases, which effectively decreased the friction coefficient and wear rate. The TiB₂-TiC composite ceramics significantly improved the wear performance of metal matrix composite coatings by different mechanisms under loads of 30 and 60 N.     

原位生成 WC-B4C 增强镍基激光熔覆层及其性能研究

目的通过激光熔覆技术,在Q235钢表面原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层。方法以WO3,B2O3,C和Ni60混合粉末为预涂原料,采用激光熔覆技术原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析,研究其摩擦磨损性能。结果采用合适的工艺参数,通过原位生成WC-B4C形成的增强镍基涂层形貌良好,与基材呈现较好的冶金结合。熔覆层平均硬度1200HV0.3,摩擦磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3。结论熔覆层硬度较高,耐磨性很好。大量原位生成的WC-B4C增强相及其均匀分布是熔覆层硬度和耐磨性提高的原因。     

添加CeO_2对MoS_2基复合涂层摩擦学性能的影响

针对MoS_2基复合涂层耐磨性差和承载能力低的问题,以不同含量(质量分数)的CeO_2作为添加剂,采用喷涂法在GCr15钢表面制备MoS_2基复合涂层。利用摩擦磨损试验机和划痕仪分别研究涂层摩擦磨损性能和结合强度,并借助金相显微镜对涂层磨损形貌进行表征。结果表明:添加适量CeO_2可以改善涂层的摩擦磨损性能,其最佳含量为2%,此时摩擦因数和磨损量均最小,分别为0.232和0.011 3 mm~3;同时结合强度从22 N提高到28.29 N。涂层磨损量随载荷的增大而增大;而载荷小于8 N时,涂层的摩擦因数随载荷的增大而减小,当载荷大于8 N时,摩擦因数又有回升趋势。添加稀土后涂层的承载能力有明显提高。未添加稀土时,涂层产生严重剥离,并发生磨粒磨损;添加2%CeO_2后,涂层发生轻微磨粒磨损,耐磨性得到显著提高。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。