超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

超音速活性电弧制备锅炉用耐磨涂层性能研究

以FeCrNiBSi丝材为喷涂材料,采用Flame Arc超音速活性电弧喷涂系统在Q235钢为基体的工业锅炉用材料表面制备出结合强度高、耐磨性强的涂层;通过金相观察、拉伸试验、摩擦磨损试验,分别评价FeCrNiBSi涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度和耐磨损性能;并通过扫描电子显微镜观察涂层微观形貌和磨损形貌。结果表明,涂层与基体结合良好,界面处未见任何分离,涂层结构比较致密,孔隙较少,孔隙率为0.71%,硬度为720 HV0.3,与基体结合强度达到60 MPa。相对于Q235钢,FeCrNiBSi涂层具有优异的抗磨损性能,其抗磨损性能是Q235钢的28倍。FeCrNiBSi涂层磨损机理为显微犁削和黏着磨损,耐磨性良好,具有良好的应用前景。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

40Cr钢表面高焓等离子喷涂Cr_2O_3涂层的性能

采用SQC-100高焓等离子喷涂设备在启闭机活塞杆用40Cr钢表面制备Cr_2O_3涂层。对Cr_2O_3涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能、电化学性能等进行分析与测试,并分析Cr_2O_3涂层的磨损机理。结果表明:高焓等离子喷涂获得的Cr_2O_3涂层孔隙率为0.81%,平均显微硬度(HV0.2)达1 310.3,结合强度均值为60.6 MPa。摩擦磨损实验表明,Cr_2O_3涂层的质量损失仅为0.001 3 g,基体材料40Cr钢的质量损失为0.101 8 g,涂层的抗摩擦磨损性能为基体材料的78倍,涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。同时,Cr_2O_3涂层的抗电化学腐蚀能力优于基体材料。利用高焓等离子喷涂制备Cr_2O_3涂层具有优良好的应用前景。     

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。     

预处理工艺对铜基材表面化学镀Ni-P-PTFE复合涂层的影响

研究铜基预处理工艺过程中不同除油温度和酸洗时间对Ni-P-PTFE复合涂层的微观结构和力学性能的影响.首先对H70黄铜进行不同工艺的预处理,然后在基体上先镀Ni-P层,最后化学镀Ni-P-PTFE复合涂层.通过控制预处理过程中除油温度和酸洗时间,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和HSR-2M摩擦磨损试验机对涂层的微观结构和力学性能进行表征和测试.结果表明:不同除油温度和酸洗时间对Ni-P-PTFE复合涂层的微观组织、涂层硬度和摩擦因数均有较大的影响.当除油温度为70℃、酸洗时间为4min时,可在基材上得到润滑性和硬度等综合性能优良的Ni-P-PTFE复合涂层,涂层硬度达到5.16GPa,摩擦因数为0.135.     

刀具用硬质合金刀片表面等离子渗氮涂层制备及其耐磨性能研究

在氮气气氛、高压条件下,利用等离子渗氮技术于刀具用硬质合金刀片表面制备氮化物涂层。利用X射线衍射仪(XRD)表征涂层物相,显微硬度计测试涂层显微硬度,扫描电镜(SEM)表征涂层表面及截面微观形貌。通过对比硬质合金试样和涂层试样的摩擦系数,衡量涂层耐磨性能;通过观察摩擦磨损实验后表面微观形貌,研究硬质合金和涂层试样的摩擦磨损机理。结果表明:涂层物相以TiN为主,层厚5μm左右;涂层与基体间紧密结合,无明显间隙与裂纹;硬质合金基体的摩擦系数在0.4左右,且出现较大波动,而涂层摩擦系数稳定在0.2左右。在硬质合金表面制备的等离子渗氮涂层可有效提高基体的耐磨性能。     

超音速微粒沉积镍基合金涂层的微观结构与摩擦磨损行为

为提高再制造铜制衬套的耐磨损性能,运用超音速微粒沉积技术在铜合金基体表面制备镍基合金涂层,采用SEM,XRD和EDS等试验仪器表征涂层的组织、相结构以及氧含量等,运用显微硬度仪、拉伸试验机和CETR摩擦磨损试验机等试验设备分析涂层的力学性能和摩擦学性能。结果表明:超音速微粒沉积镍基合金涂层表面平整,结构致密,孔隙率低(0.4%),涂层与基体结合良好,结合强度达52.8 MPa,涂层平均显微硬度HV0.2为703(较基体提高7倍以上),磨损体积仅为基体的1.48%,对提高再制造铜制衬套的使用寿命具有重要意义。     

等离子弧喷焊Mo涂层微观组织结构及摩擦磨损性能研究

本文采用等离子弧喷焊技术,在45钢板材表面喷焊制备了Mo涂层,通过XRD对涂层物相组成进行了检测,利用SEM观察了涂层微观组织形貌,并对涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了检测。研究结果表明,所制备的Mo涂层组织均匀致密,无明显孔洞、裂纹等缺陷,并与45钢基体实现了冶金结合;涂层主要物相为!-Fe固溶体,金属间化合物R-Fe_(63)Mo_3和μ-Fe_7Mo_6相;涂层硬度相对于基体提高了4倍;Mo涂层的相对耐磨性是45钢基体的15倍且摩擦系数降低了19%,磨损表面生成的MoO_3起到了润滑作用。     

基于激光熔覆TiC/TiB2的钛合金表面组织及性能研究

在钛合金表面激光熔覆制备TiC/TiB₂复合涂层,分别采用SEM、显微硬度计和摩擦磨损设备分析了TiB₂+15%TiC复合涂层的微观组织和硬度、摩擦磨损性能。实验结果表明:涂层上部组织主要由粗大的TiB₂树枝晶和少量白色颗粒状的TiC/TiB共晶组织组成,涂层中部组织主要由棒状型、细针状型的TiB₂相和小块状的TiC相组成,涂层下部则由树枝型、块状TiB₂相、较大的片状TiC相和少量的小层片状金属间化合物TiAl组成。由测试结果可知,涂层硬度(960HV_0.2)约为基体的(350HV_0.2)的2.7倍。涂层的耐磨性能显著提高,涂层出现较少的剥落、细小磨痕和颗粒碎屑,基体表面主要是犁沟式的磨损。涂层的磨损量为1.132 mg是基体(5.342 mg)的20%。     

Correlation of microstructure and abrasive and sliding wear resistance of (TiC,SiC)/Ti-6Al-4V surface composites fabricated by high-energy electron-beam irradiation

This study is concerned with the correlation of microstructure and abrasive and sliding wear resistance of (TiC,SiC)/Ti-6Al-4V surface composites fabricated by high-energy electron-beam irradiation. The mixtures of TiC, SiC, Ti + SiC, or TiC+SiC powders and CaF₂ flux were deposited on a Ti-6Al-4V substrate, and then an electron beam was irradiated on these mixtures. The surface composite layers of 1.2 to 2.1 mm in thickness were homogeneously formed without defects and contained a large amount (30 to 66 vol pct) of hard precipitates such as TiC and Ti₅Si₃ in the martensitic matrix. This microstructural modification, including the formation of hard precipitates in the surface composite layer, improved the hardness and abrasive wear resistance. Particularly in the surface composite fabricated with TiC + SiC powders, the abrasive wear resistance was greatly enhanced to a level 25 times higher than that of the Ti alloy substrate because of the precipitation of 66 vol pct of TiC and Ti₅Si₃ in the hardened martensitic matrix. During the sliding wear process, hard and coarse TiC and Ti₅Si₃ precipitates fell off from the matrix, and their wear debris worked as abrasive particles, thereby reducing the sliding wear resistance. On the other hand, needle-shaped Ti₅Si₃ particles, which did not play a significant role in enhancing abrasive wear resistance, lowered the friction coefficient and, accordingly, decelerated the sliding wear, because they played more of the role of solid lubricants than as abrasive particles after they fell off from the matrix. These findings indicated that high-energy electron-beam irradiation was useful for the development of Ti-based surface composites with improved abrasive and sliding wear resistance, although the abrasive and sliding-wear data should be interpreted by different wear mechanisms.     

FeCrBSiC电弧喷涂层磨损及热腐蚀性能研究

设计开发了一种FeCrBSiC粉芯丝材,采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备相应涂层,通过XRD、SEM、磨粒磨损试验机及高温箱式电阻炉等对其微观组织结构、磨粒磨损及热腐蚀行为进行表征,同时与工程中广泛应用的NiCrTi涂层进行了对比研究.结果表明,涂层均具有热喷涂典型的层状结构,且较为致密,孔隙率低于3％; Fe基涂层组织更为均匀,其氧化物含量显著低于Ni基涂层.所设计Fe基涂层平均显微硬度约为1107.3HV0.1,其耐磨性也更为优异,达到Ni基涂层4倍以上.两种涂层在650℃时的热腐蚀动力学曲线均呈抛物线形式,表面生成连续致密的氧化膜阻止了腐蚀介质向涂层内部的渗透,能够对基体起到有效的防护作用.     

不同pH值环境中镍铝青铜冷喷涂涂层腐蚀磨损性能

镍铝青铜合金是铸造大型舰艇螺旋桨的主要材料,海洋污损生物在合金表面附着引起的pH值变化会加速镍铝青铜合金的腐蚀磨损,威胁到舰艇安全航行.采用冷喷涂技术制备了较为致密的镍铝青铜涂层,厚度约300 μm,利用扫描电镜、光学显微镜观察了涂层的微观形貌,重点研究了涂层在pH值分别为3、7和11,质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和腐蚀磨损行为.实验结果表明:pH值为3的环境中,镍铝青铜基体发生了选相腐蚀,表面疲劳裂纹主要分布在富Cu的α相上,涂层上的犁削沟槽加深发生了磨粒磨损,涂层耐腐蚀性能优于基体;pH值为7的环境中,基体发生了黏着磨损,表面有片层状金属剥落,涂层中的孔隙收容了大量磨屑避免了剧烈的三体摩擦,表面犁削沟槽较浅,涂层致钝电位高于基体,耐腐蚀性能变差.pH值为11的环境中,基体发生了表面疲劳磨损,涂层磨痕上有较深的犁削沟槽,沟槽内有微裂纹,涂层耐腐蚀性能优于基体.总体来说,在不同pH值环境中,涂层由于在冷喷涂过程中发生了冷加工硬化并且涂层上的孔隙收容了磨屑,导致涂层的耐腐蚀磨损性能增强.      

Simultaneous co-deposition of SiC and CNT into the Ni coating

Various researches are carried out to investigate the properties of Ni-SiC and Ni-CNT composite coatings. The simultaneous effect of carbon nanotube (CNT) and silicon carbide (SiC) is not addressed in the literature. Hence, Ni-SiC and Ni-SiC-CNT nanocomposite coatings were electrodeposited on aluminium substrate in this paper. Surface hardness and elastic modulus of the coatings were measured by atomic force microscope, and X-ray diffraction technique was used to evaluate the grain size of the coatings. Pin-on-disk wear test was carried out and the frictional surfaces along with the morphology of the coatings were investigated using scanning electron microscope. Both hardness and elastic modulus of the coating increased after CNT was introduced. The results indicate that CNT improved the wear behaviour of the coating by preventing the detachment of strengthening particles from the coating and consequently decreasing its abrasive wear.     

超音速火焰喷涂 WC-Cr3C2-M 涂层性能 及其在液压支架立柱上的应用研究

分别采用电镀和超音速火焰喷涂在27SiMn钢表面制备了硬铬和WC-Cr_3C_2-M涂层,测试了两种涂层的机械性能以及磨损和腐蚀性能,并将WC-Cr_3C_2-M涂层在煤矿的液压支架的立柱上井下应用。结果表明:相对于电镀硬铬涂层,采用超音速火焰喷涂工艺制备的WC-Cr_3C_2-M涂层与基体结合强度高,孔隙率低,表现出更高的硬度、耐磨和抗腐蚀性能。WC-Cr_3C_2-M涂层在井下实际工况下防护效果显著,可以代替会给环境带来严重污染的电镀硬铬,用于煤矿井下的液压支架的表面防护。     

高频感应重熔Ni60AA合金粉末涂层的研究

针对某大型圆柱形工件,利用Ni60AA合金粉末,采用高频感应重熔工艺,在工件表面制备了合金涂层,并对涂层的组织进行了分析并测试了涂层的硬度和耐磨性。结果表明,感应熔涂制备的涂层与基体形成了良好的冶金结合,涂层与基体之间存在明显的＂白亮带＂,涂层基体中分布着丰富的硬质相,显著提高了涂层的硬度,具有良好的耐磨性。     

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。     

热喷涂铁基非晶涂层喷涂工艺及耐磨性能的试验研究

采用超音速火焰喷涂技术在 Q 235 钢基体上制备致密的铁基非晶涂层,对非晶涂层的喷涂工艺和涂层的耐 磨性能进行了研究。采用正交实验方法研究喷涂中煤油量、氧气量、送粉率对涂层性能的影响规律并对比分析涂 层孔隙率、硬度和结合强度。采用扫描电子显微镜表征粉末及涂层的结构形貌及摩擦表面形貌,通过 X 射线衍 射仪对涂层的物相和非晶含量进行分析,采用摩擦试验机分析对比涂层与钢基体的耐磨损性能并讨论了失效类型。 实验结果表明在最佳工艺参数下涂层孔隙率、洛氏硬度和结合强度分别为 0.14%、68.1 HRC、70.7 MPa,无明显 裂纹和缺陷。和 Q 235 钢对比,涂层的摩擦系数更为稳定,磨损量更小,涂层磨损机制为疲劳磨损和粘着磨损并 伴随轻微脆性剥落。     

铁基 Cr3C2 复合涂层的组织及性能研究

利用空气燃料超音速火焰喷涂技术(HVAF)在D2钢表面制得Cr_3C_2-FeCrBSi复合涂层。借用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、力学性能及摩擦磨损性能进行表征与测试,研究了不同比例纳米-微米Cr_3C_2陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响。试验结果表明:Cr_3C_2-FeCrBSi复合涂层主要由Fe、Cr_3C_2、Cr_2O_3及Cr_7C_3相组成。在优化的粉末比例参数下,Cr_3C_2-FeCrBSi复合涂层与基体D2钢的结合强度达到了43MPa,孔隙率约为2.4%。由于陶瓷相的存在,Cr_3C_2-FeCrBSi复合涂层的表面硬度平均值为449HV_(0.3),远大于D2钢基体的硬度287HV_(0.3)。在常温条件下,Cr_3C_2-FeCrBSi复合涂层具有较好的耐磨损性能,摩擦磨损机制主要是磨粒磨损。     

等离子表面冶金铁基合金层磨粒磨损机理

 采用等离子表面冶金技术，在Q235钢表面获得铁基冶金层，并对其进行磨粒磨损实验。实验结果表明，冶金层耐磨性比淬火45号钢有较大提高。等离子表面冶金层磨粒磨损机制主要为两种类型：①塑性变形－切削；②断裂－剥落。磨损过程为两种机制综合作用的结果，冶金层组织对磨粒磨损机制有显著影响。