激光扫描速率对NiCr/Cr3C2涂层微结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在3种扫描速率下制备了NiCr/Cr₃C₂复合涂层，分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机表征了熔覆层的组织形貌、硬度与摩擦磨损性能。结果表明，激光扫描速率从2 mm/s升至4 mm/s时，熔覆层组织从以树枝晶为主转变为以等轴晶为主，缺陷由气孔转变为大尺寸间隙与裂纹。扫描速率低于3 mm/s时，Cr₃C₂熔化分解导致熔覆层主要含有Cr₇C₃,随着激光扫描速率增加，Cr₃C₂熔化程度降低，熔覆层以Cr₇C₃与Cr₃C₂为主。因此，随着激光扫描速率从2 mm/s升高至4 mm/s,熔覆层硬度从400 HV0.3提升至780 HV0.3。不同激光扫描速率下熔覆层磨损均以磨粒磨损为主，但是由于结构致密和硬度较高，3 mm/s涂层磨损量最小，耐磨性最好。     

激光熔覆VC-Cr7C3复合熔覆层的组织与力学性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了VC-Cr₇C₃复合熔覆层,并研究激光扫描速度对熔覆层微观组织与力学性能的影响。利用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪等对熔覆层组织及性能进行分析。结果表明,激光熔覆技术可使V、Cr、C混合颗粒间发生原位反应形成VC-Cr₇C₃复合熔覆层,其主要由黑灰色VC相、灰色Cr₇C₃相及{FeM}粘结相组成,其中Fe与Cr可共同形成Cr₇C₃相(M₇C₃)。激光熔覆凝固形状控制因子K与C元素的分布状况使得熔覆层顶部出现大量碳化物等轴晶组织,中部碳化物等轴晶的含量有所减小,而底部由于C含量较低,其碳化物含量较少,且碳化物晶粒形貌受到激光扫描速度的影响,在1 mm/s时碳化物呈树枝晶组织,在1.5 mm/s时呈等轴晶组织。同时在1.5 mm/s时熔覆层晶粒尺寸明显小于1 mm/s时的。以上熔覆层组织结构与成分变化使其硬度随层深的增加而降低,同时随着扫描速度的增加,熔覆层的硬度也逐渐增加,熔覆层的硬度高于Q235钢3倍以上。在1.5 mm/s时熔覆层摩擦因数为0.4,低于Q235钢基材的0.6,且熔覆层磨损量显著低于Q235钢基材。由此可知,激光熔覆VC-Cr₇C₃复合熔覆层可用于碳钢的表面高硬、耐磨改性。     

柱塞表面激光熔覆铁基涂层的强韧化机理

文中在柱塞表面激光熔覆制备高硬度铁基涂层,采用SEM,XRD,EPMA和TEM等手段研究熔覆层组织特征及耐磨性,阐述其强韧化机理.结果表明,激光熔覆铁基合金涂层成形良好,无裂纹及气孔等缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合,组织由(Ni,Fe)固溶体、(Cr,Fe)₂₃C₆碳化物和少量孪晶马氏体组成.铁基熔覆层的强化机制主要有细晶强化、固溶强化、弥散强化以及马氏体强化;熔覆层内(Ni,Fe)固溶体及细晶强化的综合作用,保证了高硬度铁基涂层的韧性.铁基熔覆层显微硬度较45钢提高4倍,最大值H_HV0.2=850 GPa;熔覆层耐磨性明显高于45钢,45钢表面出现大面积疲劳剥落,铁基熔覆层磨损面平整,磨痕很浅且少,磨损机制为轻微的磨粒磨损.     

CeO2含量对激光熔覆Ni45A+TiC复合涂层组织和性能的影响

目的提高模切刀具刃口层硬度和耐磨性，使刃口层内部组织无缺陷。方法以Ni45A-Ti C-Ce O₂为熔覆材料，采用激光熔覆技术在AISI 1045钢表面制备不同含量稀土氧化物复合涂层。通过测试，分别研究不同含量Ce O₂(质量分数0%～5%)对熔覆层物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能的影响规律。结果添加Ce O₂后，熔覆层的物相主要包括Ti C、Ni₃Fe、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等，少量Ce O₂的加入未改变熔覆层内主要相的生成，在Ce O₂的质量分数为5%的条件下，在熔覆层中观测到Ce₂O₃相。当Ce O₂的质量分数为2%时，Ni45A-Ti C-Ce O₂复合涂层表面无渣、无裂纹、润湿角较小、宏观形貌最好，从表面到与基体结合处涂层的显微组织无枝晶，组织得到明显细化，Ti C...     

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.     

高锰钢表面高速激光熔覆Ni60涂层组织与性能

采用高速激光熔覆系统在破碎机锤头中常用的材料高锰钢表面制备了Ni60耐磨熔覆层。通过正交试验极差分析优化得到最佳工艺参数，采用渗透探伤、显微硬度计、OM,XRD,BSE和摩擦磨损试验对熔覆层宏观形貌、硬度、微观形貌、物相、摩擦系数和磨损量进行观察与测试。结果表明，当激光功率为1 200 W、扫描速度为4 mm/s、送粉速度为7.5 g/min时，熔覆层表面成形质量良好，表面硬度可达811.41 HV，约为基材的2.8倍，摩擦系数较基材下降37.7%，耐磨性提高1.6倍。熔覆层主要由γ-Ni树枝晶组成，其中弥散分布的硬质相CrB,Cr₇C₃和Cr₂₃C₆可显著提高熔覆层的耐磨性。     

液压阻尼器活塞杆激光熔覆WC/Co06涂层耐磨耐腐蚀性能

目的 研究WC添加量对WC/Co06复合涂层耐磨耐腐蚀性能影响,以期应用到液压阻尼器活塞杆表面,增强活塞杆耐磨耐腐蚀性能。方法 采用同轴送粉式激光熔覆设备在液压阻尼器活塞杆用42Cr Mo钢表面制备不同WC含量(质量分数为5%、10%、15%、20%)的WC/Co06涂层,用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及维氏硬度显微计,对4组不同WC含量的涂层进行质量检测。用滑动摩擦磨损试验机对涂层进行磨损性能测试。用盐雾腐蚀试验箱对涂层进行耐腐蚀测试。结果 熔覆层表面质量良好,稀释率为5%左右。熔覆层显微组织随WC含量的升高越来越致密,WC/Co06涂层生成多种硬质相,如Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、WC及Fe₃W₃C等分布在γ-Co固溶体周围增强其硬度以及耐磨耐腐蚀能力。4组熔覆层中,20%WC含量的熔覆层硬度最高(810HV),是基体的(275HV)2.95倍。摩擦磨损及盐雾腐蚀试验后,熔覆涂层磨损量及腐蚀失重均明显降低,其中20%WC熔覆层的磨损量及腐蚀失重最低...     

激光熔覆Fe/NiCr-Cr3C2复合涂层的组织和磨损性能

利用激光熔覆技术在GCr15 钢表面制备Fe/NiCr-Cr₃C₂复合涂层,研究不同NiCr-Cr₃C₂含量对铁基涂层微观组织和磨损性能的影响。结果表明:随NiCr-Cr₃C₂含量的增多,复合涂层显微组织逐渐细化,在铁基合金里掺入NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷粉末导致复合涂层里残留奥氏体含量增多,α-Fe相含量减少,截面硬度显著降低。当加入10%NiCr-Cr₃C₂时,复合涂层中出现较多的Cr₃C₂和Cr₂₃C₆硬质相,同时磨痕表面生成了具有减摩作用的氧化产物,从而降低了磨耗和摩擦阻力,使涂层表现出最佳的耐磨性能。     

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

热处理对高速激光熔覆不锈钢熔覆层组织性能的影响

通过高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面制备了不锈钢熔覆层,并对熔覆层进行了热处理。对熔覆层热处理前后的组织形貌与结构进行表征,并对熔覆层的显微硬度、摩擦磨损性能、冲击性能以及耐蚀性进行试验与分析。研究表明,熔覆层主要存在BCC相组成的α-(Fe, Cr),M₇C₃、M₂₃C₆碳化物以及Cr₃Si强化相;经过热处理后,熔覆层晶粒得到显著细化且分布更加均匀。热处理后熔覆层的硬度较未热处理时提高不明显,但硬度分布更为平缓,平均硬度达到446 HV0.2;磨损率下降1.7×10^-5 mm³·(N·m)^-1,冲击性能提高28.6%,自腐蚀电流密度仅为热处理前的9.19%。     

Laser cladding of stainless steel with Ni–Cr3C2 and Ni–WC for improving erosive–corrosive wear performance

The microstructure and the erosive–corrosive wear (ECW) performance of laser-clad Ni–Cr₃C₂ and Ni–WC coatings with overlapping clad tracks (OCT) on a 0.2% C martensitic stainless steel were investigated by scanning electron microscopy (SEM), XRD, EDX techniques and ECW testing. The coating produced by completely dissolving Cr₃C₂ particles in laser melted pool is composed of austenite (γ) dendrites surrounded by a γ-M₇C₃ eutectic, whereas another one is of granular solidifying structure in which contains the incompletely dissolved WC particles. The microhardness of Ni–WC coating is higher than that of Ni–Cr₃C₂, about 300 HV average. The main reason of microhardness difference is that two coatings have different solidified structure. The comparison of ECW tests found that the reduction of ECW rate dose not occur with the increase of hardness. The Ni–Cr₃C₂ coating with lower hardness has a lower ECW rate with respect to the Ni–WC one. Both average ECW rate decreased by approximately 30% and 60% as compared to that of stainless steel substrate, and both coatings had different ECW mechanism. The increase of ECW resistance is closely related to structure state, kind and amount of carbides, microhardness and toughening ability of the clad layer.     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

Microstructural characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2–NiCr coating

Cr₃C₂–NiCr coatings were deposited by high velocity oxy-fuel (HVOF) process with different spray parameters to examine dominant microstructural factors in abrasive wear of the coatings. The microstructure of the HVOF sprayed Cr₃C₂–NiCr coatings was characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy (TEM). The apparent average size and volume fraction of carbide particles in the coatings were estimated through a quantitative imaging analysis. The formation of carbide phases in the coating was discussed based on the TEM observation results. The abrasive wear behavior of the coating was evaluated by the dry rubber wheel abrasive wear test and the wear mechanisms were elucidated. Influences of apparent size and volume fraction of carbide particles on the abrasive wear weight loss were examined through correlating the proposed relation with the experimental results. Results showed that Cr₃C₂ particle size was significantly reduced after the spraying and Cr₇C₃ carbide was present around Cr₃C₂ particles, and Cr₂₃C₆ carbide was dispersed in NiCr alloy matrix with a nano-crystalline structure. The three carbides were formed in the coating through different mechanisms. The removal of carbide particles in the coating was mainly responsible for the abrasive wear of the coating. The content and particle size of the Cr₃C₂ carbides were the two key factors controlling the abrasive wear of the HVOF sprayed Cr₃C₂–NiCr coatings.     

冲蚀角对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损行为的影响

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel, HVOF)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Cr₃C₂-NiCr金属陶瓷复合涂层. 研究了涂层的显微组织、相组成以及涂层和不锈钢的冲蚀行为和机理,探讨了冲蚀角与耐冲蚀性能的关系规律. 结果表明,涂层组织结构致密均匀,主要由Cr₃C₂以及少量的Cr₇C₃, Cr₂₃C₆和(Ni, Cr)固溶体相组成. Cr₃C₂-NiCr涂层的耐冲蚀性能随着冲蚀角的增大而减小,在低冲蚀角下涂层的破坏形式主要为微切削,重量损失较低,表现出优异的耐冲蚀性能. 随着冲蚀角的增大,冲蚀沙粒对涂层产生垂直冲击作用,粘结相与硬质相之间产生裂纹导致粘结相脱落,硬质相失去粘结相的支撑作用而裸露出来,在冲蚀沙粒的持续攻击下剥落,形成许多小冲蚀坑. 随着剥落硬质相数量的增加,小冲蚀坑逐步发展为大冲蚀坑,重量损失较大,耐冲蚀性能较差.     

超声冲击处理提高超音速等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层性能

Cr₃C₂-NiCr涂层是中高温下理想的耐磨、抗氧化、耐蚀涂层,常用于高温下的燃气冲蚀磨损、磨粒磨损、微动磨损、硬表面磨损等场合.文中采用超音速等离子喷涂的方法在CuCrZr合金表面制备Cr₃C₂-NiCr涂层,并采用超声冲击的方法对涂层进行后处理.结果表明,经超声冲击处理后,涂层孔隙率由2.34%降低至1.83%;涂层的平均显微硬度由8.9 GPa提高至9.6 GPa,且硬度分布更均匀;在650℃下进行热震试验,涂层的热震寿命显著提高,热震裂纹的扩展路径也发生了变化.     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。     

时效对Fe基合金激光重熔层组织和性能的影响

利用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和电化学工作站等,对比分析了Fe基合金原始热喷焊层、在500 ℃经不同时间时效处理后激光重熔层的组织和性能。结果表明,火焰喷涂后的热喷焊层组织较粗大,经激光重熔后组织明显细化,由较细小的树枝晶间均匀分布着层片状共晶组织构成;随时效时间的增加,重熔层中距离共晶组织较近的柱状晶球化,基体中Cr₇C₃、Cr₂₃C₆型碳化物进一步析出,弥散分布在枝晶间层片状共晶组织上;时效6 h所获得的激光重熔层组织硬度最大,可达507 HV0.5,随时效时间继续增加,硬度有所下降,但仍高于未经时效处理时的激光重熔层组织硬度;热喷焊层经激光重熔,耐腐蚀能力显著提高到最强,时效6 h的激光重熔层耐腐蚀性降低不明显,时效48 h的激光重熔层的耐腐蚀性则明显降低。