Cr3C2粒径对等离子堆焊铁基合金层组织与耐磨性能的影响

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40％(质量分数)微米和纳米Cr₃C₂的(Fe50+40%微米/纳米Cr₃C₂)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr₃C₂对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明:Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr₂₃C₆组成;而Fe+40%微米/纳米Cr₃C₂堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr₇C₃和未熔Cr₃C₂等相;但Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层比Fe+40%微米Cr₃C₂涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相比,Fe+40%微米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能分别提高了21%、1.5倍和0.8倍;而Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能则分别提高了34.1%、2.4倍和1.7倍,表面的犁沟和剥落及塑性变形明显减少,耐磨性能显著提高。因此,添加纳米Cr₃C₂颗粒可以显著细化铁基合金等离子堆焊层的显微组织并提升其耐磨性能。     

电场激活燃烧合成( TiB2)PNi/Ni3Al/ Ni功能梯度材料

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,采用FAPAS 技术结合机械合金化工艺制备的(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni 功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点。梯度材料的陶瓷复合层、Ni₃Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合。从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布。     

Mo5Si3-MoSi2/SiC复合涂层的高温抗氧化行为分析

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在石墨表面制备了Mo₅Si₃-MoSi₂/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的结构;通过恒温抗氧化实验及热力学分析,重点研究了涂层的高温抗氧化行为。结果表明：在1823 K的氧化氛围中,复合涂层中的Mo₅Si₃、MoSi₂组元易氧化生成MoO₃气体并导致涂层失重;而氧化初期(0～6 h)涂层试样的增重则主要与SiC的惰性氧化主导有关。由于复合涂层各组元在高温下都能氧化生成SiO₂玻璃,使涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能;经20 h、16次循环热震实验后,涂层试样的氧化失重率只有3.78%。     

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。     

Al2O3颗粒粒径和含量对α-Al2O3/Cu复合镀层性能的影响

本文研究了复合电沉积法制备的α-Al₂O₃/Cu 复合材料的性能和磨损特征, 测定了Al₂O₃粒径在0. 5～ 5Lm, 含量在4～ 16% 时Al₂O₃/Cu 复合镀层的硬度和磨损率, 用扫描电镜对磨损形貌进行了分析, 并对其磨损机制进行了探讨。结果表明, 镀层中硬度随Al₂O₃含量增加呈线性增长, 且含大颗粒Al₂O₃镀层的硬度略高于小颗粒镀层,Al₂O₃颗粒含量和粒径大小对磨损率和磨损机制有显著影响。     

不同纳米材料与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用MM-200型磨损试验机考察了载荷对纳米SiO₂、TiO₂、Al₂O₃与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明,纳米材料及其与石墨混合都可以不同程度地提高PTFE的耐磨性,而它们对PTFE耐磨性的提高程度各不相同,其中以纳米SiO₂-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失最小,纳米Al₂O₃-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失较大;填充PTFE复合材料同钢对磨时的摩擦系数表现出不同的性能,纳米SiO₂-石墨填充PTFE的摩擦系数与纯PTFE相差不大。     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

用K2ZrF6溶液处理碳化硅涂层碳纤维制造碳/铝复合丝

在碳纤维表面用CVD法涂覆碳化硅涂层,接着用K₂ZrF₆溶液处理,干燥后通过700℃的熔融铝制得碳/铝复合丝。复合丝的强度约为复合准则强度的70%。当碳纤维的体积分数为54%时,复合丝的强度达到1200MPa。用扫描电镜观察复合丝的断口发现界面结合状态良好。用X射线衍射分析了碳化硅-K₂ZrF₆一铝在高温下的反应情况,表明K₂ZrF₆的良好的改善润湿的作用是由于它与铝和碳化硅之间发生了强烈的化学反应。     

铸造GrP?SiCP/ZA27混杂复合材料磨损行为的研究

本文研究了5vo l%G_rP 和10vo l%SiC_P 混合增强ZA 27复合材料滑动磨损行为。分折了在不同载荷(3～ 8kg)、不同滑动速度(0. 1～ 1m/s) 下的磨损机制, 并与SiC_P/ ZA 27复合材料和ZA 27基体合金作对比。试验结果表明: 混杂复合材料的耐磨性优于其它两种材料。这是因为G_rP 的加入提高了材料抗粘着和层离能力; 随着载荷或滑动速度的增大, 材质的磨面形貌和磨层结构发生变化, 由此得出其磨损机制也随之变化。     

纤维取向对复合材料磨损性能影响的统计学研究

采用挤压铸造法制备了3Al₂O₃·2SiO_2f/ZL109复合材料.利用统计学方法研究了载荷为600N、滑动速度为1.05m/s的润滑滑动磨损条件下纤维取向对复合材料磨损性能的影响.研究结果表明:纤维平行取向与垂直取向复合材料的磨损体积均符合概率密度f(x)的同一总体的正态分布[式(1)],纤维取向对复合材料的耐磨性影响不大.通过磨面的SEM分析,发现两种纤维取向的复合材料的磨损均为纤维断裂与磨粒磨损.     

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。     

Microstructure and wear resistance of laser clad TiC particle reinforced coating

Abstract

A TiC–Ni alloy composite coating was clad to 1045 steel substrate using a 2 kW CO₂ laser. The microstructural constituents of the clad layer arefound to be γ-Ni and TiC_p in the dendrites, and afine eutectic of γ-Ni plus (Fe,Cr)₂₃C₆ in the interdendritic areas. Partial dissolution and aggregation of the original TiC particles during melting of the Ni alloy and their growth during resolidification on cooling are observed. The TiC particles offer significantly enhanced wear resistance, the degree of wear depending primarily on the debonding removal of the particles.

MST/3018     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

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。     

爆炸喷涂WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层的摩擦学行为

采用爆炸喷涂技术研制WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层,系统研究涂层的微观结构、元素分布、结合强度和摩擦磨损性能。结果表明:在高温爆炸喷涂过程中,少量MoS_2发生氧化分解,生成SO_2气体,残留在涂层内的SO_2气体可使局部形成微小孔洞。在摩擦测试中,WC-Co涂层在预磨阶段摩擦因数迅速上升,进入稳定阶段后,摩擦因数缓慢增加;而多层复合涂层的摩擦因数在经历预磨阶段迅速上升后,很快进入稳定阶段,直至表层WC-Co涂层被磨穿后,摩擦因数开始逐渐下降。添加自润滑涂层MoS_2-Ni后,WC-Co涂层的内聚结合强度略有下降,但减摩效果显著,摩擦因数下降了约40%,耐磨性能略有提升。     

激光熔覆原位生成Nb_2(C,N)及V_8C_7陶瓷粒子增强铁基金属涂层

采用5kW CO2激光设备,在42CrMo基体上制备出原位合成Nb2(C,N)及V8C7颗粒增强的铁基复合涂层,研究了熔覆层的组织及性能。结果表明:激光熔覆层主要组成相为α-Fe相、γ-Fe相、Nb2(C,N)及V8C7;增强相颗粒弥散分布在铁基复合涂层中,与母材相比,其磨损失重约为母材的1/8,显著提高了熔覆层的硬度和耐磨性。进一步的抗氧化性实验结果表明,氧化层结构连续致密,与42CrMo基体相比,在750℃/120h恒温氧化后的氧化层的厚度约为基体氧化层厚度的1/8。     

In-situ TiC Reinforced Composite Coating Produced by Powder Feeding Laser Cladding

A Ni-base alloy composite coating reinforced with TiC particles of various shapes and sizes on medium carbon steel substrate was produced by multilayer laser cladding. The chemical compositions, microstructures and surface morphology of the cladded layer were analyzed using energy dispersive X-ray spectroscopy （EDX）, scanning electron microscope （SEM）, and X-ray diffractometry （XRD）. The experimental results showed that an excellent metallurgical bonding between the coating and the substrate was obtained. The microstructure of the coating was mainly composed of γ-Ni dendrites, a small amount of CrB, Ni3B, M23C6 and dispersed TiC particles. Much more and larger TiC particles formed in the overlapping zone, which led to a slightly higher microhardness of this zone. The maximum microhardness of the coating was about HV0.21200. The effects of the laser processing parameters on the microstructures and properties of coating were also investigated.     

WC-氧化石墨烯/Ni复合熔覆层的制备及形成机制

采用真空熔覆技术制备了WC-氧化石墨烯(GO)/Ni复合熔覆层,运用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪观察并分析在不同温度下熔覆层内显微形貌的变化与物相组成。结果表明:在ZG45表面制备了组织致密、与基体形成良好冶金熔合的WC-GO/Ni复合熔覆层;熔覆层的微观结构组成从表面至基体依次是约1.5 mm厚的复合层、360 μm左右的过渡层、50 μm左右的扩散熔合层和100 μm左右的扩散影响层,其主要组成相有Cr₇C₃、FeNi₃、WC、Cr₂₃C₆、Ni₃Si、C、Fe₇W₆、γ-Ni固溶体等,FeNi₃、Fe₇W₆分散在冶金熔合带,扩散影响区主要组织为珠光体;复合区的物相尺寸小于界面区的物相尺寸,熔覆层形成过程中复合区的金属颗粒变化先于界面区,凝固时熔化不完全的颗粒表面长出团簇物(Cr₇C₃/Cr₂₃C₆),随着保温长大逐渐变成针状物镶嵌在Ni基固溶体中。      

Research on in situ synthesised (Ti,V)C/Fe composite coating by laser cladding

Laser cladding is an effective way to improve the wear resistance of mechanical components. In this study, the composite carbide (Ti,V)C reinforced Fe based coating was successfully synthesised by laser cladding the powder mixtures of ferrotitanium, ferrovanadium and graphite. The samples were analysed to assess the microstructure, microhardness and wear properties. Results indicate that high quality composite coating with metallurgical joint to the steel substrate was obtained. During laser cladding processes, it is found that the (Ti,V)C composite particles were in situ synthesised and distributed evenly in the coating. The microhardness and wear properties of the clad coating were improved significantly in comparison to the steel substrate due to the presence of the hard reinforcement (Ti,V)C.