激光熔覆原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在45#钢表面制备出原位牛成TiC-ZrC颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,在适当的工艺条件下,原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层形貌良好,涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为先共晶析出的TiC-ZrC颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31300)和良好的耐磨性,与纯Ni60熔覆层相比,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/4.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量TiC-ZrC复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀弥散分布.     

瓦楞辊高耐磨激光熔覆颗粒增强铁基复合涂层

瓦楞辊现有强化方式如中频淬火、氮化、镀铬、激光相变硬化和喷涂碳化钨在寿命、成本、工艺稳定性及可再修复性方面存在一定的局限性,而采用激光熔覆的方法对瓦楞辊进行强化及修复可以在一定程度上弥补传统方法的劣势.针对瓦楞辊工况下强烈的低应力干摩擦磨粒磨损,采用专门研制的抗磨粒磨损粉未材料THW-64,通过工艺优化,在瓦楞辊齿表面激光熔覆制备厚度大于0.4 mm的耐磨涂层,研究瓦楞辊激光熔覆强化涂层的组织及性能.熔覆层无裂纹、与基体呈牢固的冶金结合,涂层组织为亚共品基体上弥散分布着大量原位生成的复合碳化物颗粒,平均显微硬度915HV0.2.摩擦学对比实验证明复合涂层耐磨粒磨损的性能明显改善,工业应用表明激光熔覆强化的瓦楞辊使用寿命较激光相变硬化有显著提高.     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。     

碳纳米管含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响

针对Ni60A/WC复合涂层硬质相分布不均、减摩性能不足等问题,利用碳纳米管（CNTs）的高熔点和优良的自润滑性能,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了添加不同含量CNTs的镍基耐磨涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的显微组织、元素组成和相组成。通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和耐磨性能。XRD图谱表明:熔覆层主要由Ni-Cr-Fe固溶体和WC、W₂C、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等硬质相组成。显微组织结果表明:CNTs的添加促进了异质形核,有利于硬质相均匀分布,明显细化了熔覆层的显微组织。由于CNTs具有细化晶粒以及提升自润滑性能的作用,适量添加CNTs可提升熔覆层的显微硬度和耐磨性能。当CNTs的质量分数为0.5%时,熔覆层的显微硬度为1100 HV,摩擦系数为0.3,磨损体积为1.24×10^-4 mm³     

激光原位合成颗粒尺寸对铁基复合涂层耐磨性的影响

为研究增强颗粒的分布状态对颗粒增强金属基复合材料涂层耐磨性的影响,运用原位合成复合碳化物的思想,通过控制强碳化物形成元素之间的成分配比,用激光熔覆的方法在45钢表面制备了原位复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层,涂层具有预期典型的颗粒分布特征.通过常温油润滑重载荷下的MHK环块磨损对比实验,研究了不同颗粒尺寸下涂层的耐磨性能.研究表明:相对于常规表面处理方式,激光原位合成颗粒增强复合涂层具有优异的耐磨性能,但颗粒平均尺寸的差异对涂层耐磨性具有显著影响.颗粒尺寸过大或过小都不利于耐磨性能的提高,只有具有适当尺寸的颗粒才有利于获得最高的耐磨性能.最后优选了涂层具有最佳耐磨性能时颗粒的分布状态.     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

激光熔覆制备原位自生增强颗粒复合涂层

采用高能束横流HL-5000型CO2激光器在铸钢表面熔覆了含有碳氮化钛增强粒子的铁基熔覆层。利用X射线衍射(XRD)和能谱EDAX对熔覆层进行了分析, 并采用光学显微硬度计对熔覆层的硬度进行了测试。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对激光熔覆层的微观组织进行了研究。结果表明: Ti(C0.3N0.7)可以通过原位反应合成, 新的颗粒状强化相Ti(C0.3N0.7)的形貌特征多呈不规则形状, 弥散分布在熔覆层基体中。熔覆层与母材形成良好的冶金结合, 熔覆层内为方向性强的胞状树枝晶, 晶粒细小。熔覆层的显微硬度HV0.3达到730～850。     

钛锆对激光熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织的影响

运用激光熔覆的方法在中碳钢表面原位合成制备了颗粒增强铁基复合涂层.通过调整两种强碳化物形成元素Ti和Zr的相对含量,研究了不同配比下原位自生碳化物颗粒相的分布特征.结果表明,在总量一定的情况下,复合添加Ti和Zr可以提高颗粒分布密度和颗粒相面积比.其中,以Ti和Zr的质量比为1∶1时得到的颗粒密度最大、颗粒尺寸分布最均匀.同时对不同的颗粒分布状态下涂层的显微硬度进行了研究.     

稀土氧化物对激光熔覆制备颗粒增强镍基涂层中颗粒分布的影响

采用激光熔覆技术,通过在商用热喷涂粉末Ni25A合金粉末中复合添加强碳化物形成元素Ti、Zr和W并同时增碳,在45#钢基体上制备了原位析出的颗粒增强镍基复合材料涂层.重点研究了向熔覆粉末中添加不同的稀土氧化物对熔覆层组织的影响.研究表明,稀土元素可以改善原位合成颗粒的形态、尺寸和密度,在镍基涂层中Y2O3的作用显著优于轻稀土氧化物的作用.     

激光熔覆Cr7C3增强铬镍硅涂层组织与耐磨性

为了提高材料耐磨性,以Cr3C2和0.47Cr-0.50Mi-0.03Si合金粉末为原料,利用激光熔覆制备工艺,在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明,硬质颗粒相Cr7C3的加入,显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度,涂层具有良好的室温耐磨性能。     

钛合金激光熔覆硬质颗粒增强金属间化合物复合涂层耐磨性

以54.51Ti-37.68Ni-7.81B4C(元素前数字为质量分数值)粉末混合物为原料,利用激光熔覆技术在TA15钛合金基材表面制得了以外加未熔B4C颗粒及快速凝固"原位"生成硼化钛和碳化钛为增强相,以金属间化合物TiNi、Ti2Ni为基体的复合涂层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析了涂层显微组织,并测试了涂层的二体磨粒磨损性能。结果表明,激光熔覆硬质颗粒增强金属间化合物复合涂层硬度高、组织均匀并表现出优异的抗磨粒磨损性能。高硬度、高耐磨的B4C、硼化钛和碳化钛陶瓷增强相与高韧性TiNi/Ti2Ni金属间化合物基体的强韧结合是激光熔覆涂层优异耐磨性的主要原因,其磨损机理为轻微的显微切削和塑性变形。     

Cr3C2对激光熔覆钴基合金涂层组织与性能的影响

采用5kW CO2连续激光在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)及添加25％Cr3C2(质量分数)的钴基合金复合涂层(Cr3C2／Co)，对比研究了Cr3C2对熔覆涂层的组织、显微硬度及耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明，在本试验条件下可得到熔覆质量良好的Co60及Cr3C2／Co涂层。Co60涂层组织主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织γ与(Cr，Fe)7C3组成。Cr3C2／Co涂层组织主要由未熔Cr3C2，大量杆状和块状的富Cr碳化物及其间的非常细小的枝晶及其共晶体组成，主要组成相为γ-Co，Cr7C3，Cr23C6和未熔Cr3C2颗粒。添加的Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征，使Co60涂层的亚共晶结晶方式转变为Cr3C2／Co涂层的过共晶结晶方式。未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用，在其周围形成了许多富Cr碳化物，并细化了涂层枝晶组织。Cr3C2/Co涂层的显微硬度以及在不同腐蚀介质中的耐磨性比Co60涂层都有明显提高。     

铁基材料表面的激光熔覆工艺与显微组织及耐磨性研究

针对球墨铸铁与40Cr两种不同基体,采用不同的激光熔覆工艺,对其表面熔覆镍基纳米碳化钨,形成一种高耐磨的复合涂层.通过扫描电镜(SEM)分析了其显微组织,并利用X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对其组织成分、组织中存在的相进行了分析.结果表明,选择合适的激光处理参数,可在激光熔覆层内形成以WC为主的碳化物强化相,该强化相主要以网络状均匀分布于铁镍合金基体组织中,碳化物强化相尺寸相当一部分在纳米或微纳米量级,形成了一种组织细小并且显微组织软硬相间的熔覆层,明显提高了耐磨性.     

钒氮合金对激光熔覆钴基合金涂层组织和耐磨性的影响

利用5 kW CO2连续激光,在低碳钢表面熔覆钴基合金和添加钒氮合金的钴基合金涂层.采用光学显微镜(OP)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了熔覆层的显微组织和相结构;利用显微硬度计及滑动磨损试验机测试了熔覆层的硬度和抗磨损性能.结果表明,Co基合金涂层主要组成相为γ-Co与碳化物Cr23C6;加入钒氮合金后,出现了σ-FeV和VN等相,涂层凝固组织明显细化,熔覆层硬度提高,凡界面处硬度均比表层高;熔覆层的耐磨性随钒氮合金的加入及激光扫描速度的增加而提高,同时对熔覆层的磨损机制进行了分析.     

h-BN含量对激光熔覆自润滑涂层微观组织和磨损性能的影响

采用CO2激光器在H13钢基体上制备了Ni+h-BN自润滑复合涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段分析涂层组织和相组成,利用显微硬度计和M200型摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,Ni+5%h-BN(质量分数,下同)涂层主要是γ-Ni基体上分布着条状Cr2N相和少量不规则块状CrB相;Ni60+10%h-BN组织主要是短小的杆状CrB相;Ni60+15%h-BN涂层组织为类树枝晶CrB相。随着h-BN含量的增加,Ni+h-BN涂层的显微硬度增大,摩擦系数减小。其中最高显微硬度可达1200HV0.2,约为基底的4倍。Ni+h-BN涂层的摩擦系数和磨损失重量较Ni60涂层显著降低,最小的磨损失重量仅为基体的6%。     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

锰青铜表面激光熔覆镍基合金的微观组织

用Rofin-Sinar CW025 YAG激光设备,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆,获得了无气孔和裂纹缺陷的熔覆层.借助扫描电子显微镜(SEM,LEO 1450)、能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析.研究结果表明,激光熔覆层与C86300铜合金基体实现了良好的冶金结合,激光熔覆层组织主要是γNi,Cr7C3,Ni2B,Ni3B以及少量CrB2和Cr3Si,并且实现了主要元素(Cr,Fe,Ni,Cu和Zn)从基体到熔覆层的梯度分布.     

激光熔覆复合涂层中金刚石的形态转变对涂层性能的影响

采用半导体激光器在45#钢基体上制备金刚石复合涂层, 熔覆层材料为铁基粉末2Cr13和人造金刚石微粉的混合粉末, 熔覆设备使用2 kW光纤耦合半导体激光器。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织、元素分布和相结构进行分析; 并采用摩擦磨损试验机对涂层的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明: 该复合涂层中的金刚石在激光的作用下发生了形态转变, 一部分完全碳化形成石墨; 另一部分不完全碳化形成石墨并残留小部分金刚石相。XRD分析涂层的相组成可知, 该涂层主要由硬质相Fe0.64Ni0.36、金刚石、FexCy、过饱和固溶体Cr和石墨等组成。由于涂层中金刚石及石墨的存在, 使得涂层具有优异的耐磨性能, 涂层的耐磨性相比未添加金刚石涂层提高了近60%, 涂层的磨损机制以磨粒磨损为主。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

原位生成NbC颗粒增强镍基激光熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一。利用该技术,在A3钢表面激光熔覆预置涂层,成功制备出了原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层,并进行了硬度、摩擦性能测试,X射线衍射(XRD)和显微组织分析。扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析结果表明,原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合,熔覆层的组织为先共晶析出的树枝晶(Cr,Fe碳化物相)和原位生成的NbC颗粒相均匀分布在γ(Ni Fe)基体中。硬度测试和摩擦磨损实验表明,激光熔覆原位生成NbC颗粒增强镍基复合涂层平均硬度高达HV0.31200,耐磨性是纯Ni60激光熔覆层的2.5倍。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中形成了大量的、原位生长的NbC颗粒增强相,且均匀分布于基体中。