纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

热喷涂Ni60和Ni25涂层组织及性能研究

为了研究热喷涂涂层的组织结构和工艺性能,以45钢为基材、Ni60和Ni25为涂层材料分别制备出Ni60和Ni25喷涂层。对涂层表层组织及横截面组织进行金相观察,可以很直观地看出,热喷涂层表面呈现熔融平铺状的颗粒,横截面组织形态为层状结构,颗粒之间相互堆叠,且涂层组织致密;对Ni60和Ni25涂层进行一系列的测试,如硬度测试、结合强度测试、耐热疲劳试验以及耐磨性试验。结果表明,热喷涂Ni60和Ni25涂层具有硬度高,耐磨性好,与基体结合牢固等优良性能。     

喷涂金属层长效防腐蚀机理的证明

40多年前,我国开始在淮河闸门上使用喷锌保护钢结构,以后几十年中,喷铝层、先喷锌后喷铝双层工艺均获得应用,最近用大功率二次风喷涂,得到高含铝量的锌铝伪合金长效防腐蚀涂层。中外合作进行了长周期(16000h)中性盐雾加速试验,证明了该防蚀涂层的长效性能。针对美国学者提出的三氧化二铝在涂层背面形成网络,氧化锌颗粒填塞网格,形成耐腐蚀氧化物层,通过扫描电镜试验,分别测出涂层背面的铝、锌和氧化物的含量,证明在背面化学成分中铝和氧化物总原子含量达到70%,因而解释了为什么大功率二次风喷涂的锌铝伪合金耐腐蚀层能够长效。     

喷涂层与喷熔层硬度和冲蚀磨损性能的比较

通过对高硬度耐磨喷涂层与Ni60喷熔层硬度及冲蚀磨损性能的比较，可看出喷涂层的硬质相的显微硬度与喷熔层相当；在冲蚀磨损试验中，当小角度冲蚀时喷熔层是喷涂层的2．53倍，在大角度冲蚀时喷熔层是喷涂层的1．43倍。试验证明，考虑生产成本、喷涂效率及对基体的影响等方面，喷涂层在强化某些零部件上可替代喷熔层。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

固井水泥车柱塞表面热喷焊强化技术

采用两步法氧乙炔火焰喷焊技术对固井水泥车柱塞表面进行强化,使其表面形成Ni60自熔性合金涂层。设计了喷焊强化工艺,并对喷焊合金层进行了重锤冲击试验、微观组织分析、硬度及磨损试验。结果表明,喷焊层组织致密,喷焊层与基材之间结合强度高并产生微冶金结合;软基体上分布着硬质相硼化物和碳化物,使喷焊层的硬度和耐磨性明显提高;该强化工艺可满足柱塞的技术使用要求,工艺简单、涂层质量高、成本低,对柱塞表面修复强化具有广泛的应用前景。     

WC增强镍基复合喷焊层的组织与磨粒磨损性能研究

采用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和透射电镜技术分析了氧乙炔火焰喷焊WC增强镍基自熔性合金复合涂层的组织结构,并采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机对该涂层与等离子喷涂NiCr/Cr3C2涂层的磨损性能进行了实验比较.结果表明,复合喷焊层内形成了γ-Ni固溶体基体,其中弥散分布着大量细小的碳化物硬质相Cr3C2、B4C、Cr7C3、Cr23C6等.WC颗粒仅在边缘处发生部分溶解,与涂层基体形成了冶金结合,周围生成针状的碳化铬枝晶.该组织决定了喷焊层基体具有较高的硬度,WC增强颗粒与基体之间具有很高的结合强度.复合喷焊层具有很好的耐磨粒磨损性能,其磨损失重量仅为NiCr/Cr3C2涂层的57%.     

KCJ-15扬雪机搅笼镍基喷熔复合涂层的研究

目的在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层的基础上,添加硬质碳化钨颗粒,并研究其在搅笼基体上的腐蚀、磨损规律。方法制备7组碳化钨颗粒含量不同的镍基复合粉末,分别在不同腐蚀液体中进行摩擦磨损实验,随后选取抗磨性能最佳的一组,分别进行不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损试验。结果在同一种腐蚀液体中,喷熔层的摩擦系数随碳化钨含量的增加变化不大,磨损率随碳化钨含量的增加先减小后增大,其中浸泡在HCl和NaCl溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏高,而浸泡在NaOH和H_2SO_4溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏低。随着载荷的增加,喷熔层的摩擦系数和磨损率增大。随着滑动速度的增加,喷熔层的摩擦系数增大,磨损率降低。结论在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层中,添加碳化钨的最佳质量分数在15%~25%之间,此时可获得最佳的抗磨性能。此外,喷熔层的摩擦系数受到腐蚀液体、外部载荷和滑动速度的影响较大,受碳化钨含量的影响较小。     

电弧喷涂FT45涂层与Ni60喷焊涂层组织性能研究

研究了电弧喷涂FT45涂层与Ni60喷焊涂层的微观组织性能，对比分析了它们在高温腐蚀磨损条件下的使用性能。结果表明Ni60喷焊层、FT45电弧喷涂层都具有较高的硬度、较好的耐磨性。尤其是Ni60喷焊层具有很高的硬度和优异的耐磨性。2种镍基涂层都具有优良的耐高温腐蚀能力。     

碳化硅增强钴基合金等离子喷焊层组织与力学性能

采用同步送粉方法在低碳钢表面制备质量分数分别为5%,10%和20%的SiC颗粒增强钴基合金喷焊层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)分析涂层的显微组织特征和相结构,并对涂层进行显微硬度和纳米压痕试验. 结果表明,钴基合金喷焊层主要是由γ-Co固溶体、Cr₂₃C₆等物相构成. 加入不同含量的SiC粉末后喷焊层中出现(Cr,Fe)₇C₃,CoC_x,Co₃C和少量SiC相. SEM形貌显示钴基合金喷焊层为γ-Co和γ-Co+Cr₂₃C₆亚共晶组织,随着SiC含量的增加,喷焊层组织由亚共晶向共晶及过共晶转变. 涂层的显微硬度随SiC含量的增加而增加,显微硬度在加入20%SiC时为874 HV0.5. 纳米压痕试验显示熔合线附近固溶体硬度及涂层的弹性模量随着SiC含量的增加而增加.     

亚音速火焰喷涂层与等离子喷涂层耐磨性的对比

利用亚音速火焰喷涂和等离子喷涂分别制备Fe-WC金属陶瓷涂层,对两种喷涂层的耐磨性进行了研究.结果表明,在耐磨性试验过程中等离子喷涂层的磨损失重变化比亚音速火焰喷涂层磨损失重变化稳定,等离子喷涂层的耐磨性明显高于火焰喷涂层的耐磨性.     

NiCrWRe喷熔层组织和耐磨特性

采用火焰喷熔方法在45钢表面制取了NiCrWRe喷熔层,并与NiCrW合金喷熔层进行耐磨对比试验.利用XRD分析了喷熔层的相结构,用SEM和EDS等技术分析了喷熔层的表面、截面及磨损面形貌,测定了与基体的结合力.结果表明,NiCrWRe喷熔层组织均匀细化.稀土元素促进了喷熔层和基体之间原子的扩散,NiCrWRe喷熔层与基体45号钢形成了牢固的冶金结合,提高了喷熔层结合强度.同时还含有较高比例的硬质相;稀土的加入使喷熔层的耐磨性显著提高,在给定的试验条件下,NiCrWRe涂层的耐磨性明显高于NiCrW.     

Ti6Al4V表面火焰喷焊Ni基WC涂层的组织和性能研究

在Ti6Al4V表面采用火焰喷焊技术制备硬质Ni基WC涂层,利用扫描电镜、显微硬度计、成分分析仪、X射线衍射仪进行组织形貌、显微硬度HV、EDS成分及相组成分析。分析结果表明:喷焊涂层由强化层、过渡层组成,涂层与基体结合紧密,与基体之间无分层、开裂等现象,涂层总厚度达到2400μm,涂层的表面硬度为11070MPa。涂层主要元素呈梯度变化,涂层硬度也呈相应的梯度变化。强化层中W原子配比大于C的原子配比,分子组合为WxC,WxC弥散分布于Ni基材料中,形成典型的韧Ni基体+硬质WxC的组织;WxC的出现是由于少量WC热分解为W2C;微量的氧化物存在于喷焊层表面,未在强化层整层中出现,其是喷焊层在放置冷却过程中出现的;强化层与过渡层之间无气孔等缺陷,两者有良好过渡。过渡层为Ni基材料与基体的互熔,形成良好的冶金层,过渡层与基体为冶金结合。     

FeAl系电热爆炸等离子体喷涂层高温耐蚀性能研究

利用金属导体FeAl系合金箔,电热爆炸产生的瞬间高能量冲击波效应,制备FeAl、FeCrAl、FeCrAlRE等离子体喷涂层。通过涂层SEM等检测,可以看出涂层致密,同时涂层与基体可以形成冶金结合层,涂层与基体之间存在明显的过渡层。经高温氧化、氯化、硫化耐蚀性测试,得出3种等离子体喷涂层的腐蚀变化规律,从而优选出耐高温腐蚀的FeCrAlRE电热爆炸等离子体涂层。     

玻璃涂层的制备与性能研究

用落球试验，扫描电镜，X射线衍射，电化学测试等方法对用热熔敷法和火焰喷熔法制取的玻璃涂层性能进行了研究，结果表明，两种方法得到的玻璃涂层表面质量好，主要由玻璃相组成，有少量晶相析出；火焰喷熔涂层与金属的作用剧烈，反应充分，形成的过渡层宽，密着强度较热熔敷涂层的高，且后者的底釉层与面釉层之间存在界面夹层，影响面釉层的密着；热熔敷涂层与基体反应轻微，耐蚀性好，而火焰喷涂层与基体反应剧烈，耐蚀性差。     

等离子喷涂硫化亚铁润滑层的摩擦学性能

利用等离子喷涂在 45钢表面制备了三种厚度不同的硫化亚铁固体润滑层。在QP 1 0 0摩擦磨损试验机上测定了硫化亚铁喷涂层在油润滑条件下的摩擦学性能。利用XRD分析了硫化亚铁喷涂层的相结构 ,用SEM观察了喷涂层的磨面形貌。结果表明 ,硫化亚铁喷涂层的减摩、耐磨、抗擦伤性能明显优于 45钢原始表面。     

氧化铝涂层的超音速等离子喷涂参数影响及硬度分析

目的初步明确超音速等离子喷涂参数对涂层的影响规律,优化工艺参数。方法采用超音速等离子喷涂技术制备Al2O3陶瓷涂层,对涂层进行表征,分析喷涂电流I、等离子发生气体压力Pair、喷距d对涂层显微结构的影响。基于涂层显微硬度HV设计工艺优化试验,建立喷涂参数与显微硬度之间的回归方程。结果 I=260 A或Pair=0.55 MPa时,涂层是α-Al2O3和γ-Al2O3双相复合结构;I=340 A或Pair=0.35 MPa时,涂层几乎全由γ-Al2O3相组成,基本不含有未熔颗粒;喷距变化对涂层相组成的影响不显著。I或d增大,或者Pair降低,显微硬度都呈增大趋势。结论在实验范围内,超音速等离子喷涂Al2O3涂层的显微硬度最优工艺是:Pair=0.35 MPa,I=340 A,d=230 mm。     

电热爆炸喷涂法制备NiAl基合金涂层

利用金属导体NiAl系合金箔，电热爆炸产生的瞬间高能量冲击波效应，制备NiAl、NiCrAlRE两种等离子体喷涂层。通过涂层SEM等检测，可以看出涂层具有纳米晶、微米晶组织结构，同时涂层与基体可以形成冶金结合层，涂层与基体之间存在明显的过渡层。经高温氧化、氯化、硫化耐蚀性测试，得出两种等离子体喷涂层的腐蚀变化规律，从而优选出耐高温腐蚀的NiCrAlRE电热爆炸等离子体涂层。     

等离子喷涂氧化铝基陶瓷涂层的性能研究

通过对45钢基体表面等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2(AT13)涂层和Al2O3涂层进行对比试验。结果表明:涂层组织呈明显的层片状结构,并含有孔隙、微裂纹及未熔颗粒等缺陷,基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面;TiO2的添加使AT13涂层孔隙减少,致密度提高;AT13涂层与Al2O3涂层相比硬度较低,但其硬度分布的分散性较小;在相同的摩擦磨损试验条件下,AT13涂层比Al2O3涂层耐磨性更好。     

电热爆炸喷涂法制备NiAl基合金涂层

利用金属导体NiAl系合金箔,电热爆炸产生的瞬间高能量冲击波效应,制备NiAl、NiCrAlRE两种等离子体喷涂层.通过涂层SEM等检测,可以看出涂层具有纳米晶、微米晶组织结构,同时涂层与基体可以形成冶金结合层,涂层与基体之间存在明显的过渡层.经高温氧化、氯化、硫化耐蚀性测试,得出两种等离子体喷涂层的腐蚀变化规律,从而优选出耐高温腐蚀的NiCrAlRE电热爆炸等离子体涂层.