(N~++IP)-TiN复合涂层界面显微硬度分布

由离子氮化与离子镀复合工艺在A_3钢基材上获得(N~++IP)-TiN复合涂层。其涂层与基格界面的显微硬度随着从涂层表面到基材距离的逐渐增加而缓慢降低。经X射线相分析及电子探针元素分析认为。主要是由于IP-TiN膜与基材之间存在着离子氮化层(εFe_3N-Fe_2N相和Fe_4N相)所致。     

氮化时间对W9Mo3Cr4V钢离子氮化层显微组织和性能的影响

对W9Mo3Cr4V钢在520℃下进行不同氮化时间的离子氮化处理,并采用金相分析、显微硬度测试和X射线衍射分析等方法,研究了氮化时间对离子氮化层显微组织(氮化层相组成和氮化层厚度)和性能(硬度、硬度梯度分布等)的影响。结果表明:氮化层主要由ε相(Fe_3N)和γ'相(Fe_4N)组成。随离子氮化时间的延长,ε相(Fe_3N)衍射强度逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)的衍射强度呈逐渐升高的趋势,且氮化层的厚度、显微硬度不断增加。氮化层均呈理想的硬度梯度分布。     

离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响

采用金相分析、X射线衍射分析、显微硬度测量研究了离子氮化时间对DC53钢显微组织和性能的影响,得出了制备高硬度耐磨氮化层的合适离子氮化时间。结果表明:在离子氮化处理的DC53钢表层获得由ε相(Fe_3N)、γ'相(Fe_4N)和少量α-Fe相组成的均匀的氮化层。随离子氮化时间延长,ε相(Fe_3N)的衍射峰逐渐降低,而γ'相(Fe_4N)衍射峰呈逐渐升高的趋势,α-Fe相衍射峰逐渐降低。氮化层厚度的平方值随离子氮化时间的延长呈线性增加,且氮化层硬度不断升高。从表面到基体深度的增加,氮化层呈理想的硬度梯度分布,离子氮化在DC53钢表面形成的均匀氮化层使DC53钢硬度显著提高。     

离子氮化40Cr与TiN和TiAlN复合处理的组织与性能

对40Cr分别进行TiN和TiAlN涂层复合处理,对比研究了二者的组织与性能。结果表明,两种致密、均匀的涂层沉积在离子氮化表面能够降低表面粗糙度。TiN涂层的物相主要是TiN与Ti_2N,表面硬度达到2700 HV0.2,结合力15 N;Ti lN涂层则主要由Fe_4N、(Ti,Al)N和TiN等相组成,表面硬度达到3000 HV0.2,结合力为17 N;氮化与涂层的复合处理相比于氮化处理能够获得更高的硬度。TiN涂层硬度较低、脆性较大,在相同的加载条件下,磨损更为严重,磨痕边缘涂层变形与剥落更加明显;TiAlN涂层磨痕宽度均匀,磨损量低,耐磨性最高。     

不锈钢316L氮化/(Cr,Ti)N涂层原位复合制备

目的研究不同复合涂层的结构及其对力学性能的影响。方法采用等离子体增强磁控溅射系统在奥氏体不锈钢表面分别进行等离子体氮化、(Cr,Ti)N涂层、氮化+(Cr,Ti)N涂层、氮化+Cr+(Cr,Ti)N涂层四种复合表面强化处理。采用XRD、SEM、纳米压痕仪、摩擦磨损仪和划痕仪等分别研究了不同改性层对微观结构以及力学性能的影响。结果氮化后,形成了较高含氮量的过饱和固溶体相(γN),并伴有少量Cr_2N和Fe_2N析出,硬度及杨氏模量分别为18.3 GPa、264.7 GPa。氮化后原位沉积涂层有效避免了氮化物相的析出,过饱和氮原子向基体进一步扩散,增加了氮化层的深度。两种氮化后复合(Cr,Ti)N涂层的硬度和模量均高于单一的(Cr,Ti)N涂层(分别为20.2GPa和271.8GPa),其中氮化+(Cr,Ti)N涂层的硬度和模量均最高(分别为25.4 GPa和345.6 GPa),氮化+Cr+(Cr,Ti)N涂层次之(22.4 GPa和326.3 GPa)。由于氮化层起到了良好的梯度过渡作用,氮化+(Cr,Ti)N涂层的膜基结合力最高,从单一涂层的9.5 N提高到50.9 N,其摩擦系数降低到0.43,磨损量最低,仅为基体的0.66%。结论氮化+(Cr,Ti)N复合涂层的力学性能最佳。     

18Ni300马氏体时效钢表面离子氮化研究

通过对渗层硬度分布、金相组织形貌和物相组成,以及拉伸性能、缺口敏感性和延迟断裂抗力等的分析,研究了18Ni300马氏体时效钢离子氮化后的渗层及对力学性能的影响。结果表明:离子氮化表面形成了Fe_4N硬化相,硬度从表面820 HV逐步下降到基体的610HV。由于平缓的硬度分布和不存在Fe_(2-3)N脆性相,使渗层与基体具有较强的协调变形能力;离子氮化后缺口与光滑抗拉强度之比仍达到1.2,可保障氮化构件的安全性。极低的位移速度(0.0015mm/min)缺口拉伸证明了氮化并未增大延迟断裂倾向。     

不同基体的TiCN膜层组织与性能研究

研究了离子氮化对CrWMn冷作模具钢TiCN膜层组织与性能的影响,使用OM、XRD、SEM、EDS、台阶仪、划痕仪等方法对薄膜形貌、硬度、结合强度、粗糙度、摩擦性能等进行了研究。结果表明,未经离子氮化的TiCN膜层主要含Fe、Ti(C,N)等物相,呈现(111)面择优生长,显微硬度为364 HV_(100),膜层结合强度不高,表面不平整,耐磨性较差。离子氮化后,TiCN膜层表面颗粒细小,致密度提高;膜层主要含Fe、Fe_3N、Fe_4N等物相,呈现(111)面择优生长,显微硬度为635 HV_(100),膜层结合强度高,表面更光滑、平整,耐磨性较好。经过离子氮化的膜层结合强度高,表面光滑,耐磨性能较好。     

辉光离子氮化条件对形成ε相的影响

有人认为在离子氮化气氛中加入含碳气体可获得ε(Fe_(2-3)N)单相渗层,但事实上并不容易做到这一点。本文研究了离子氮化条件对形成ε相的影响。采用氨气和氩—甲烷混合气体作氮化气体。研究用钢为碳钢和低合金钢(45、40X、18XGT)以及中、高合金钢(14NiCr13、42CrMo4、56NiCrMo7、40Cr13、210Cr等),在不同的离子氮化条     

等离子熔敷MoSi_2+TiC/γ-(Ni,Fe)复合涂层显微组织及其抗高温氧化性能

以Ni-Mo-Si-C-Ti混合粉末为原料,利用等离子熔敷技术在Q235基材表面原位合成了以MoSi_2和TiC为增强相,以γ-(Ni,Fe)为主要基体相的耐磨抗高温氧化复合涂层。利用XRD、OM、SEM、EDS分析了涂层及氧化膜的显微结构和相组成,测试了涂层在1000℃恒温氧化条件下的抗氧化性能。结果表明:涂层组织致密、细小,具有快速凝固显微组织特征,与基材呈良好的冶金结合;涂层显微组织为不规则块状初生相MoSi_2和颗粒状TiC金属陶瓷初生相弥散分布于强韧性良好的γ-(Ni,Fe)过饱和固溶体基体上;涂层氧化膜主要组成相为SiO_2、TiO_2和少量Fe_2O_3,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,复合涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

关于烧结钢的离子氮化

通过对两三种烧结钢进行离子氮化处理,研究了烧结密度和添加的合金元素对其氮化特性的影响,得到下面的结果: (1)在表面生成的化合物层组织为ε—Fe_(2-3)N和γ′—Fe_4N两相。 (2)对于纯铁系试样,烧结密度越高,氮的表面扩散系数D值越大,氮化时获得的化合物层和扩散层厚度就越深。含Cu、Cr元素的合金系试样都比纯铁系试样的化合物层深,而扩散层浅。 (3)烧结密度对表面硬度的影响较大,试样的密度越大,表面硬度越高。含Cr的试样,离子氮化后,表面硬度明显上升,可达HV600以上。     

Fe4N增强铁基复合材料的制备与组织研究

以纯铁粉和氮化铁粉(Fe_3N和Fe_4N)为原料,通过冷等静压和气氛烧结的方法制备氮化铁增强铁基粉术材料;利用XRD、金相显微镜、SEM和TEM观察了其组织和微观形貌,并测量了显微硬度。结果表明:氮化铁增强铁基复合材料的成分为Fe和Fe_4N,两相的显微硬度值平均为199.8和372.5HV0.05。     

310S奥氏体不锈钢激光熔覆硬质合金复合涂层及其磨损性能研究

以镍粉和WC粉为原料,采用激光熔覆法在310S奥氏体不锈钢表面制备了镍基-WC复合涂层,研究了激光熔覆层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,并分析了复合涂层的作用机理。结果表明,激光熔覆层致密,无气孔或者其它显微缺陷,熔覆层与基材冶金结合良好;Ni基-20%WC激光熔覆层的物相为:Ni_3Cr_2、Ni_(17)W_3、Cr_4Ni_(15)W、Fe_6W_6C、Mo_6Ni_6C、W3_C和WC;不同添加量的激光熔覆层的磨损失重均小于不锈钢基材,随着WC含量的增加,熔覆层的磨损失重量呈现逐渐降低趋势。     

镍基和钴基碳化钨颗粒增强复合涂层的组织与性能

借助超音速火焰喷涂和火焰重熔方法在H13钢基材上分别制备Ni60+30%WC和Co50+30%WC复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、微区X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层表面的物相、涂层与基材的结合情况、涂层内部增强相的形貌、分布,显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明:涂层与基体具有良好的冶金结合,涂层由γ-Ni/Co相、WC、Cr_3Ni_2、Cr_(23)C_6、W_2C相组成,这些硬质相为多边形;Ni基体相硬度为716~943 HV0.1,硬质相为1183~1263 HV0.1,高于Co基涂层和基材;Ni60+30%WC涂层摩擦因数为0.35,磨损率为1.21×10~(-7)mm~3·N~(-1)·m~(-1);Ni基涂层的硬化和耐磨减摩效果优于Co基涂层和基材。     

Hastelloy N合金表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

采用激光熔覆同步送粉技术在HastelloyN合金表面制备了NiCoCrAlY涂层,研究了HastelloyN基材和含NiCoCrAlY涂层的HastelloyN试样在900℃LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为。利用失重腐蚀法评估了试样的耐熔盐腐蚀能力,采用XRD和SEM表征了基材和涂层的物相组成、显微组织和腐蚀形貌,并结合EDS分析了微区成分。结果表明,NiCoCrAlY涂层试样的腐蚀速率仅为Hastelloy N基材的2/3。Hastelloy N基材表现为晶间腐蚀,其中Cr元素沿晶界发生选择性脱溶腐蚀,腐蚀前由γ-Ni和M_6C(M为Ni、Co、Cr等)等物相组成,腐蚀后新析出Co_9Mo_(21)Ni_(20)相。NiCoCrAlY涂层表现为均匀腐蚀,其中Al元素充当"消耗品"由涂层均匀向外扩散,形成的腐蚀产物可阻碍涂层中其它元素的扩散从而保护基材,腐蚀前主要由γ-Ni、Al_(0.983)Cr_(0.017)、AlNi_3等物相组成,腐蚀后只存在γ-Ni相。NiCoCrAlY涂层显著提高了基材的耐熔盐腐蚀性能。     

镁合金体育器械的表面喷涂与性能研究

采用氧乙炔火焰喷涂法在体育器械用AZ91合金表面制备了Al-(Al_2O_3+Al B_(12))复合涂层,研究了Al_2O_3+Al B_(12)复合粉体含量对涂层显微形貌、物相组成、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性的影响。结果表明,不同含量Al_2O_3+Al B_(12)复合涂层的主要物相都为Al、Al_2O_3、Al B_(12)和Mg_(17)Al_(12)相;该涂层的显微硬度高于AZ91合金基材,且随着Al_2O_3+Al B_(12)含量的增加,该涂层的显微硬度逐渐提高;该涂层的耐磨性能都优于AZ91合金基材。Al+12%(Al_2O_3+Al B_(12))复合涂层具有最佳的耐磨性;基材和涂层的耐腐蚀性从低至高的顺序为:基材Al+4%(Al_2O_3+Al B_(12))Al+8%(Al_2O_3+Al B_(12))Al+12%(Al_2O_3+AlB_(12))。     

Fe_2O_3-HNTs杂化材料的制备及其对环氧树脂涂层性能的影响

通过化学沉淀法实现了纳米三氧化二铁(Fe_2O_3)在埃洛石纳米管(HNTs)表面的均匀负载,得到相应的Fe_2O_3-HNTs杂化材料。通过X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)以及扫描电子显微镜(SEM)等对负载效果进行了表征。然后利用硅烷偶联剂KH560对Fe_2O_3-HNTs杂化材料进行表面改性处理,并与环氧树脂复合,制得Fe_2O_3-HNTs/EP复合涂层。通过摩擦磨损试验、电化学阻抗谱(EIS)测试分析了该复合涂层的耐磨性及耐蚀性。结果表明:与纯环氧树脂涂层相比,Fe_2O_3-HNTs/EP复合涂层在耐磨性,韧性,抗腐蚀介质渗透等方面都有所提高。     

超音速火焰喷涂TiB2-50Ni复合涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对Ni质量分数为50%的TiB2-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 选用“壳核型”Ni包覆TiB2复合粉末，通过超音速火焰喷涂（HVOF）在304不锈钢基材表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了粉末、涂层与摩擦磨损表面的显微结构和物相组成，并研究了TiB2-50Ni涂层和304不锈钢基材的高温摩擦磨损性能。结果 HVOF制备的复合涂层截面呈现明显的层片结构，涂层厚度、孔隙率、显微硬度、表面平均粗糙度及界面平均结合强度分别约300.8 μm、2.3%、766.1HV、2.3 μm及22.6 MPa。高温环境下，304不锈钢基材摩擦系数波动大，且随环境温度升高，其磨损率急剧增加，而TiB2-50Ni涂层的摩擦系数及磨损率波动较小。当环境温度达600 ℃时，涂层磨损率为(2.73±0.01)×10–5 mm3/(N?m)，约为304不锈钢基材磨损率（(11.07±0.01)×10–5 mm3/(N?m)）的1/4。高温环境下，TiB2-50Ni涂层的磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。结论 HVOF所制备TiB2-50Ni复合涂层受摩擦环境温度影响较小，具有优异的耐高温摩擦磨损性能。     

超音速激光沉积与激光熔覆金刚石强化涂层的组织形态

利用超音速激光沉积和激光熔覆技术分别在中碳钢基材上制备了镍基金刚石复合涂层,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)等手段对涂层显微组织特征、相组成进行了对比分析,探究不同工艺制备金刚石强化涂层的可行性。结果表明:激光熔覆复合涂层的金刚石颗粒发生了严重的烧蚀和石墨化相变;而超音速激光沉积复合涂层中金刚石颗粒分布均匀、无相变;超音速激光沉积涂层与原始粉末的衍射图谱、相组成基本一致,而激光熔覆涂层中产生Cr5Si3、Fe3C等新相。     

纯铁表面三价镀铬/渗氮复合处理制备CrN/Cr_2N涂层

采用预三价镀铬再穿透气体渗氮的方法,在纯铁表面制备CrN/Cr_2N涂层。研究不同镀铬层厚度、渗氮温度和时间所形成涂层的微观结构和相组成变化规律。随渗氮温度从540℃提高到700℃,镀铬层相结构变化为:Cr→CrN/Cr_2N(具有超点阵结构的Cr_2N)→CrN/Cr_2N。在同一温度(640℃)渗氮,随时间延长,Cr→CrN/Cr_2N,形成大量具有超点阵结构的Cr_2N相。SEM/EPMA测试结果表明,采用该复合处理制备的氮化铬层与基体间可形成互扩散的冶金结合,实现氮化铬层与基体间在组织结构上的平缓过渡,有利于提高涂层性能。     

QPQ处理后H13钢的组织与性能

对H13钢进行了540℃×4 h氮化及440℃×20 min氧化QPQ盐浴复合处理,利用SEM、X射线衍射仪对渗层微观形貌、物相组成进行了分析,利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验和极化曲线测试了其硬度分布、耐磨性及抗蚀性。结果表明:H13钢经QPQ盐浴复合处理后,渗层组织细小、厚度均匀,主要由Fe_2N、Fe_3N、Fe_3O_4及少量Cr_2N物相组成;表面硬度、耐磨性及耐蚀性得到明显提高,相比基体硬度提高135%,摩擦因数降低29.34%,自腐蚀电流密度降低一个数量级。