碳钢表面激光熔敷镍基碳化钛涂层组织特征

利用Ni60自熔合金粉末、TiFe粉、石墨、CaF_2和稀土经适当比例混合后采用激光熔敷技术制备TiC/Ni基涂层,同时研究对熔敷涂层宏观形貌、显微组织、微观形貌、物相结构及硬度的影响。结果表明:经激光熔敷可在镍基涂层中形成陶瓷硬质相TiC,熔敷涂层表面光滑平整;熔敷层底部与基体的结合处有一条白亮带,熔敷层组织由Ti C,Fe3Ni,NiO等相组成,TiC颗粒以球状、团聚状和花瓣状分布于(Ni,Fe)固溶体;熔敷层硬度分布较均匀,硬度为HV_(0.2)550~HV_(0.2)650,明显高于基体硬度HV0.2240~HV0.2260。     

WC-Ni增强Fe基梯度涂层的制备及组织性能*

利用等离子熔覆同轴双筒送粉工艺,在Q235基板上制备了多层WC-Ni成分渐变的梯度涂层,结果表明:涂层中WC颗粒大部分被溶解,在随后的快速冷却中,有两类碳化物组织析出,组织特征与WC-Ni的含量有关。当WC-Ni含量小于20%时,析出粗大树枝晶基体混合片层状共晶碳化物组织;当WC-Ni含量大于30%时,析出块状初生碳化物组织。未完全溶解的WC颗粒呈圆角形,并与基体之间形成合金过渡层。梯度涂层中各层间形成了冶金过渡,其主要物相有γ-Fe、WC、Fe3C、Fe3W3C、Cr7C3。涂层的硬度明显高于基体,但受WC的溶解及析出碳化物的大小及分布不均影响,梯度涂层的硬度分布波动起伏较大。     

内燃机车气缸套拉伤的激光修复

本文对ND─5型内燃机车气缸套内表面的擦伤进行了激光修复可行性的研究。结果表明，采用激光熔敷（预敷合金粉末）或激光熔融（不预敷合金粉末）工艺修复缸套的擦伤切实可行。熔敷层或熔融层表面平整，堆高小，硬度满足要求，热影响区和变形小。     

ZL104合金氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及耐磨性

以Al粉、Ti粉和C粉为原料,利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiC增强Al基复合材料层,借助扫描电镜、X射线衍射仪对复合涂层的组织进行了分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对复合涂层性能进行了测试。结果表明,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;TiC颗粒呈球状分布,颗粒尺寸约为1.5μm,均弥散分布于熔敷层中。熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;复合涂层的显微硬度可达660 HV0.2,涂层耐磨性较基体提高近7倍。     

TC4合金表面熔覆石墨烯增强钛基复合涂层的组织及性能

目的 通过氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备石墨烯增强钛基复合涂层,以改善其耐磨性能.方法 将钛粉和石墨烯在球磨机中充分混合.将混合后的粉末涂覆于TC4合金表面,采用氩弧熔覆技术将预涂覆粉末熔化,制备出陶瓷颗粒增强钛基熔覆层.采用X射线衍射分析仪分析涂层的物相,利用光学显微镜、扫描电子显微镜分析熔覆层中颗粒相的组成及分布.采用显微维氏硬度仪和摩擦磨损试验机,测试熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果 熔覆层厚度可达1 mm,且表面及横截面没有气孔、裂纹等缺陷产生,物相主要包括TiC和 α-Ti.熔覆层中不同区域的组织存在差别,涂层的中上部组织主要为树枝晶,底部组织中树枝晶逐渐减少.熔覆层与基体呈冶金结合,组织致密.增强相TiC以颗粒状和花瓣状形式存在.石墨烯增强钛基复合涂层的显微硬度高达845.4HV.在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别是0.153 g和0.0123 g,熔覆层的磨损量明显降低.涂层的磨损机制主要是磨粒磨损.结论 与TC4合金基体对比,熔覆层的显微硬度提高约2.5倍,耐磨性提高12倍.氩弧熔覆原位自生TiC陶瓷颗粒增强钛基熔覆层可显著提高TC4合金表面的耐磨性.     

内燃机车气缸套拉伤的激光修复

本文对ND-5型内燃机车气缸套内表面的擦伤进行了激光修复可行性的研究。结果表明，采用激光熔敷(预敷合金粉末)或激光熔融(不预敷合金粉末)工艺修复缸套的擦伤切实可行。熔敷展或熔融层表面平整．堆高小，硬度满足要求．热影响区和变形小。     

氮弧焊原位合成硬质颗粒对堆焊熔敷层的影响

向一种新型Fe-Cr-C系堆焊粉芯中分别添加不同含量硼、钒元素,并在氮气作为主要保护气的条件下在Q235基体上制备熔敷层。用金相显微镜对熔敷层组织进行了观察,测定熔敷后试样的显微硬度并进行了分析。结果表明,熔敷层中析出硬质氮化物,添加硼元素后析出一定量硬质相导致熔敷层硬度进一步增加,随着硼元素含量增加,硬质相数量增加并逐渐聚集;加入钒元素后,析出相更加细小且分布均匀,随着钒元素含量增加析出相数量变化不大,熔敷组织硬度提升不明显。     

TIG熔敷原位合成TiB_2复合陶瓷增强熔敷层

利用TIG熔敷预置Ti,Si,B4C的金属陶瓷混合粉末,在低合金钢表面直接原位合成陶瓷增强的铁基合金复合涂层,获得了与基体呈良好冶金结合的熔敷层。XRD和SEM的分析结果表明,熔敷层形成的陶瓷增强相主要为Ti B2,Fe2B和Ti C增强相;Ti B2,Ti C增强相在界面区呈细小点状分布,在过渡区和近表面区呈短杆状和长杆状分布。Fe2B大量分布于熔覆层的界面区和过渡区,并与Fe的固溶体形成Fe2B+α(Si)共晶组织。陶瓷硬质相的形成,使熔敷层的显微硬度有了明显提高,熔覆层近表面区平均显微硬度可达13.53 GPa,为基体的6倍。     

16Mn钢表面TIG熔覆制备陶瓷颗粒增强层

以金属Ti粉和硼铁粉作为预置粉末,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢表面制备了TiB2、TiC颗粒增强熔覆层.利用X射线衍射仪、扫描电镜对熔覆层的物相、微观形貌及TiB2、TiC增强颗粒的分布进行了分析,利用显微硬度计对熔敷层横断面的硬度进行了测试.结果表明:熔敷层成形良好、致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层中形成了大量的TiB2、TiC陶瓷增强相,增强相呈细小颗粒状,弥散分布在o铁素体基体上,起弥散强化作用;铁素体在颗粒增强熔敷层中起到良好的粘结TiB2、TiC陶瓷颗粒的作用,使熔覆层具有良好的韧性及与硬度配合;熔覆层表面的最高硬度可达8.8 GPa,是基体的3.7倍.     

等离子弧喷焊铜基合金的组织和耐磨性

采用等离子弧喷焊技术，在Q235钢表面制成熔敷低磷锡青铜和镍基合金混合粉末的喷焊层。利用金相、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对喷焊层和结合层的组织进行研究，同时测试了喷焊层的硬度和耐磨性。结果表明，喷焊层与基体是冶金结合，结合线清晰。熔敷合金稀释率低。喷焊材料为铜基合金DGCul50时，喷焊层含有α—Cu相，δ相，ε相和Cu3P。喷焊材料为铜基合金DGCul50 适量镍基合金DGNi50A时喷焊层主要含有α—Cu相，δ相，ε相，Cu3P，γ—Ni，Ni2B，CrB，(Fe，Ni)23C6，(Cu，Ni)23C6和Fe5Si2B2。随加入铜基合金粉末中的镍基合金粉末量的增加，喷焊层与基体之间的结合层加厚，喷焊层的硬度和耐磨性显著提高。     

铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响

为研究铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响,将不同制备方法和粒径的铸造碳化钨粉末添加到Fe基合金粉中,在45号钢表面进行激光熔覆以获得高硬度和高耐磨的合金化层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层的显微组织、物相组成以及显微硬度。利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能,并进行了比较。结果表明:熔覆层主要由莱氏体组成,碳化钨粉末的制备方法和粒径差异对复合材料的耐磨性能具有重要影响。等离子旋转电极雾化法制备的碳化钨粉末能起到最好的增强耐磨作用,粒径细的碳化钨粉末比粒径粗的粉末增强耐磨效果要好。     

钽等离子体渗氮的表面过程分析

对钽表面渗氮的固－气界面反应过程进行了热力学和动力学分析,从到理论预测了各种参数（压力、气体、组成、温度、电参数等）对表面过程的影响,并借助于等离子体,在较你廿获得由层与Ｎ在ＴＡ中的固溶体组成的表面硬化层,层为六方晶系的Ｔａ６Ｎ２,５７和／或非昌态。通过调整工艺参数有效地抑制了钽表面氧的渗入和Ｔａ２Ｏ５的形成,使得离子渗氮后,仍保持较低的表面粗糙度。     

钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

目的优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。方法采用Nd∶YAG激光器,分别在高功率和低功率条件下,在TC4钛合金表面制备h-BN固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。结果低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是Ti N,Ti B,Ti B2等硬质相,硬度较高,存在裂纹。高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相h-BN的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。结论在输出电流400 A,脉宽5 ms,频率12Hz,扫描速度120 mm/min,搭接率50%~60%的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。     

Preparation of Plasma Cladding Gradient Wear-Resistant Layer and Study on Its Impact Fatigue Properties

Plasma cladding technology is used to prepare plasma cladding gradient wear-resistant specimens, and the performance of these specimens is analyzed and compared with those of single cladding specimens. The results indicate that plasma cladding gradient wear-resistant layers implement the gradient changes in microstructure and hardness from the surface of the outer cladding layer to the fusion line and that the outer and inner cladding layers are well combined, the inner cladding layer can improve rapid decreases in hardness of single wear-resistant samples from the cladding layer to the matrix, changes in hardness from the outer to inner cladding layer are buffered, and the inner cladding layer performs important functions in the transition between the outer cladding layer and substrate. The highest hardness of the outer layer, which reaches 735 HV_0.1, is approximately 3.9 times that of the matrix. The impact fatigue resistance performance of the plasma gradient cladding specimens is superior to that of single cladding specimens, and fatigue cracks begin to form only after 1 × 10⁵ cyclical impacts.     

激光熔覆Ta-W合金组织及高温气动烧蚀性能

以纯W粉末为熔覆材料,纯Ta为基底,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ta板侧面制备了Ta-W合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及显微硬度计对熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析,在直联式自由射流风洞试验台上对涂层的抗高温高速气流烧蚀性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基底冶金结合,涂层内部为致密的树枝状Ta-W合金固溶体,大致均匀地分布于Ta中。Ta-W合金涂层平均HV硬度8GPa,为基材的5倍,同时抗烧蚀性能得到了显著提高。     

激光熔覆WC-Ni基超硬梯度复合涂层的组织与性能

利用激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了WC-Ni基超硬梯度复合涂层.对激光熔覆层用SEM、EDS、XRD进行观察和分析.对比研究了单一熔覆层、梯度熔覆层的熔覆层形貌、缺陷状态、硬度及其分布.结果表明,单一熔覆层易出现宏观裂纹、界面处熔合差等缺陷;梯度激光熔覆层逐级过渡的结合形式缓解了应力集中,使应力合理分布.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的梯度变化,获得无气孔、无裂纹的梯度熔覆涂层.其中,梯度熔覆层组织主要是由γ-Ni、WC等相组成,涂层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,外层平均硬度可达2000 HV0.1以上.     

等离子熔覆Fe基/WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能研究

目的 制备高强度和高硬度的耐磨性涂层,用于已磨损的机械零件表面,以延长其使用寿命,避免机器因磨损而带来的各种故障。方法 采用等离子熔覆技术在40CrMnMo表面制备WC-10Co-4Cr/Fe300合金复合熔覆层,研究不同质量分数WC-10Co-4Cr对熔覆层组织和性能的影响。利用金相显微镜、超景深光学显微镜、SEM、EDS、XRD对熔覆层的组织形貌进行表征和物相分析,借助数显显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试熔覆层的硬度和耐磨性。结果 WC-10Co-4Cr/Fe300合金作为一种复合材料,与基材形成了冶金结合,结合区域无孔洞和裂纹。熔覆层微观结构随着WC-10Co-4Cr含量的增加,逐渐由柱状晶向树枝晶过渡,它主要由Fe₆W₆C、(Cr、Fe)₂₃C₆和WC相组成。熔覆层的平均硬度大致随着WC-10Co-4Cr含量的增加而提高,当WC-10Co-4Cr的质量分数达到20%时,熔覆层的硬度最高(518.5HV0.2),大约是基体硬度的1.7倍。熔覆层的主要摩擦机理为磨粒磨损,随着WC-10Co-...     

钽低温离子渗氮工艺参数对渗氮层物相的影响

利用组合的二次回归正交实验设计方案 ,对钽低温离子渗氮条件下 ,表面物相及固溶体中氮的含量随渗氮温度、气氛总压力和氢氮摩尔比的变化进行了系统研究。发现表面渗氮层由化合物Ta6N2 .57、超晶格TaN0 .1和固溶体相组成。氮在钽中的固溶度随气压、温度和氢摩尔分数的增加而增加 ,化合物和超晶格相含量随温度增加而增加 ,同时化合物相随氢摩尔分数增加有一个极大值 ,该极大值随温度增加而下降。     

不同Ni含量铁基激光熔覆层组织和性能的研究

目的研究不同Ni含量铁基激光熔覆层的组织和性能。方法采用CO_2激光器制备了不同Ni含量的铁基激光熔覆层,通过奥林巴斯光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪及洛氏硬度计等设备,对激光熔覆层物相、微观组织及力学性能进行表征。结果当Ni含量为10%~11%时,熔覆层物相主要由γ-Fe相组成,含有少量α-Fe相,洛氏硬度为35.1HRC,熔覆层残余应力宏观上表现为拉应力。当Ni含量为6%~7%时,熔覆层物相主要由α-Fe相组成,含有少量γ-Fe相,洛氏硬度为47.9HRC,熔覆层残余应力宏观上接近平衡状态。当Ni含量为2%~3%时,熔覆层主要由α-Fe相组成,洛氏硬度为60.3HRC,熔覆层残余应力宏观上表现为压应力。结论不同Ni含量熔覆层的物相主要由γ-Fe相和α-Fe相组成,随着Ni含量的降低,熔覆层中γ-Fe相对应的衍射峰强度不断减弱,而α-Fe相对应的衍射峰强度逐渐增强,熔覆层晶粒尺寸减小,表面洛氏硬度增加,残余应力逐渐由拉应力转变为压应力,能够有效抑制裂纹的生成,从而获得高硬度不开裂熔覆层。     

激光宽带熔覆碳化钨/钴基合金的组织与性能

利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,进行宽带激光熔覆获得无裂纹WC/钴基合金层.对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相表征.结果表明,熔覆层组织主要是由Co的过饱和固溶体、WC、W2C、CoCr、Cr7C3等相组成.W2C相的出现说明WC相发生了分解,WC等硬质相的存在导致熔覆层硬度的非均匀性.