激光沉积制备钛基梯度耐磨涂层组织和性能研究

为了提高Ti6Al4V钛合金的高温耐磨特性,在Ti6Al4V钛合金表面利用激光沉积制造原位生成TiC颗粒增强相的方法制备了钛基梯度涂层。观察了耐磨梯度涂层的微观组织,测量了涂层和Ti6Al4V基材在500℃条件下的摩擦磨损性能及其显微硬度,并对涂层的强化机制和磨损机理进行了分析。结果表明,原位自生的TiC颗粒增强相均匀弥散分布在基体中,从基材到涂层顶部分别呈现粗大树枝晶、较大的颗粒状晶体、相对细小的颗粒状晶体形态。显微硬度分析显示涂层硬度保持在400～450HV之间,由基材到表层呈梯度上升趋势。涂层表现出较好的高温耐磨特性,和基材的磨损体积比为2.86。TiC颗粒的弥散分布强化和激光沉积基体组织的细晶强化是显微硬度和高温耐磨性提高的主要原因。     

Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

激光熔覆Fe60Nb20Ti20非晶合金粉末及组织性能研究

采用激光熔覆工艺在45钢表面对Fe60Nb20Ti20非晶合金粉末进行不同工艺参数熔覆试验,获得无裂纹且呈冶金结合的涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观形貌、组成相、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析。结果表明,涂层组织为细小的α-Fe过饱和固溶体等轴晶和少量的非晶相。涂层平均硬度为857HV,为基体材料的4倍,耐磨性也明显优于基体材料。     

激光熔敷Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的组织与耐磨性

以Ti-Si-Ni合金粉末为原料，利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相，以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层，Ti5Si3/NiTi2合材料涂层的硬度高，组织均匀，致密，与基材之间为完全冶金结合，在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性。     

激光熔敷Ti5Si3/(NiTi2+β+Ti5Si3) 复合涂层组织与耐磨性

为了提高钛合金的干滑动磨损耐磨性能，以Ti-Si-Ni混合合金粉末为原料对BT9钛合金进行激光熔敷处理，制备出以金属间化合物Ti5si3为耐磨增强相的快速大“原位”耐磨复合涂层，利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的成分及显微组织结构，在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性。结果表明：涂层中Ti5Si3初生相均匀分布于NiTi2-β－Ti5Si3共晶基体上，整个涂层组织均匀、致密、无气孔、无裂纹；涂层与钛合金基材形成了良好的冶金结合，涂层具有很高的硬度，在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能。     

SPS快速烧结制备纳米结构Ti5Si3-TiC复合材料

采用金属钛和碳化硅为初始原料,采用放电等离子体快速烧结(SPS)技术制备了致密纳米结构的Ti5Si3-TiC复合材料.借助XRD、SEM和TEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法测定了其室温显微硬度和断裂韧性.结果表明利用SPS技术可在1260℃,保温8 min条件下使金属钛和碳化硅同步完成反应、烧结、致密化,生成Ti5Si3-TiC复合材料,并且晶粒细小,其中TiC晶粒尺寸＜200nm.     

激光合成TiC/Ni-Al复合材料涂层组织及耐磨性研究

在不锈钢基材上通过激光合成Ni-Cr-Al-Co-X(X=Mo、W、Nb、Ti、C) TiC粉末,制备出金属间化合物Ni3Al-Ni0.58Al0.42,获得了组织均匀且与基体间完全冶金结合的无缺陷涂层.利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和磨损试验机对涂层的组织、相结构、硬度及耐磨性进行了分析和测试.结果表明,复合材料涂层主要组织为TiC增强相、金属间化合物Ni,Al及大量Ni0.58Al0.42相;其组织均匀,与基体之间为完全冶金结合;复合材料涂层具有硬度高、抗黏着摩损能力强的优点,在滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性能.     

热处理对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和摩擦学性能的影响

为了进一步提高钛合金激光熔覆层的质量,以Ni Cr/Cr_3C_2-WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了自润滑耐磨复合涂层,并将复合涂层在600℃下保温1 h,采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验系统地分析了涂层热处理前后的组织、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理,研究了热处理对自润滑耐磨复合涂层性能的影响。结果表明:自润滑耐磨复合涂层的主要物相为韧性相Ni Ti2,增强相Cr_3C_2、Cr7C_3、Ti C以及润滑相Ti_2SC、Cr S;热处理1 h后涂层的显微硬度(928.8 HV5 N)相对于未热处理涂层(1 076.1HV5 N)略有下降;相对于未热处理涂层,热处理1 h后的涂层表现出良好的耐磨减摩性能,其磨损机理为磨粒磨损。     

Si、Ti、Mo添加剂对自蔓延防护涂层性能的影响

为了提升自蔓延涂层的各项性能,拓宽自蔓延涂层的应用领域,本文实验制备了两种自蔓延防护涂层,即Al和Fe₂O₃的自蔓延铝热涂层和含有Si、Ti、Mo添加剂的低温自蔓延铝热涂层,借助X射线衍射、扫描电子显微镜等技术对不同成分涂层的组织形貌和物相组成进行了对比分析。利用显微硬度计、万能实验机、多功能摩擦磨损试验机研究了两种涂层的力学性能和摩擦性能。研究表明,添加剂使得涂层的孔隙率降低了66.7%,结合强度提高32.3%,常温下显微硬度提高17.6%,断裂韧性提高了28%,耐磨性能提高约25%。两种涂层均呈现出以Al₂O₃相为主的陶瓷层、金属过渡层与基体的3层结构,Si、Ti、Mo添加剂使得涂层中出现了SiC、TiC、MoSi₂等硬质相,且反应更为充分,结合强度、硬度、断裂韧性、摩擦性能均得到提升。     

TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性EI北大核心CSCD

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-Ti,Co_(3)Ti,CrTi_(4)和TiC等物相组成,涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,中部组织是树枝晶,顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别,其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状,而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV,约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍;同等条件下涂层磨损量为30.14 mg,约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式,但涂层的磨损程度较轻。     

Mo2Ni3Si/NiSi复合材料涂层的滑动磨损行为

以Mo-Ni-Si合金粉末为原料，使用激光熔敷技术在1Crl8Ni9Ti不锈钢基材表面制备出Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层．应用OM，SEM，EDS和XRD方法分析了涂层的显微组织．Mo2Ni3Si／NiSi复合材料涂层由初生的Mo2Ni3Si三元金属硅化物树枝晶和枝晶间的Mo2Ni3Si／NiSi共晶组织组成．在常温和高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性能．在常温滑动磨损条件下，Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层的质量损失随着载荷的增加缓慢增加；在高温滑动磨损条件下，Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层的质量损失随着温度的升高缓慢下降．     

激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr₃Si为增强相,以Cr₂Ni₃Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。     

A novel load-insensitive Co3Mo2Si reinforced in-situ metal-matrix composite coating for wear resistance application

A novel Co₃Mo₂Si/Co_ss in-situ metal-matrix composite coating consisting of hard and strong intermetallic Co₃Mo₂Si and ductile Co solid solution was fabricated by a laser cladding process. The microstructure of the coating was characterized and the wear property was evaluated under dry sliding wear test conditions. Results indicated that the coating displayed very excellent wear resistance, and was extremely insensitive to the load.     

Cr13 Ni5Si2 /γ-Ni 三元金属硅化物高温耐磨复合材料

采用激光熔化/ 连续沉积工艺制备出以Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物为初生相、以γ2Ni 基固溶体为连续增韧相(基体) 的三元金属硅化物耐磨复合材料(Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ) 。在高温滑动磨损条件下测试了Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料的耐磨性能随温度的变化规律, 并讨论了其磨损机理。结果表明, 由于Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物具有原子结合力强和硬度2温度关系反常等特点, 且Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料具有优良的强韧性配合, 以及Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料在高温磨损过程中磨损表面能够形成转移覆盖层, Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ材料在高温滑动磨损条件下具有非常优异的耐磨性能, 较低的磨损温度敏感性和反常的磨损2温度关系。韧性基体γ-Ni 的加入使Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物在600 ℃高温下滑动耐磨性能提高了3 倍。     

Ni-Cr-C复合耐磨涂层的研究

以Ni-Cr-C混合合金粉末为添加原料,采用等离子熔覆技术,在普通机械制造用钢Q235表面形成了以初生块状金属陶瓷Cr7C3为硬质耐磨增强相,以强韧性良好的γ/Cr7C3共晶为基体的复合材料冶金涂层,分析了涂层的显微组织和硬度,在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性.结果表明:涂层组织致密,硬度较高,与基体之间为完全的冶金结合,在干滑动磨损条件下具有良好的耐磨性.同时,讨论了复合涂层耐磨损的4种原因.     

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。     

低压等离子喷涂铬涂层的性能表征

钼基材料可作为动密封环的基体材料,但其在高温高速条件下的硬度及耐磨性不够,必须在密封端面覆盖一层硬度高、耐磨性能优良、可靠性高的表面保护层--铬.目前在钼基材料上制备电镀硬铬镀层的技术还不成熟.为此,以低压等离子喷涂的方法,通过调整喷涂参数和喷涂气氛,特别是适当地控制空气分压,最终获得了均匀、致密并与基体结合良好的铬涂层.结果表明,最佳空气分压为8.0～16.0 kPa,所得涂层硬度高,耐磨性能优良.     

激光熔化沉积Mo/ Mo2Ni3 Si 金属硅化物合金显微组织与耐磨性

以Mo 、Ni、Si 金属粉末为原料, 利用激光熔化沉积工艺制备出以难熔金属Mo 初生树枝晶为增韧相,以三元金属硅化物Mo₂Ni₃ Si 为基体的金属硅化物耐磨合金, 在室温干滑动磨损条件下测试了合金的耐磨性能。结果表明, 初生树枝晶的体积分数随着Mo 含量的增加而增加, 而硬度却随之降低。由于金属硅化物Mo₂Ni₃ Si的高硬度和难熔金属Mo 树枝晶的高强韧性, 合金在室温干滑动磨损条件下具有良好的耐磨性能。      

Al2O3对氩弧熔覆Fe-Si金属间化合物涂层组织及性能的影响

目前Fe-Si涂层的相关研究较少。为制备Fe-Si金属间化合物复合涂层并改善其力学性能,采用氮弧.熔覆原位合成的方法在Q235钢表面制备Fe-Si涂层和Fe-Si/Al2O3金属间化合物复合涂层,利用金相电子显微镜、X射线衍射仪(XRD)、冲蚀磨损试验机、高温氧化炉等设备对涂层的显微组织、耐冲蚀磨损性能和抗高温氧化性能进行测试与分析。结果表明:Fe-Si熔覆层由Fe3Si和FeSi相构成,添加A12O3后熔覆层除存在Fe3Si,FeSi外还有AI2O3相产生;Fe-Si/Al2O3熔覆层耐冲蚀磨损性优于Fe-Si熔覆层,最高为基体的4.65倍;熔覆层的耐高温氧化性能相对基体明显提高,在800℃下Fe-Si熔覆层和Fe-Si/Al2O3熔覆层相比于基体分别提高了5.50和5.83倍。