激光熔覆法制备Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面开展了Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层的研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi_3、α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3等相组成。涂层的显微硬度达到1000~1300HV_(0.3),比基体硬度360~390HV_(0.3)高2倍。     

线圈扫描速度对感应熔覆Ni CrBSi涂层组织与性能的影响

以自熔性合金粉末Ni60为原料采用预置涂层结合高频感应熔覆技术在45钢基体表面制备了NiCrBSi涂层别用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和CETR摩擦磨损试验机等设备研究了感应线圈扫描速度对涂层微观组织、显微硬度和摩擦学性能的影响。结果表明,感应熔覆NiCrBSi涂层组织致密、内部无孔隙和裂纹等缺陷,涂层由γ-Ni/Fe基质相和弥散分布的Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、CrB等硬质析出相构成。熔覆层最高硬度为980HV_(0.2),涂层内部残余应力呈压应力状态。随着线圈扫描速度的增大,涂层热输入量降低,熔池冷却凝固速度加快,一方面导致界面区域元素扩散减弱,涂层稀释率降低界面过渡区宽度减小;另一方面造成涂层晶粒和析出相尺寸细化,涂层显微硬度升高,涂层磨损形式由以粘着磨损为主向以磨粒磨损为主转变同时残余压应力增大,使得涂层耐磨性提高。     

氩弧熔覆含Al_2O_3-TiB_2增强颗粒的自熔性镍基合金复合层的冲蚀磨损性能

为了提高Al2O3-Ti B2复相陶瓷涂层的冲蚀磨损性能并降低熔覆成本,以Ni60A自熔性合金粉末、Al2O3粉末以及Al-Ti O2-B2O3体系为原料,在Q235钢表面氩弧熔覆原位合成了Al2O3-Ti B2增强颗粒复合层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及冲蚀磨损试验对熔覆层的显微组织、物相结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能进行分析。结果表明:熔覆层与基体之间的结合方式为冶金结合,界面无气孔、裂纹;熔覆层中有Al2O3,Ti B2,Fe2B和Fe19Ni3相生成;熔覆层的显微硬度最高可达771.9 HV,较基体提高了3.82倍;熔覆层的冲蚀磨损性能相对基体提高了2.49~4.70倍。     

激光熔覆制备Al65 Cu20 Cr15准晶态合金及其类似相的研究

研究了以45＃钢基体表面激光熔覆准晶态Al65Cu20Cr15粉末制备准晶及其类似相涂层过程中，激光功率和扫描速度对激光熔覆涂层相结构的影响。实验结果表明：由于激光切率和扫描速度的变化，基体材料对熔覆涂层的稀释程度发生改变；随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为β＋i,β d,β,β Fe；激光熔覆粉末所制备的涂层结构致密，无孔隙和裂纹；涂层的表面显微硬度及摩擦系数等力学性能也因涂层相结构的不同而有所差异。     

钛合金表面激光熔覆Co-WC复合涂层的组织及力学性能

在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面利用激光熔覆Co-WC复合涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明,Co+15%WC、Co+30%WC及Co+45%WC试样熔覆层与基体都实现了冶金结合,表层激光熔覆层涂层内组织均匀致密,没有气孔、裂纹等缺陷。而Co+60%WC试样虽然熔覆层与基体界面也为冶金结合,但是熔覆层内发生了开裂。激光熔覆Co-WC复合熔覆层的宏观洛氏硬度较TC4基体提升了2~3倍,合金粉末中WC的含量比例越高,熔覆涂层试样的宏观洛氏硬度的提升越明显。4种熔覆试样从基体到熔覆层表面,其显微硬度都是逐渐升高的趋势,熔覆层表面显微硬度达到TC4基体的显微硬度的近3倍。在Co基合金粉末中添加WC的最大含量为45%,高于45%之后,熔覆层显微硬度值下降。     

热轧45钢表面Ni60-WC涂层的高频感应熔覆及其电接触强化前后的性能

为了降低WC增强镍基合涂层的制备成本,提高其表面性能,采用高频感应熔覆技术在热轧45钢表面制备Ni60-WC合金层,并对熔覆层进行电接触强化。采用光学显微镜、X射线衍射仪及显微硬度计分析了熔覆层电接触强化前后的形貌、相结构及显微硬度;采用滚动疲劳接触磨损试验研究了熔覆层电接触强化前后的耐磨性。结果表明:热轧态45钢感应熔覆层组织较为致密,但存在孔洞、夹生缺陷;熔覆层电接触强化后组织更加致密,孔洞减少,夹生层重新熔合,热影响区减小;熔覆层电接触强化前后的相结构相同,均由WC,W2C,Cr23C6,Cr7C3,Fe Ni,Ni3Fe等相组成;熔覆层电接触强化后的显微硬度和耐磨性较电接触强化前大幅提高,熔覆层电接触强化后抗疲劳磨损性能大幅提高且远高于淬火态45钢的。     

高频感应熔覆TiN/Co涂层组织及性能研究

为提高抽油杆表面的硬度和耐磨性,利用高频感应加热熔覆技术成功地在35CrMo钢基体上制备了TiN强化Co基复合涂层。涂层组织均匀致密,未出现明显的气孔、裂纹等缺陷。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段研究熔覆层的组织结构,利用维氏显微硬度计表征涂层的显微硬度,并对涂层进行大削盘摩擦副试验,分别测试其摩擦系数和磨损量。结果表明:熔覆层的组织主要是γ-Co过饱和固溶体,且Cr_(23)C_6、Cr_2B以及TiN等硬质相弥散分布于Co基体上;熔覆层具有较高的硬度,TiN掺杂量为10%的涂层表面硬度达到了788HV_(0.1),且由结合面至涂层表面,硬度逐渐增加;在相同的磨损条件下,10%TiN/Co复合涂层的耐磨损性能最好,其摩擦系数和磨损量较未添加TiN的涂层分别降低了40%和45%;涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损相结合。     

激光熔覆-活化屏等离子体复合处理层耐磨性能研究

为了研究激光熔覆层性能对活化屏等离子体氮化处理层耐磨性能的影响,采用两种铁基合金粉末(Fe90和Fe314)在45钢基体表面进行激光熔覆,然后进行等离子体氮化复合处理,测试涂层干摩擦条件下的磨损性能。研究结果表明:复合处理后,Fe90激光熔覆层的硬度由750HV提高到1350HV,Fe314激光熔覆层的硬度由540HV提高到927HV;在相同载荷(30N)下,Fe90复合处理层的耐磨性提高到1.2倍,而Fe314复合处理的耐磨性降低为原来的42%;复合处理耐磨性能提高的关键在于激光熔覆层与氮化层的合理搭配,熔覆层能够提供足够的支撑。     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

TC4表面单道与多道搭接激光熔覆自润滑涂层微观组织对比研究

在TC4表面预制Ni60/20%WS2粉末,分别采用单道与多道搭接激光熔覆技术制备了自润滑涂层。结果表明,多道搭接激光熔覆层比单道激光熔覆层更容易产生裂纹,开裂方向与扫描方向有一定夹角。多道搭接激光熔覆层和单道激光熔覆层的主要成分相同,都生成了润滑相、硬质相,但多道搭接激光熔覆层中的硬质相和润滑相分布的密度较小且组织较粗大。多道搭接激光熔覆层的显微硬度分布在800~1 000HV0.5之间,单道激光熔覆层的显微硬度分布在950~1 150HV0.5之间,前者显微硬度偏低一方面是由于单道激光熔覆层的细晶强化作用,另外一方面是因为多道搭接激光熔覆层的硬质相分布密度较低。     

低碳钢表面激光熔覆层及其高温磨损行为

为改善低碳钢材料的耐高温磨损性能,采用激光熔覆法,在低碳钢表面制备出Ni60合金、Ni60＋Y2O3的熔覆涂层和Ni60熔覆-重熔涂层,利用X射线衍射仪、磨擦磨损实验机、扫描和透射电镜分析了熔覆层相组成、高温耐磨性能和熔覆层显微形貌.结果表明：所制得熔覆层与熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;熔覆-...     

激光熔覆Fe基TiB2+TiC金属陶瓷层的组织及摩擦磨损性能

目前,对激光熔覆原位自生金属陶瓷层增强相的形成机制及磨损机理的研究尚不系统。自配合金粉末,采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了原位自生的TiB2+TiC/Fe金属陶瓷层。对熔覆层进行了XRD分析、显微组织观察及室温干滑动摩擦磨损试验。结果表明:Fe基TiB2+TiC金属陶瓷增强熔覆层组织细小、致密,高硬度的亚微米TiB2和TiC金属陶瓷颗粒均匀弥散分布在α-Fe等轴枝晶基体上,熔覆层与基体冶金结合优良;室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和滑擦,耐摩擦磨损性能优良。     

Q345钢激光熔覆镍基WC合金的组织与耐磨性能

为进一步提高Q345钢激光熔覆层的耐磨性能,利用激光熔覆技术在Q345钢表面制备了70%Ni60A+30%WC熔覆层(质量分数)。采用X射线衍射仪及扫描电镜分析了熔覆层的物相、显微组织,采用摩擦磨损试验研究其耐磨性能。结果表明,Q345钢表面激光熔覆镍基WC合金对其表面的晶粒细化、显微硬度和耐磨性等都有很大提升。     

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为.结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相.颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用.熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用.     

Ti811表面单道与多道TC4激光熔覆层微观组织对比

按照CFM发动机维修手册的修复建议,在Ti811钛合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了单道与多道搭接TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(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,单道涂层微观组织呈现魏氏体结构,由α-Ti组成的晶界中分布大量的针状马氏体α′和残留β′-Ti,涂层中弥散分布着10—150nm的纳米Ti_3Al;多道搭接涂层由基底α-Ti和均匀分布的Ti_3Al组成;单道涂层和多道搭接涂层的显微硬度相比基底都有所提高,单道涂层显微硬度最高为485HV_(0.5),多道搭接涂层显微硬度最高为510HV_(0.5)。     

45钢表面Ni基激光熔覆层的耐蚀性能

为改善45钢表面的力学性能和耐蚀性,在相同功率下采用不同扫描速率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni35A)复合涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀测试系统对熔覆试样进行组织形貌、相组成、显微硬度和耐蚀性能分析。结果表明:熔覆试样由熔覆层、结合区和基体3部分组成;熔覆层组织细密并与基体冶金结合,扫描速率过大时易形成裂纹;熔覆层主要由FeNi3和Ni3B相组成,不同速率所得熔覆层显微硬度均超过400 HV;扫描速率为500 mm/min时熔覆试样自腐蚀电位提高了40 mV。     

Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在TC11合金表面成功制备NiCrBSi-Ti_3SiC_2-CaF_2-WC耐磨自润滑涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析熔覆层的物相及微观组织;利用显微硬度仪对其硬度进行了测量。分别在室温(25℃),300℃和600℃条件下对涂层进行干滑动摩擦磨损实验,并分析其磨损机理。结果表明:涂层主要由γ-Ni共晶相,M_(23)C_6,TiC,(Ti,W)C,Ti_5Si_3硬质相以及少量的Ti_3SiC_2,CaF_2,TiF_3润滑相组成。激光熔覆层的显微硬度大幅度提高,显微硬度平均值为863.63HV_(0.2),约为基体的2.46倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,在300℃条件下,涂层具有最低的摩擦因数(0.275)和磨损率(4.8×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1))。     

B_4C加入量对氩弧熔覆Ni-Cr-W合金涂层组织及耐蚀性能的影响

为改善Ni基合金涂层的组织及耐蚀性,采用氩弧熔覆技术在40Cr钢基体表面制备Ni-Cr-W基/B_4C复合涂层,主要研究了B_4C加入量对涂层显微组织、显微硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明:合金涂层显微组织由平面晶、柱状晶和树枝状晶等组成;当B_4C含量为5%时,涂层熔覆层的组织明显发生细化;当B_4C含量超过5%时,熔覆涂层表面出现气孔和裂纹等缺陷,内部夹杂增多,涂层质量下降;B_4C的加入提高了合金涂层的硬度,当B_4C含量达到5%时表面硬度较高,达到1 027.4 HV_(0.5N),B_4C含量继续升高,硬度变化不大;B_4C的加入降低了熔覆层耐蚀性,当B_4C含量为5%时耐蚀性相比未加B_4C时的下降不多,耐蚀性较好。     

激光熔覆WC-Ni/TiC涂层的组织和摩擦磨损性能研究

采用7kW横流CO2激光器,在H13钢表面激光熔覆制备了WC-Ni/TiC涂层.测量了熔覆层的显微硬度,用扫描电镜(SEM)观测熔覆层的显微结构以及磨损形貌并进行分析,对涂层的摩擦磨损性能进行研究.结果表明:纳米TiC通过弥散强化和细晶强化,提高了涂层的硬度和韧性,TiC含量为30%(质量分数)时涂层的平均硬度为HV1500.涂层耐磨性能是基体的8～15倍.