激光熔覆和电火花沉积复合涂层的组织和性能研究

研究了激光熔覆和电火花沉积处理后Q 235钢表面复合涂层的组成、硬度和耐磨性。结果表明:电火花沉积层中弥散分布着细小的硬质相颗粒,提高了涂层的显微硬度和耐磨性。复合涂层的耐磨性是Q 235钢基体的2.3倍。     

氩弧熔覆钢表面WC/NiCo硬质覆层的组织与性能

以碳化钨粉、镍粉、钴粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备了WC质量分数分别为65％,70％,75％的WC/NiCo硬质覆层.用金相显微镜对覆层的显微组织和界面组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了覆层显微硬度和相对耐磨性.结果表明:氩弧熔覆的WC/NiCo覆层主要由WC硬质相、NiCo粘结相组...     

原位自生ZrC-ZrB2/铁基氩弧熔覆层

将锆粉、B4C粉和铁粉预涂在Q235钢表面,利用氩弧熔覆技术成功制备出原位自生ZrC-ZrB2颗粒增强的铁基复合涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪分析了熔覆层的显微组织,探讨了增强相ZrC-ZrB2的生长机制,并测试了熔覆层的硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层由呈针状或棒状分布的ZrCZrB2复合体和块状或花瓣状的ZrC颗粒组成,增强相的微观形貌与其形核和周围环境密切相关,熔覆层与基体呈良好的冶金结合;熔覆层的维氏硬度可达1 200 MPa,耐磨性为基体的20倍.     

氩弧熔覆原位自生(Fe, W, Cr)23C6/γ-Ni基复合熔覆层组织与耐磨性能

以W粉、C粉和Ni60A粉为原料,采用氩弧熔覆工艺在Q235钢基体上制备出原位自生(Fe, W, Cr)23C6增强Ni基复合熔覆层.借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对复合熔覆层的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷,涂层显微硬度的最大可达1213 HV,耐磨性比Q235钢提高18倍,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨损性能.工业试验表明使用该技术在16D、24D叶轮表面制备的耐磨熔覆层,可使其使用寿命提高3倍以上.     

氩弧熔覆原位自VC（Fe，W，Cr）23C6/γ-Ni基复合熔覆层组织与耐磨性能

以W粉、C粉和Ni60A粉为原料，采用氩弧熔覆工艺在Q235钢基体上制备出原位自生（Fe，WCr）23C6增强Ni基复合熔覆层。借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计及滑动磨损试验机对复合熔覆层的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究。结果表明，熔覆层与基体呈冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷，涂层显微硬度的最大可达1213HV，耐磨性比Q235钢提高18倍，在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨损性能。工业试验表明使用该技术在16D、24D叶轮表面制备的耐磨熔覆层，可使其使用寿命提高3倍以上。     

等离子熔覆-注射B4C铁基熔覆层组织耐磨性研究

目的采用等离子熔覆-注射工艺在Q235基体上制备B4C铁基熔覆层并研究其耐磨性。方法通过OM,SEM,EDS等分析熔覆层及界面的组织特征,并进行耐磨性测试。结果当B4C质量占主体熔覆材料质量的18%时,注射熔覆层表面比较平整,无裂纹。注射熔覆层组织致密,界面呈现平直的亮白色过渡层,稀释率小,与基体形成了良好的冶金结合。B4C陶瓷颗粒表面溶解会形成Fe,Cr等元素的硼化物。等离子熔覆-注射B4C熔覆层的耐磨性是42CrMo的22倍,是16Mn钢的41倍。结论等离子熔覆-注射B4C工艺能够增强B4C与熔覆层之间的结合力,提高熔覆层的硬度和耐磨性。     

氩弧熔覆TiN＋石墨＋Ni60增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

在Q345D钢表面氩弧熔覆TiN＋石墨＋Ni60,成功制备出Ti（CN）增强镍基复合涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）对熔覆层的组织形貌、成分和相组成进行分析。通过硬度测定和磨损试验,对熔覆层的硬度和耐磨性进行了研究。试验结果表明,熔覆层中原位生成的Ti（CN）增强颗粒弥散分布在基体上;整个涂层组织均匀、无气孔、无裂纹,涂层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层表面显微硬度有了较大的提高;涂层的耐磨性提高了30多倍。     

原位合成AlN-Fe3Al增强铁基等离子熔覆层结构及性能

目的 采用等离子熔覆技术,制备性能优良的AlN-Fe3Al增强Fe基熔覆层。方法 采用Al粉和Fe基合金粉为熔覆材料,利用等离子熔覆技术,以氮气为保护气体和反应气体,在Q235基体上制备Fe基熔覆层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、磨损试验机和电化学工作站,研究了Al对Fe基熔覆层的相组成、组织形貌、硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响。结果 以Fe基合金粉为熔覆材料时制备的熔覆层主要由α-Fe和Cr组成,Al（质量分数为6%）的加入使熔覆层中出现AlN、Fe3Al及Cr5Al8相。两种情况下制备的熔覆层均成形良好,且与基体呈冶金结合。含Al熔覆层中原位合成的AlN颗粒弥散分布于熔覆层中,尺寸小于5 μm。Al的加入使熔覆层的最高硬度由之前的340HV0.5增加至1350HV0.5,使熔覆层的耐磨性提高4.6倍。并使熔覆层表面形成钝化膜,显著提高了其耐腐蚀性。结论 采用等离子熔覆技术制备出的AlN-Fe3Al增强Fe基熔覆层,其耐磨性和耐腐蚀性得到显著提高。     

活性剂对氩弧熔覆硼化物涂层耐磨性的影响

在Q235钢表面进行氩弧熔覆,并添加活性剂SiO2进行活性氩弧熔覆的研究。采用活性氩弧熔覆技术工艺,制备出添加8%B4C的熔覆层。采用光学显微镜观察了熔覆层的显微组织,测定了熔覆层的相组成,分析了硬质相的物质组成和熔覆层的硬度,测试了熔覆层的耐磨性。结果表明,添加活性剂后的熔覆层组织结构发生了改变,其耐磨性与未添加活性剂的相比提高了近1倍。     

氩弧熔覆 TiC 颗粒增强 Fe 基涂层组织性能研究

目的研究氩弧熔覆条件下TiC颗粒增强Fe基涂层的组织和性能。方法在Fe45自熔性合金粉末中添加TiC颗粒,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面制备出含TiC颗粒增强的Fe基合金复合涂层,并对熔覆层的显微组织结构、硬度分布及耐磨性能进行分析研究。结果复合涂层是由(Fe,Ni)形成的枝晶和枝晶间的(Fe,Cr)23(C,B)6,Fe3(C,B)共晶组织以及TiC增强颗粒组成,TiC颗粒细小弥散分布在基体金属内,部分TiC颗粒聚集生长为棒状、十字状和放射状。结论熔覆层的显微硬度最高可达980HV,较Q235钢提高了4倍,耐磨性提高了约11倍。     

铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响

为研究铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响,将不同制备方法和粒径的铸造碳化钨粉末添加到Fe基合金粉中,在45号钢表面进行激光熔覆以获得高硬度和高耐磨的合金化层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层的显微组织、物相组成以及显微硬度。利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能,并进行了比较。结果表明:熔覆层主要由莱氏体组成,碳化钨粉末的制备方法和粒径差异对复合材料的耐磨性能具有重要影响。等离子旋转电极雾化法制备的碳化钨粉末能起到最好的增强耐磨作用,粒径细的碳化钨粉末比粒径粗的粉末增强耐磨效果要好。     

多元硬质合金覆层材料力学性能的研究

为提高钢材表面的耐磨损和耐腐蚀能力,以Mo粉、Fe-B合金粉和Fe粉为基本原料,加入WC、Cr3C2、TiC等碳化物硬质相和C、Ni、Cr等合金元素,采用真空液相烧结工艺,在Q235钢基体上制备多元硬质合金覆层材料.对覆层材料进行了洛氏硬度测试及弯曲强度测试,结果表明:CW系覆层材料的硬度达到HRA84.8,是Q235钢基体硬度的2.3倍;CW系覆层材料的弯曲强度值达到1175.52MPa,是Q235钢基体弯曲强度的1.4倍;掺加碳化物硬质相显著提高了Mo2FeB2硬质合金覆层材料的硬度和弯曲强度.利用扫描电镜观察了硬质合金覆层以及覆层-钢基体界面的微观组织结构,发现硬质合金覆层内部组织结构致密,覆层与钢基体之间形成了具有一定厚度的过渡层.     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

氩弧熔覆WC增强镍基涂层的组织与性能分析

利用氩弧为热源,以 Ni60A 和铸造 WC 混合合金粉末为原料,采用预置法在Q235 普通碳素钢上制备了 WC 增强镍基涂层,用 XJP-200 型金相显微镜和 KyKy-2800 型扫描显微镜观察了熔覆层的结合状况和组织结构,用 MH-6 型硬度计测量了熔覆层截面显微硬度,用 MPX-200 磨损试验机对比了熔覆层和 65Mn 淬火回火钢的耐磨性并分析了熔覆层的耐磨机理.结果表明,以氩弧为熔覆热源制备的熔覆层,组织致密均匀、强韧性高、耐磨性好且与基体呈冶金结合,熔覆层可以用于零件表面的耐磨强化.

Abstract：

In order to improve the wear-resistance properties of carbon steel, WC particulate reinforced Ni-based composite coatings was fabricated on Q235 steel substrate by using argon-arc cladding and using the mixed-powders of Ni60A and cast tungsten carbide powder as the raw materials. The bonding state and microstructure of the coatings were observed with metallography microscope model XJP-200 and scanning electronic microscope model KyKy2800, the microhardness of the cross section of the coatings was tested with the hardmeter of model MH-6, the abradability of cladding coating to 65Mn steel quenched and tempered was used to compare wear tester model MPX-200, and the abrasion mechanism of the claddings was analyzed. The results indicate that microstructure of the claddings is uniform, continuous and defect-free; the strength,toughness and wear resistance of the claddings are excellent; bonding between the coating and the carbon steel substrate is ensured by the strong metallurgical interface. The claddings can be used to strengthen the surface of the wear-resistant parts.     

活性剂 SiO2 对氩弧熔覆钴基硼化物层组织及耐磨性的影响

目的证明活性剂SiO2的加入能够改善钴基硼化物层的宏观形貌、硬度、耐磨损性能、微观组织结构及物相组成。方法以Q235钢为母材,Co60和B4C为熔覆材料,SiO2为活性剂,利用活性氩弧熔覆技术制备B4C质量分数为8%的钴基硼化物复合涂层。分析活性剂SiO2的加入对熔覆层截面尺寸的影响,并测定熔覆层的硬度,分析熔覆层的微观结构及相组成。通过磨损试验,对比分析基体、常规熔覆层及活性熔覆层的耐磨损性能。结果添加活性剂后,熔覆层的微观组织结构发生了改变,生成的物相增多。物相分析表明,常规熔覆层含有Co2B,Mn2B,Cr B2等相,活性熔覆层中除此之外,还含有W3Co B3,Cr3B4,Cr3C2,Co2SiO4等新相。活性熔覆层的硬度为常规熔覆层的1.13倍,耐磨粒磨损、粘着磨损、冲蚀磨损性能分别为常规熔覆层的1.57,1.37,1.49倍。结论添加活性剂SiO2后,熔覆层与基体结合更好,微观组织得到细化和均匀化,硬度和耐磨损性能都得到提高。     

等离子熔覆添加碳化钨的铁基合金涂层的研究

为了提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用等离子弧在Q235钢基体上熔覆添加50%镍包WC的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明:Q235钢表面经等离子熔覆形成的复合涂层中,WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC颗粒与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了涂层与WC的界面结合强度.涂层由基体组织γ-Fe枝晶,颗粒状WC、Fe3W3C、Fe6W6C、W2C等相组成,其显微硬度可达560～820HV0.2.     

微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层.用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌.结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降.涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

碳化钨/高锰钢堆焊层的制备工艺及耐磨性能

采用氧乙炔焰在Q235钢基体上制备碳化钨/高锰钢堆焊层,通过调节碳化钨的种类、粒度和含量来对比组织、性能上的差异。试验结果表明,在堆焊层中碳化钨颗粒分布均匀,颗粒周围产生共晶组织,且堆焊层的硬度随着碳化钨颗粒的数量、碳化钨颗粒尺寸的增加而上升;耐磨性随着碳化钨颗粒度的减小和碳化钨数量的增加而增加,其含量达到40%时为最佳,经冲击强化后堆焊层性能进一步提升。     

Q235钢氩弧熔覆铁基合金涂层的耐磨性研究

和用氩弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢材表面熔覆了铁基合金耐磨涂层.通过金相显微镜和SEM分析了熔覆涂层的显微组织,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性.结果表明,在Q235钢表面制备了以马氏体组织和γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体为基体,以(Cr,Fe)7C3、Fe3C、Fe2B等化合物为增强相的合金涂层；涂层的显微硬度可达600 HV；涂层的耐磨性较基体提高近8倍.在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,既保留了低碳钢较高的塑、韧性,又提高了表面层的硬度和耐磨性.     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。