超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25%NiCr涂层的滑动摩擦磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂工艺制备了Cr_3C_2-25%NiCr陶瓷,对涂层的组织结构、显微硬度及在滑动摩擦条件下的失重进行了分析,得出了涂层摩擦因数与时间的关系,对涂层的滑动摩擦磨损机理进行了分析。结果表明Cr_3C_2-25%NiCr涂层致密,孔隙率为0.96%,涂层截面的显微硬度平均值HV_(0.3)为867。涂层稳定的摩擦因数为0.1。初始阶段涂层的磨损主要是磨屑对涂层的磨粒磨损作用,摩擦稳定后涂层的磨损主要是由于相对运动面的磨削作用。     

热处理对Fe基非晶合金涂层的相组成及摩擦磨损行为的影响

采用爆炸喷涂技术在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,在500~700℃下对涂层进行热处理,研究热处理温度对涂层的相组成和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随热处理温度升高,涂层中非晶相含量明显减少,700℃热处理后,非晶相含量(体积分数)由热处理前的85.54%降至38.94%;热处理后涂层结构变得更致密;喷涂态涂层的平均显微硬度为1 095.6 HV0.05,500℃热处理后硬度变化不大,随热处理温度升高呈缓慢上升的趋势;与喷涂态涂层相比,500和600℃热处理后涂层的平均摩擦因数稍有增加,而700℃热处理后平均摩擦因数减小15%;热处理温度为600℃时涂层的磨损量较热处理前降低20%,耐磨性能最好,而热处理温度为700℃时涂层的质量磨损增大到热处理前的3倍以上,主要是涂层晶化相明显增加,氧化物含量增多,涂层变脆所致;磨损机制为则由喷漆态的粘着磨损向磨粒磨损,再到二者混合机制磨损转变。     

45CrNiMoVA钢表面喷涂Mo研究

利用超音速等离子喷涂(SPS)在45Cr Ni Mo VA钢表面制备Mo涂层,借助XRD、SEM、EDS、拉伸试验机、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等手段,研究分析了涂层的显微形貌、结合强度、显微硬度及摩擦磨损性能。结果显示:所制备的涂层均匀致密且无氧化现象,显微硬度相对基体提高了近68%,自结合强度为34 MPa,涂层在重载荷润滑条件下的磨损体积仅为基体的1/3左右,表现出优异的耐磨性能。     

硬质合金加工刀具的表面涂层及性能研究北大核心

采用磁控溅射的方法在硬质合金加工刀具表面制备了AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层,对比分析了3种涂层的表面形貌、涂层厚度、表面粗糙度、硬度、与基体结合力和耐磨性能。结果表明,硬质合金加工刀具的3种涂层表面都可见尺寸不等的显微凹坑与白色颗粒存在,TiAlSiN涂层的厚度相对较小、粗糙度相对较大;3种涂层的显微硬度都明显高于基体,且显微硬度从高至低顺序为:AlCrN>TiAlCrN>TiAlSiN;AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层与基体的结合力分别为44、39和48N。3种涂层试样的摩擦因数都小于基体试样,且相同载荷下的磨损率都明显小于基体试样,磨损率从小至大为AlCrN相似文献   

V含量对TaVCN复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响

采用多靶磁控溅射技术,制备一系列不同V含量的TaVCN复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪研究该复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明, TaVCN复合膜为面心立方和底心斜方的双相结构。随V含量增加,复合膜的硬度先升高后降低,当V原子分数为26.85%时,复合膜的硬度达到最大值,为31.7 GPa。室温下随V含量增加,复合膜的摩擦因数和磨损率均先减小后增大,V原子分数为32.60%时,摩擦因数达到最小值,为0.213;V原子分数为26.85%时,磨损率达到最小值,为2.1×10?7 mm2/N。随温度升高,复合膜的摩擦因数逐渐减小,磨损率逐渐增大。并对不同温度下 TaVCN 和 TaCN 复合膜的摩擦磨损性能进行了讨论。     

HVAF喷涂La2O3改性WC-20Cr3C2-11NiMo涂层的耐磨耐蚀性能

为进一步提升高质量WC涂层的耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性。采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)在0Cr13Ni5Mo基体上制备稀土La₂O₃改性WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层。通过显微硬度测试、平面孔隙测试、摩擦磨损实验、电化学实验和模拟海水超声波气蚀实验,测试涂层的显微硬度、孔隙率、摩擦因数、摩擦磨损性能、耐海水腐蚀性能和耐海水气蚀性能,分析La₂O₃对WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,改性后的涂层显微硬度提升到1400 HV0.2左右,平均孔隙率降低约48.6%;涂层磨损质量降低约33%,摩擦因数降低约30%,摩擦磨损表面微凹坑和微裂纹明显减少;电化学自腐蚀电位明显右移,电化学自腐蚀电流密度明显减小;涂层的气蚀质量损失减少约20%,气蚀坑洞明显减少和变小。HVAF喷涂La₂O₃改性后的WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层硬度略微提升,致密性、耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性得到明显提升,除表面疲劳磨损外,表面摩擦磨损机理从严重磨粒磨损转变为轻微磨粒磨损,气蚀机理主要为流体冲击波侵蚀。     

W含量对Ti_(1-x)W_xN复合膜的微结构、力学性能和摩擦性能的影响

采用射频反应磁控溅射技术制备一系列不同W含量的TiWN复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、摩擦磨损仪等对TiWN复合膜微结构、力学性能和摩擦性能进行表征。结果表明:当W含量为10.19%时,TiWN复合膜呈fcc结构的TiWN相和Ti相双相结构;当W含量为25.42%时,复合膜中除TiWN相和Ti相,还出现了Ti2N新相;而当W含量为35.29%时,Ti相消失,W2N和β-W新相生成;当W含量增加到46.91%时,薄膜由TiWN,Ti2N,W2N和β-W相组成。随W含量的增加,薄膜硬度先升高后降低,室温摩擦因数和磨损率先减小后增大。W含量为35.29%时,硬度达到最大值,为30.67 GPa,室温摩擦因数和磨损率达到最小值,分别为0.531和3.662×10-8 mm2N-1。随温度升高,薄膜的摩擦因数先增大后减小,当温度升至800℃时,摩擦因数降至最低,为0.397。     

W含量对(V,W)N复合膜显微结构与性能的影响

采用JGP-450复合型高真空多靶磁控溅射设备,制备不同W含量的(V,W)N复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪及摩擦磨损仪分别对(V,W)N复合膜的显微结构、力学性能及摩擦性能进行表征。结果表明:(V,W)N复合膜主要由面心立方结构VN相和六方结构V2N相组成;(V,W)N复合膜的显微硬度呈先增大后减小的趋势,而摩擦因数与之相反,当W含量x(W)为26.67%时,(V,W)N复合膜显微硬度达到最大值25.1 GPa,同时平均摩擦因数达到最小值0.323 8,并讨论了W含量对性能的影响机理。     

30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。     

Y2O3对NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层热腐蚀性能影响行为研究

本文利用超音速火焰喷涂技术(HVOF),在20G钢表面制备了掺杂1wt.%、3wt.%、5wt.%三种不同含量Y2O3的NiCr-Cr3C2金属陶瓷复合涂层,并探究了其在650℃,Na2SO4/K2SO4熔盐环境中的热腐蚀性能。利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征,利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、X射线能谱仪(EDS)对复合涂层热腐蚀产物形貌、物相进行分析。结果表明掺杂1wt.%Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层结构致密、孔隙率低、结合强度高,显微硬度达到801HV。热腐蚀过程中掺杂Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的Cr2O3膜。随着Y2O3掺杂量的增加,涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降,当Y2O3掺杂量为1wt.%时,复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。     

大型船舶柴油机气缸套再制造中涂层设计及性能研究

针对大型船舶柴油机气缸套内壁的失效机理,本文设计及制备了3Cr13高速电弧喷涂层、NiCr-Cr3C2及NiWC25亚音速火焰喷涂层。分析了不同涂层的性能,重点探讨了涂层磨损机理。研究表明:3Cr13涂层相对另两种涂层组织致密,结合强度及显微硬度高、抗热震性能及耐磨性优异,能达到气缸套内孔尺寸修复与强化的双重作用,可望广泛应用于大型船舶柴油机气缸套的再制造中。     

Electric-spark hardening of VT3-1 titanium alloy with tungsten-free composite ceramics

The mass transfer and wear resistance of both monolayer and multilayer coatings on VT3-1 alloy are examined. The coatings are deposited by electrospark alloying (ESA) with composite titanium and zirconium refractory ceramics. It is shown that the wear resistance of these electrospark-deposited coatings is 1.6 to 3 times higher in fretting corrosion in unlubricated friction as compared with the conventional WC + 3% Co coating. In addition, the multilayer structure permits four-to fivefold increase in the coating thickness as opposed to the monolayer WC + 3% Co ESA coating.     

Preparation and performance of electrodeposited Ni-TiB₂-Sm₂O₃ composite coatings

Sm2O3 and TiB2 were used as codeposited particles in electrodeposition Ni-TiB2-Sm2O3 composite coatings to improve its performance. Ni-TiB2-Sm2O3 composite coatings were electrodeposited in the nickel sulfate,hexadecylpyridinium bromide and cetyltrimethylammonium bromide solution containing TiB2 and Sm2O3 particles. The content of codeposited Sm2O3 in the composite coating was controlled by changing the concentrations of Sm2O3 particles in the solution. The composite coatings were characterized with X-ray diffraction(XRD) and inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer(ICP-AES) . The effects of Sm2O3 content on microhardness,wear weight loss and friction coefficient of composite coatings were investigated,respectively. The microhardness of the Ni-TiB2-Sm2O3 composite coatings was 19.35%,16.58%,2.03% higher than that of the Ni coating,Ni-Sm2O3 and Ni-TiB2 composite coatings,respectively. The wear weight loss of the Ni-TiB2-Sm2O3 composite coatings was 7,2.33,1.22 times lower than that of the Ni coating,Ni-Sm2O3 and Ni-TiB2 composite coatings,respectively. The friction coefficient of the Ni coating,Ni-Sm2O3,Ni-TiB2 and Ni-TiB2-Sm2O3 composite coatings were 0.712,0.649,0.850 and 0.788,respectively. The loading-bearing capacity and the wear-reducing effect of the Sm2O3 particles were closely related to the content of Sm2O3 particles in the composite coatings.     

电弧喷涂含陶瓷颗粒铝基复合涂层的微结构和性能

采用5052半硬铝带分别包覆Al_2O_3、SiC、B_4C、TiC陶瓷颗粒制备的粉芯丝材进行电弧喷涂试验,制备了含陶瓷颗粒的铝基复合涂层。利用光学显微镜、XRD分析了涂层的微观组织和相结构,测试了复合涂层的显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性。研究结果表明,制备的铝基复合涂层中含有一定数量的未熔陶瓷颗粒,涂层较为致密,无明显缺陷。含陶瓷铝基涂层的物相主要由Al和所添加的陶瓷相构成,其中在含B_4C陶瓷涂层中还存在Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2等新相。陶瓷颗粒的加入有利于提高铝基复合涂层的显微硬度,其中B_4C的加入使涂层中基体相显微硬度提高了1.5倍,这是由于B_4C陶瓷和Al反应生成Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2硬质相。复合涂层的耐磨性均优于纯铝涂层,摩擦磨损的形式主要为粘着磨损。动电位极化腐蚀试验表明,含SiC和TiC陶瓷涂层具有较低的腐蚀电流,耐蚀性较好,含SiC陶瓷的复合涂层出现了明显的钝化现象。     

Preparation and tribological performance of electrodeposited Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings

TiB2 and Dy2O3 were used as codeposited particles in the preparation of Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings to improve its per-formance. Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings were prepared by electrodeposition method with a nickel cetyltrimethylanunonium bromide and hexadecylpyridinium bromide solution containing TiB2 and Dy2O3 particles. The content of codeposited TiB2 and Dy2O3 in the compos-ite coatings was controlled by adding TiB2 and Dy2O3 particles of different concentrations into the solution, respectively. The effects of TiB2 and Dy2O3 content on microhardness, wear mass loss and friction coefficients of composite coatings were investigated. The composite coat-ings were characterized by X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings showed higher microhardness, lower wear mass loss and friction coefficient compared with those of the pure Ni coating and Ni-TiB2 composite coatings. The wear mass loss of Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings was 9 and 1.57 times lower than that of the pure Ni coating and Ni-TiB2 composite coatings, respectively. The friction coefficient of pure Ni coating, Ni-TiB2 and Ni-TiB2-Dy2O3 composite coatings were 0.723, 0.815 and 0.619, respectively. Ni-TiB2-Dy2O3 composite coat-ings displayed the least friction coefficient among the three coatings. DY2O3 particles in composite coatings might serve as a solid lubricant between contact surfaces to decrease the friction coefficient and abate the wear of the composite coatings. The loading-bearing capacity and the wear-reducing effect of the Dy2O3 particles were closely related to the content of Dy2O3 particles in the composite coatings.     

Al2O3含量对Ni-W-Al2O3复合镀层性能的影响

采用直流电沉积技术在45#钢基体上制备Ni-W-Al2O3复合镀层,通过显微硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等研究Al2O3颗粒含量对复合镀层的力学性能及摩擦磨损性能等的影响,并用SEM、XRD对复合镀层的表面断面形貌、物相结构进行分析.结果表明,Ni-W-Al2O3复合镀层为晶态结构,其耐磨性能明显优于Ni-W镀层,且随着Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的摩擦系数呈现出先减小后增大趋势.磨损形式主要表现为粘着磨损与磨粒磨损.复合镀层与基体之间结合牢固,结合力大小约为70~80 N.当Al2O3含量为5 g/L时,复合镀层的综合性能最优.     

HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

Stellite12 和 Stellite20 涂层的耐磨性和耐腐蚀性能对比研究

利用超音速火焰喷涂技术 (High-velocity-oxy-fuel, HVOF) 在 F316 不锈钢表面制备 Stellite 12 和 Stellite 20 两种钴基合金涂层, 对比研究了涂层的摩擦磨损性能以及在不同浓度硫酸溶液中耐腐蚀性。 采用 HT2101 销盘磨 损试验仪, 进行了摩擦磨损试验。 利用电子探针仪 (EPMA) 观察涂层的微观组织形貌, WDS 波谱仪分析涂层微 区成分。 采用三电极体系在 CHI660C 电化学工作站上测试 Stellite12 和 Stellite20 涂层在不同浓度硫酸溶液中的极 化曲线, 并与 F316 不锈钢进行对比。 结果表明, HVOF 工艺制备的 Stellite12 和 Stellite20 涂层均匀致密, 无裂纹 等缺陷, 显微硬度分别为 750 HV0.3 和 1000 HV0.3; Stellite 12、 Stellite 20 涂层的摩擦系数约 0.55~0.6。 磨损机理 主要为磨粒磨损, 伴随一定的粘着磨损。 Stellite 12 的磨损量为 Stellite 20 的两倍。 在室温条件下, 两种涂层在质 量分数 20 % 和 50 % 硫酸溶液中腐蚀电位均低于 F 316 的腐蚀电位, F 316 具有较好的耐腐蚀性; 在 80% 硫酸溶 液中, 这两种涂层的腐蚀电位均高于 F 316 的腐蚀腐蚀电位, F 316 不锈钢耐蚀性相对较差。