氩弧熔覆原位自生TiC/TiN增强镍基复合涂层分析

以Ti粉、C粉、TiN粉和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面成功制备出Ni基增强相复合涂层,应用OM、SEM、XRD对复合涂层的显微组织和物相进行了分析。结果表明,复合涂层物相由TiC、TiN颗粒,γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间的Cr23C6共晶组织组成。涂层的硬度(HV0.2)达到900,较基体16Mn钢提高了3倍多;相对耐磨性较基体16Mn钢提高了8倍。     

钛合金表面百微米级Ti/TiN多层复合涂层性能研究

目的提高TiN硬质涂层的厚度及各项力学性能。方法采用等离子增强PVD技术在钛合金(TC4)基体表面制备多层复合Ti/TiN涂层,对涂层进行扫描电镜(SEM)分析,采用划痕法表征涂层的结合强度,用维氏显微硬度计测试涂层的显微硬度,利用销盘式摩擦磨损试验仪评价涂层的摩擦磨损性能。结果制备的多层复合Ti/TiN涂层厚度最高可达100μm,且未发生剥落等失效,结合强度相对于单层TiN提高了近3倍。由于Ti、TiN的多层复合调制作用,制备的Ti/TiN显微硬度测试表明复合涂层的显微硬度高达2700 HV0.025,同时,涂层在原有耐磨性能优良的基础上具备自润滑减摩作用,经过近20 000 m的磨损测试,复合涂层的摩擦系数低至0.25左右,且未完全失效。结论多层复合结构能够有效提高TiN硬质涂层的厚度,制备的Ti/TiN多层复合涂层的各项力学性能显著提高。     

TiN含量对Ni基感应熔覆涂层组织与性能的影响

采用高频感应熔覆技术在45钢表面制备了TiN增强Ni基合金涂层,利用OM、EDS、SEM和XRD分析了涂层的微观结构和化学组成;利用显微硬度计和摩擦磨损机研究了TiN添加量对涂层硬度和耐磨性的影响。结果表明:感应熔覆Ni基涂层无裂纹、气孔等缺陷出现,与基体达到了冶金结合;涂层主要为胞状树枝晶,由γ-Ni、Ni_2B、Cr_(23)C_6、CrB等构成;Ni基涂层的硬度较高,耐磨性能良好,随着涂层中TiN含量的增加,涂层的硬度增大,耐磨性增强;与不添加TiN的Ni基涂层相比,40%TiN+Ni基涂层的最大硬度值提高了37.3%,摩擦因数降低了48.3%,摩擦磨损质量损失减小了28.0%。     

非平衡磁控溅射离子镀TiN、TiAIN涂层抗高温氧化行为的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在W6M05Cr4V(M2)高速钢表面分别进行TiN、TiAIN涂覆,对TiN涂层和TiAIN涂层的抗高温氧化性能做对比性分析.通过观察不同温度下氧化后涂层的宏观形貌和色泽,涂层表面光学显微形貌以及涂层表面显微硬度的变化,判定TiN、TiAIN涂层的抗高温氧化性能.结果表明,TiN涂层丌始氧化温度为600℃,TiAIN涂层开始氧化温度为750℃.     

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm~(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.     

钛合金表面电弧离子镀TiN/TiAlN多层复合涂层的组织及性能

运用电弧离子镀技术,采用单独的钛、铝靶材,在TC4钛合金表面制备了TiN/TiAlN多层复合涂层,利用SEM、EDS对涂层微观组织进行了分析,并测试了涂层显微硬度和耐磨损性能.结果表明:多层复合涂层厚度约为2.5μm.经镀膜,试样表面粗糙度提高,Ra值为0.541 μm.涂层表面Ti/Al原子比约为0.9.涂层表面显微硬度HV0.025为23.5 GPa.由于涂层表面硬度高,且多层复合的微观结构使得涂层有优异的结合力与内聚力,使得复合涂层试样的磨损失重大大低于未处理的试样.     

W1813N无磁不锈钢表面激光熔覆Ni60与WC-12Co/Ni25涂层的组织结构和磨损行为（英文）

利用激光熔覆技术在W1813N无磁性不锈钢表面分别制备高硬度镍基自熔性合金Ni60(60HRC)涂层和低硬度Ni25基WC-12Co复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和台阶仪,分析激光熔覆制备Ni60涂层和WC-12Co/Ni25复合涂层的显微组织、相组成和磨损行为。利用显微硬度、摩擦系数、磨痕轮廓对比2种涂层的耐磨性和磨损机制。结果表明,Ni60涂层显微组织主要为树枝晶和等轴晶,且Cr23C6,Cr2B等强化相弥散分布在γ-Ni和Fe Ni固溶体晶界;而WC-12Co/Ni25复合涂层中WC-12Co颗粒弥散镶嵌于低硬度Ni25基质,复合涂层中WC-12Co颗粒体积分数达到32.5 vol%。复合涂层中最大和最小显微硬度差异达到6480MPa。尽管2种涂层的摩擦系数相近,但复合涂层的磨损体积仅为Ni60涂层的10%,Ni60涂层表面的磨痕特征为犁沟状和塑性粘附,复合涂层磨痕表面为WC碎屑和塑性粘附,因此Ni60涂层的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,而复合涂层磨损机制为粘着磨损。以上结果表明WC-12Co/Ni25复合涂层具有更好的耐磨性。     

反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层机理与性能

利用DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金表面上制备了TiN/Ti复合涂层.用SEM、XRD、AES等仪器对涂层、物相、微观结构、元素组成及界面行为进行分析,测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火回火65Mn的磨损性能.结果表明,TiN/Ti复合涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN、Ti2N相组成,组织致密、均匀、连续,涂层平均显微硬度可达1390HV0.1,约是基体硬度的6.3倍,涂层耐磨性良好.     

激光熔覆原位合成NbN及Nb-Al金属间化合物复合涂层

以Nb、AlN和Ni粉为原料,在不锈钢表面采用激光熔覆技术制备了NbN增强Ni基复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对复合涂层的显微组织进行了分析,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机,对复合涂层的相关性能进行了测试和分析。结果表明,NbN呈不规则条状、块状分布,涂层硬度较高,且在室温干滑动磨损试验条件下涂层具有良好的耐磨性能。     

Ni/G含量对TiN-Ni/G复合涂层抗泥浆冲蚀性能的影响

等离子喷涂涂层中不可避免存在残余应力和微裂纹,为了减少TiN涂层的残余应力,在等离子喷涂TiN涂层中添加了Ni/G,在45#钢表面制备了TiN-Ni/G复合涂层。研究了Ni/G含量对涂层的微观组织、显微硬度以及抗冲蚀性能的影响,并分析了涂层在不同pH值泥浆中的冲蚀机理。结果表明：TiN-Ni/G复合涂层的平均显微硬度值在9800 MPa(1000 HV_0.2)左右,在质量分数5%NaCl泥浆冲蚀过程中涂层受到SiO₂颗粒的冲击以及溶液的腐蚀;pH=10的NaOH泥浆对涂层冲蚀表现为SiO₂冲击作用。涂层在含NaOH泥浆中的质量损失较中性溶液有明显减少,在2种冲蚀液中Ni/G质量分数为11%时涂层都表现出良好的抗冲蚀性能。     

氩弧熔敷原位自生TiCp/Ni60A复合材料组织和耐磨性

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层.采用XRD、SEM等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能.结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中.涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性.     

STUDY ON PTA CLAD (Cr,Fe)7C3 /γ-Fe CERAMAL COMPOSITE COATING

A wear resistant （Cr, Fe）7C3/γ-Fe ceramalcomposite coating wasfabricatedon substrate of a 0.45% C carbon steel by plasma transferred arc （PTA） cladding process using the Fe-Cr-C elemental powder blends. The microstructure, microhardness and dry sliding wear resistance of the coating were evaluated. Results indicate that the plasma transferred arc clad ceramal composite coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary （Cr, Fe）7C3 and the interblocky （ Cr, Fe）7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the 0.45%C carbon steel substrate. The ceramal composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test condition.     

钛合金表面氩弧熔覆原位合成TiB2-TiN涂层组织及耐磨性能

以BN和Ni60A合金粉末为熔覆材料,采用氩弧熔覆技术在TCA合金表面原位合成TiB2-TiN增强颗粒耐磨涂层．利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜和摩擦磨损试验机对熔覆层的组织和性能进行分析测试．结果表明,复合涂层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和热影响区;熔覆层与基体呈良好冶金结合,TiB2-TiN颗粒弥散分布,...     

STUDY ON PTA CLAD (Cr, Fe)7C3/γ-Fe CERAMAL COMPOSITE COATING

A wear resistant (Cr, Fe)7C3/γ-Fe ceramal composite coating wasfabricated on substrate of a 0.45%C carbon steel by plasma transferred arc (PTA) cladding process using the Fe-Cr-C elemental powder blends. The microstructure, rnicrohardness and dry sliding wear resistance of the coating were evaluated. Results indicate that the plasma transferred arc clad ceramal composite coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary ( Cr, Fe)7C3 and the interblocky ( Cr, Fe)7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the 0.45%C carbon steel substrate. The ceramal composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test condition.     

等离子熔敷TiC/γ-(Fe,Ni)复合涂层组织与耐磨性

为了提高奥氏体不锈钢的耐磨性能,扩大其应用范围,以Ti-C-Fe-Ni混合合金粉末为原料,利用等离子熔敷技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面原位合成了TiC增强耐磨复合涂层。分析了涂层的显微组织结构,测试了涂层沿层深方向的硬度分布,评价了涂层在室温干滑动磨损试验条件下的摩擦磨损性能,结果表明:等离子熔敷TiC金属陶瓷增强复合涂层显微组织细小均匀,由花瓣状和少量颗粒状TiC初生相均匀分布在TiC/γ-(Fe,Ni)共晶基体上组成,涂层与不锈钢基材之间形成了完全冶金结合,涂层平均显微硬度约790 HV,涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出良好的耐磨性及较低的摩擦系数。     

激光熔敷Cr2Ni3Si／Cr3Si金属硅化物复合材料涂层组织与高温耐磨性

以Cr-Si-Ni高纯预合金化粉末为原料、利用激光熔敷技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti表面上制得了以金属硅化物Cr3Si为增强相、以复杂多元金属硅化物Cr-Ni-Si为基体的快速凝固金属硅化物复合材料冶金涂层，分析了该涂层的显微组织，在高温滑动磨损条件下测试了其耐磨性能。研究结果表明，Cr3Si金属硅化物的体积分数对激光熔敷Cr2Ni3Si／Cr3Si复合材料涂层的硬度和高温耐磨性有显著影响。由于涂层中硬质耐磨相Cr3Si的抗磨骨干作用，在高温滑动磨损条件下该涂层具有优良的耐磨性能。     

激光熔敷Ti5Si3／NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与耐磨性

以Ti14Si6Ni80合金粉末为原料，利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制得以金属硅化物Ti5Si3为增强相、以金属间化合物NiTi为基体的快速凝固金属间化合物复合材料涂层，分析了该涂层的显微组织，在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性。研究结果表明，涂层硬度高、组织致密、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较好的耐磨性。涂层具有优异耐磨性的主要原因是作为耐磨增强相的金属硅化物Ti5Si3具有高硬高耐磨的特性，在涂层中起到了抗磨骨干作用，同时作为涂层基体的金属间化合物NiTi由于具有极强的原子结合键及应力诱发马氏体相变特性，本身具有优异的耐磨性，在摩擦过程中对耐磨增强相Ti5Si3起到了强力支撑作用。     

Microstructure and wear performance of gradient Ti/TiN metal matrix composite coating synthesized using a gas nitriding technology

Surface modification is an attractive method to enhance the surface hardness and wear resistance of titanium. In this paper, a continuous wave 2 kW Nd:YAG laser was used to synthesize Ti/TiN metal matrix composite coating on the surface of commercial pure titanium. The microstructure and the wear resistance of the synthesized metal matrix composite coating were investigated. The synthesized surface Ti/TiN metal matrix composite coating had a pronounced gradient microstructure through the melt depth. Good metallurgical bonding between the reinforcing phase of the metal matrix composite and the titanium matrix was observed. The hardness and wear resistance under block-on-ring dry sliding wear testing conditions of the synthesized Ti/TiN metal matrix composite coating were markedly enhanced.     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。