冷喷涂制备颗粒增强钛基复合材料涂层研究EI北大核心CSCD

以Ti粉为复合材料基体相,不规则的SiC粉为增强相,采用冷喷涂技术制备了SiC颗粒增强钛基复合材料涂层,研究了硬质相对复合涂层的显微组织和显微硬度的影响。结果表明:制备的复合涂层由两个明显的区域组成:表层的多孔区和内部的致密区,随距离涂层表面深度的增加,涂层的气孔率迅速下降;原始喷涂粉末中SiC的体积分数为30%,沉积后的复合涂层中SiC体积分数约为10%;此外,增强相SiC颗粒的加入不仅可有效地降低涂层的气孔率,还显著地提高了喷涂态涂层的显微硬度值,由(72±28)HV0.1提高至(125±17.75)HV0.3。     

冷喷涂制备cBN-NiCrAl金属陶瓷涂层EI北大核心

采用机械合金化制备40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷复合结构粉末,采用冷喷涂制备了40%cBN-NiCrAl(体积分数)金属陶瓷复合结构涂层。研究了机械合金化过程对粉末的相组成、晶粒尺寸以及显微组织的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分别表征不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层的显微组织和相结构。采用Scherrer公式估算不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层中合金基体相的晶粒尺寸。结果表明,40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷粉末球磨40h后,基体的平均晶粒尺寸达到~50nm;复合结构涂层组织致密,硬质颗粒在合金基体中分布均匀。喷涂过程中,粉末相结构未发生变化,晶粒尺寸也未发生明显的长大。测试表明涂层的显微硬度约为1170HV0.3。     

TaC增强铁基梯度复合材料的原位生成及其磨粒磨损特性

以高纯钽板为原料,采用原位反应法在HT300表面制备了碳化钽增强表面梯度复合材料。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨粒磨损试验机对复合层的微观形貌、物相组成、显微硬度以及磨粒磨损性能进行了表征。结果表明:所得复合层的总厚度约为475μm。最表层为碳化钽致密陶瓷层,厚度约为170μm,其颗粒尺寸小于1μm,体积分数近似95%,显微硬度最高值达2328HV0.1;次表层为碳化钽颗粒分散层,其颗粒尺寸为0.5~1.5μm,体积分数从90%逐渐减小至基体,显微硬度由915HV0.1降低至410HV0.1;复合层与基体之间呈现良好的冶金结合。铁基表面碳化钽陶瓷增强梯度复合材料的耐磨性比灰口铸铁基体有大幅度提高;复合层的磨损是局部塑性变形、显微切削和增强颗粒的部分破碎等因素综合作用的结果。     

SiC含量对激光熔覆SiC/Ni60A复合涂层显微组织和耐磨性能的影响

利用LDM2500-60半导体激光器在45#钢板上制备SiC颗粒增强Ni60A合金激光熔覆涂层,系统研究SiC含量对涂层的显微组织、稀释率、耐磨性、摩擦因数和显微硬度的作用规律。结果表明:随着SiC含量增加,熔覆表层的微观组织细化,稀释率、耐磨性、摩擦因数和硬度均先增加后降低;当SiC含量为20%(质量分数,下同)时,熔覆层的耐磨性能最佳,磨损量仅为0.0012g,为基体磨损量的1/36.3;摩擦因数最小为0.464,且磨损过程最为平稳;熔覆层平均硬度值最高,达到1039.9HV0.2,为基体的3.5倍;但当SiC含量达到25%时,熔覆层的显微硬度与耐磨性能反而下降。     

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料(SiC体积分数为8.75%),采用排水法、金相显微镜、数字式显微硬度计,研究SiCp/Al基复合材料致密度、显微组织分布和硬度等性能。结果表明,基于高压扭转法可制备致密度高的SiCp/Al基复合材料,随着扭转半径的增加,SiC颗粒团聚现象减小,颗粒分布越均匀。材料的显微硬度呈先增加后减小的趋势。     

Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合Ti基涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4+Ni45多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层微观组织中均匀分布的析出相主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和增强相TiC。其中,TiC在TiB_2表面异质形核,形成了TiC+TiB_2的复合相结构;同时,纳米TiC颗粒在涂层基体中弥散分布。由于涂层中TiC与TiB_2的共同作用,涂层的显微硬度与基底相比有了显著提高,最高硬度为770HV0.5左右,约为基底硬度的2倍。     

等离子喷涂制备碳化硼涂层

通过X射线衍射分析、光电子能谱仪和扫描电镜来分析等离子喷涂制备的碳化硼涂层的相组成和显微结构,用气孔率和显微硬度来表征涂层基本的性能．实验结果表明;对普通大气喷枪加以改进后,所得到的碳化硼涂层同国外采用高压等离子喷涂所得到的碳化硼涂层相比,具有更小的气孔率（3％～4％）和相接近的显微硬度（H_v＞28GPa）     

高体分SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心

预先对SiC颗粒增强体进行表面氧化处理,然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料。通过压缩性能测试、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了复合材料的显微与力学性能。结果表明,在基体Mg-6Al-0.5Mn合金掺入51.5%体积分数的SiC颗粒预制块后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂。SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物。同时,适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度,从而使复合材料抗拉强度得到提高。     

氮气冷喷涂NiCoCrAlY及NiCoCrAlY/ZrO2涂层的结构与硬度特征

以氮气作载气,采用冷喷涂技术成功地制备了NiCoCrAlY涂层及NiCoCrAlY/ZrO2复合涂层,并研究了涂层表面和横截面的微观结构、粒子之间的结合变形情况以及涂层的显微硬度.结果表明,以氮气作栽气的冷喷涂技术可以制备出结构较致密、硬度高(400～600HV)的NiCoCrAlY涂层;加入氧化锆能提高涂层的显微硬度;粉末颗粒在沉积过程中会发生强烈的塑性变形,变形颗粒边缘处含氧量较高.     

真空搅拌铸造制备SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料及其力学性能表征

以SiC/Cu复合包裹粉体为增强相,采用真空搅拌铸造技术制备SiC/ADC12铝基复合材料,研究制备工艺条件对复合材料力学性能的影响,同时借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试分析手段对其物相结构进行表征。结果表明:SiC/Cu复合粉体显著改善了SiC颗粒在熔融铝合金基体中的润湿性和分散性。当搅拌温度为580℃,搅拌时间为30min,复合粉体添加量为4%(质量分数)时,复合材料获得最佳的力学性能,拉伸强度283MPa,硬度HB133,较基体合金分别提高24.1%和77.3%,较普通SiC增强复合材料提高15.5%和26.7%。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

铝合金基体上等离子喷涂复相陶瓷涂层力学性能研究

针对铝活塞表面容易划伤的实际,利用机械球磨法和PVA造粒技术制备复合陶瓷粉末,采用等离子喷涂法在XGFH-3铝合金表面制备复合陶瓷涂层,涂层制备过程采用氧气送粉,不喷过渡层,测试了涂层结合强度、显微硬度、耐磨性等性能。结果表明,粉末球磨96h制备的涂层结合强度最高,达到了19.07MPa,复相陶瓷涂层的显微硬度最大值达到了HV0.11105,是基体的16倍,基体单位面积磨损量远高于喷涂试样,大约为涂层磨损量的8.5倍以上,最大达到了13.6倍。     

挤压铸造法制备双连续β-Si3N4增强铝基复合材料

通过碳热还原法制备了气孔率为53.4%~70.2%的β-Si3N4多孔预制体,利用挤压铸造法制备双连续β-Si3N4增强铝基复合材料。随着β-Si3N4陶瓷增强相体积分数的增加,复合材料的弯曲强度由383.9 MPa增加到584.8 MPa,显微硬度由162.7HV增加到241.5HV,断裂韧性由11.9 MPa·m1/2下降到9.5 MPa·m1/2。铝合金基体的断裂模式是韧性断裂,β-Si3N4棒状晶的断裂模式受到晶粒取向的影响。复合材料强韧化机制主要有负荷传递、位错增殖、裂纹桥联、裂纹偏转和微裂纹增韧。     

铜合金表面激光诱导原位反应制备颗粒增强Co基复合合金涂层

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明:通过激光诱导原位反应,在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层;涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426;纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源,弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失,充分诱导涂层内的物质发生化学反应,有利于Co基复合涂层的形成;涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0 μm,弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。      

氧气流量对超音速火焰喷涂TiB2-40Co涂层组织和性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在不同氧气流量条件下制备3种TiB2-40Co涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能.结果表明,3种TiB2-40Co涂层具有叠层状结构,No.1涂层最为致密,其孔隙率仅为0.286%;涂层的主要物相为TiB2和Co;显微硬度值分别为697±60 HV0.3、523±86 HV0.3和648±38 HV0.3;No.1涂层具有最好的抗热震性能;经过120 h熔融铝硅腐蚀后发现,3种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,其中No.1涂层试样耐腐蚀性能最好.     

以蔗糖为前驱体制备TiC/Fe复合涂层

以TiFe粉和蔗糖为原料,通过蔗糖的热分解碳化制备Ti-Fe-C系反应热喷涂复合粉末,利用普通氧乙炔火焰喷涂成功制备出TiC/Fe复合涂层.采用XRD、SEM和TEM等对喷涂粉末和涂层的组织结构、涂层中的TiC颗粒进行了分析.研究结果表明:TiC/Fe复合涂层主要由TiC颗粒均匀分布于Fe基体中的复合强化片层构成,片层中TiC颗粒呈球形或近球形,粒径约为50nm;纳米级TiC颗粒增强的复合强化片层占涂层体积的60%以上.     

成形压力对SiC/TiB2复合材料组织与性能的影响

基于熔融Si浸渗法制备出较致密的SiC/TiB₂复合材料, 并研究了坯体成形压力对SiC/TiB₂复合材料致密度、相组成、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明, 复合材料由TiB₂、SiC和Si相组成。SiC/TiB₂复合材料的显微组织特征为: TiB₂相和SiC相均匀分布, 游离Si填充在TiB₂相和SiC相的空隙处, 且形成了连续相。随成形压力的增大, 复合材料中游离Si含量降低, TiB₂颗粒尺寸减小, 复合材料的力学性能先增加后降低。坯体最佳成形压力为200 MPa, 对应SiC/TiB₂复合材料的体积密度、开口气孔率、抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为3.63 g/cm³、0.90%、(354±16) MPa、(6.8±0.2) MPa·m^1/2和(21.0±1.1) GPa。     

铝合金表面Ti-Al双丝超音速电弧喷涂涂层的组织与性能研究

利用SAS－1型超音速电弧喷涂设备和钛、铝丝在适当的工艺条件下，在LY12铝合金表面制成了钛铝合金复合涂层。并利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪、电子探针等，对涂层的成分、相结构、显微结构、孔隙率及其结合强度、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明，利用超音速电弧喷涂设备，可以在铝基表面形成低孔隙率小于2.8%，结合强度为29MPa，显微硬度HV0.2为631和干滑动磨损体积仅为LY12基体1／7的TiAl合金涂层。显微组织观察发现，涂层与基体间有冶金结合的迹象，组织结构分析表明，涂层由TiN（TiO)，Al,Ti,TiAl,Ti3Al等相组成。涂层的磨损机制可能以化合物等硬质相的剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

稀土CeO_2对AlCoCuFeMnNi高熵合金组织与性能的影响

采用等离子熔覆技术,在45钢基体上制备添加稀土CeO_2的AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD,SEM和EDS研究涂层的显微组织和相组成,并测试其显微硬度和磨损性能。结果表明:合金涂层主要由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成。热力学计算表明,未添加稀土CeO_2的涂层中有少量AlCoNi相,而且其枝晶内析出了大量富Fe颗粒,涂层硬度值在260~420HV0.2间呈梯度变化,摩擦因数在0.16~0.57之间。添加1%(质量分数)的稀土CeO_2后,基体中Fe元素向涂层内部的扩散程度降低,涂层底部形成一条宽约32μm的富Fe胞晶过渡层,涂层硬度在400HV0.2左右,摩擦因数稳定在0.28~0.31之间,磨损量为添加前的74.4%,细晶强化是涂层磨损性能提高的主要原因。     

高质量分数Al_2O_3/Al复合材料的硬度和耐磨性能

现有的Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料中的Al_2O_3质量分数低于10%,对于加入10%以上Al_2O_3的增强铝基复合材料的研究报道较少。以粉末冶金法制备了Al_2O_3(~40%)增强铝基复合材料,采用现代表面分析技术和ML-10型摩擦磨损试验机研究了这一复合材料的显微硬度和耐磨性。结果表明:在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为40%时,复合材料的显微硬度达到55.3 HV;在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为30%时,相对磨损最小值,为0.728%,空隙率也达到最小;复合材料中的Al_2O_3粒度和质量分数与紧密堆积理论要求的粒度和质量分数配比一致。