激光原位制备颗粒增强铁基复合涂层中碳化物相的形貌分析

通过Zr+Ti,Ti+WC以及Zr+Ti+WC的复合添加,运用激光熔覆技术在中碳钢表面原位合成了颗粒增强铁基复合材料涂层,研究了复合碳化物颗粒相的形貌特征.结果表明,当Zr+Ti复合添加时,颗粒相具有包覆结构;当Ti+WC复合添加时,颗粒相易长大成花瓣状,具有层状结构;当Zr+Ti+WC复合添加时,若WC含量较低,颗粒相具有不规则多边形特征,随着WC含量的增加,颗粒相逐渐长大成花瓣状甚至粗大的树枝晶状.通过热力学计算,对复合碳化物的形成过程进行了讨论.     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

激光熔覆原位合成TiC增强Fe基复合层组织研究

在45钢表面激光熔覆原位合成TiC颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对TiC/Fe复合涂层的显微组织、合金成分以及物相进行分析,测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。结果表明,当(Ti+C)的含量在复合粉末中的比例达到15%时,熔覆层生成了少量的TiC颗粒,其形状呈多面体和花瓣状,直径为1~5μm,长度为3~5μm,TiC增强相组织中含有Fe、Cr等元素,而不是单纯的二元碳化物。由于少量TiC颗粒的团聚现象,造成TiC激光熔覆层的显微硬度低于Fe基熔覆层,但TiC激光熔覆层磨损性能优于Fe基熔覆层。     

激光熔覆制备颗粒增强铁基复合涂层中马氏体亚结构

通过在Fe-C-Si-B粉末体系中添加强碳化物形成元素Ti的方法,激光熔覆制备了原位合成颗粒增强铁基复合涂层.用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其微观组织进行了研究,重点分析了激光熔覆过程中马氏体的形成和亚结构的转变.结果表明,熔覆层无气孔和裂纹、组织均匀,是一种典型的亚共晶组织,由马氏体、莱氏体、残留奥氏体和原位生成的TiC颗粒组成.涂层中的马氏体是{211},<113>系片状孪晶马氏体,二次回火效应使得马氏体中析出了大量的具有纳米尺度的渗碳体,与马氏体具有一定的取向关系.     

激光熔覆制备Fe-Ti-Mo-C系复合涂层

采用钛铁、钼铁和石墨为激光熔覆粉末,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备Fe-Ti-Mo-C复合涂层.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、电子探针对涂层的相结构和显微组织进行了研究.用显微硬度计和滑动磨损试验机,对涂层的硬度和耐磨性能进行测试.结果表明,涂层中原位生成了(Ti,Mo)C复合碳化物.(Ti,Mo)C呈面心立方结构,晶格常数略小于TiC晶粒.随着原材料中钼铁加入量的增加,涂层显微组织由铁素体、珠光体向马氏体转变,显微硬度和耐磨性增加,但抗裂性能降低.     

TA2合金激光熔 α-Ti/TiC+(Ti,W)C1-x/Ti2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10~(-5) mm~3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm~3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10~(-5)mm~3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。     

激光原位制备硼化钛与镍钛合金增强钛基复合涂层

北京工业大学材料学院的前期研究表明，通过在TC4钛合金表面直接采用激光原位熔覆TiB，粉末能够制备出具有TiB2颗粒和TiB短纤维梯度分布的涂层。据此，该学院试图采用纯Ni与TiB2粉末作为熔覆材料，运用激光熔覆原位技术在TC4钛合金表面制备出以高硬度TiB2和TiB为增强相，以高韧性NiTi和Ti为基体的复合涂层。     

原位自生MC(M=Ti,V,Nb)与WC复合增强镍基涂层*

WC 沉底现象使 WC 涂层表面易于磨损,为提高其耐磨损性能须改善涂层增强相的分布不均。采用等离子熔覆技术快速制备复合碳化物增强涂层,对比研究不同原位自生碳化物 TiC、VC 和 NbC 对 WC / Ni 涂层物相组成、微观组织和干滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明：利用 MC（M=Ti, V, Nb）与 WC 的密度差异,实现了涂层中碳化物颗粒增强相的均匀分布。 与 Nb 不同,Ti 和 V 参与未熔 WC 周边凝固组织的形成,使其形貌由矩形块状分别转变为弥散环绕颗粒和放射状圆润柱晶。 原位自生 MC 中固溶 W 生成(M, W)C,当 M 为 Ti、V 或 Nb 时,分别呈现出八面体、球状和四方柱 3 种不同的晶体形态。碳化物增强 Ni 基涂层的磨损体积比基材 Q235 的大幅减小;MC 与 WC 复合增强涂层的耐磨性优于 WC 单一增强涂层,增强颗粒呈球状的原位自生 VC 对 WC / Ni 涂层耐磨性能的提升效果最佳。利用不同碳化物之间的密度互补,制备出增强相均匀分布的原位自生 MC 与 WC 复合增强涂层,获得涂层耐磨损性能的提高。     

激光原位制备TiB-Ti网状结构增强钛基复合涂层（英文）

针对激光熔覆凝固制备TiB-Ti复合涂层裂纹敏感性大的问题,以TiB_2粉作为熔覆材料,利用激光原位技术在钛合金表面制备网状结构增强钛基复合涂层。采用SEM、XRD、EPMA、TEM、硬度计和微动磨损仪对合成的钛基复合涂层进行测试和分析。结果表明,网状结构外部主要为TiB强化相,并与Ti基体界面之间结合洁净,具有固定的取向关系;网状结构内部主要为α-Ti晶粒,且尺寸细小。网状结构熔覆层自表及里显微硬度逐渐降低,但平均显微硬度近基材的2倍。微动磨损测试显示,较低载荷下,网状结构熔覆层的耐磨性能优于基材。结果表明,类网状结构可以提高钛基复合涂层的硬度和抗微动磨损性能。     

La2O3含量对激光熔覆TiB/Ti涂层显微结构的影响

目的 改善钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织结构,提高钛合金的硬度,使其在相应领域得到更广泛的应用.方法 采用激光熔覆快速非平衡合成方法 制备原位反应合成L2O3-TiB增强钛基复合涂层.用L2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备L2O3-TiB/Ti复合涂层,并对其进行XRD物相分析、SEM显微结构观察及显微硬度分析.结果 添加不同含量的L2O3的激光熔覆钛合金复合涂层均与基体较好的结合,涂层中均只有α-Ti和TiB两种物相.随L2O3含量的增加,激光熔覆复合涂层中的增强相TiB的形貌越均匀细小,添加不同含量的L2O3的激光熔覆复合涂层的硬度值约为基体材料的2~3倍,添加质量分数为3%的L2O3的激光熔覆复合涂层硬度最高,其显微硬度值大约为1300HV.结论 添加稀土氧化物L2O3后制备的激光熔覆钛合金复合涂层与基体结合良好,稀土元素的添加使涂层组织细化,硬度得到了明显提高.     

Manufacture of Nano-Sized Particle-Reinforced Metal Matrix Composites:A Review

Compared to the micro-sized particle-reinforced metal matrix composites, the nano-sized particle-reinforced metal matrix composites possess superior strength, ductility, and wear resistance, and they also exhibit good elevated temperature properties. Therefore, the nano-sized particle-reinforced metal matrix composites are the new potential material which could be applied in many industry fields. At present, the nano-sized particle-reinforced metal matrix composites could be manufactured by many methods. Different kinds of metals, predominantly A1, Mg, and Cu, have been employed for the production of composites reinforced by nano-sized ceramic particles such as carbides, nitrides, and oxides. The main drawbacks of these synthesis methods are the agglomeration of the nano-sized particles and the poor interface between the particles and the metal matrix. This work is aimed at reviewing the ex situ and in situ manufacturing techniques. Moreover, the distinction between the two methods is discussed in some detail. It was agreed that the in situ manufacturing technique is a promising method to fabricate the nano-sized particle-reinforced metal matrix composites.     

激光熔炼W/W2Ni3Si金属硅化物“原位”复合材料的耐磨性

采用水冷铜模激光合金熔炼炉制备了以初生w树枝晶为增强相、以w2Ni3Si三元金属硅化物为基体的金属硅化物“原位”耐磨复合材料．分别在室温干滑动磨损及600℃高温滑动磨损条件下测试了上述W／W2Ni3Si金属硅化物“原位”增强耐磨复合材料的耐磨性，并讨论了其磨损机理．结果表明，上述金属硅化物耐磨复合材料在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性能．     

冷喷涂辅助原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的组织性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能较好的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的技术工艺.方法 采用Cu、Fe、Cr、Al、Ni、Ti六种金属单质粉末为原料,经过2 h机械混合后,使用低压冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD),对混合金属涂层和原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的微观组织和相结构进行观察分析,并对原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的硬度、摩擦性能及耐腐蚀性能进行检测分析.结果 原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层组织致密、元素分散均匀;涂层结构是简单的固溶体结构BCC相和FCC相.涂层的综合性能良好,硬度可达543.4HV,与Al2O3的干摩擦因数为0.428,是45#基体与Al2O3的干摩擦因数的61.6％,且较基体有更好的耐氯盐腐蚀性能,并在1 mol/L的NaCl溶液和0.5 mol/L的H2SO4溶液中电化学腐蚀后,涂层中都不会形成腐蚀产物.结论 使用冷喷涂辅助原位合成的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层具有相对较高的硬度、较好的摩擦性能以及耐氯盐腐蚀性能.     

On the corrosion behaviour of newly developed biodegradable Mg-based metal matrix composites produced by in situ reaction

Biodegradable Mg-based metal matrix composite (Mg-MMC) reinforced by MgO ceramics and Mg–Zn intermetallics were prepared by in situ reaction using a powder mixture of pure magnesium and 20 wt% ZnO as raw materials. The corrosion behaviour of Mg-MMC was evaluated by electrochemical measurements and immersion tests in Hanks’ solution. Results show that the newly developed Mg-MMC is composed of α-Mg matrix and uniformly distributed MgO ceramic and Mg–Zn intermetallics in matrix as reinforcements. The Mg-MMC possesses a corrosion behaviour comparable to pure magnesium and exhibits enhanced improvement in mechanical properties and corrosion resistance.     

钢纤维增强有色金属基复合材料综述

有色金属基复合材料相对于传统有色金属材料而言,具有更好的抗氧化性、高耐热性、高比强度、高比模量、耐磨损和高使用寿命。在有色金属基复合材料的众多的增强体中,非金属纤维(C/C、SiC)与金属基质结合界面的相容性是制约金属基复合材料性能的关键问题,而金属纤维与金属基质之间良好的相容性能够有效改善金属材料的性能。金属纤维增强有色金属基复合材料的制备工艺主要有扩散粘结法、液态渗透法、压力铸造法、涂层热压法、双辊轧制法。 本文主要总结了钢纤维增强有色金属基(Al、Mg、Cu、Zn和Zr)复合材料的制备方法、微观组织、界面特征和机械性能,指出了钢纤维增强有色金属基复合材料进一步研究发展所需要解决的问题。     

Metal/polymer nanocomposite thin films prepared by plasma polymerization and high pressure magnetron sputtering

Recently, there is much interest in nanocomposites consisting of metal nanoparticles dispersed in a dielectric matrix due to their novel functional properties. In many cases the formation of metal clusters is affected by chemical reactions of the metal with the host matrix material during deposition. The integration of a magnetron cluster source into a plasma deposition process allows the pre-formation of clusters in the gas phase and subsequent co-deposition with the matrix material. We chose plasma polymerization of HMDSO as deposition method for the matrix in this case. Here we focus on the composition of the nanocomposites generated by high pressure magnetron sputtering combined with a plasma polymer. The influence of magnetron power, total and HMDSO partial gas pressure on the cluster formation as well as nanocomposite film properties were investigated by ex situ X-ray photoelectron spectroscopy. Furthermore optical und morphological properties of the prepared nanocomposites have been characterized.     

Abrasive Wear Behavior of In Situ TiC Reinforced with Al-4.5%Cu Matrix

The present work deals with the investigation on weight loss and coefficient of friction of TiC reinforced Al-4.5%Cu in situ metal matrix composites. Experiments were conducted using pin-on-disc apparatus against abrasive paper by varying the applied load, sliding distance, and weight percentage of TiC. The results indicated significant improvement in the mechanical properties and wear resistance of experimental composites as compared to the parent metal matrix. The percentage of porosity though increased with increasing TiC reinforcement. The variation of weight loss of composites increased linearly with increasing applied load and sliding distance, whereas decreased with increasing weight percentage of TiC reinforcement. The coefficient of friction decreased linearly with increasing applied load and TiC reinforcement. SEM micrographs of worn surfaces show a well compacted transfer layer of wear debris along with wear track over the sliding surface. Grooves, delamination, and crack propagation were also observed in all test samples. The effective depth of penetration and size of debris was seen to reduce with increasing wt.% of TiC reinforcement in metal matrix.     

冷喷涂辅助原位合成高铝青铜涂层的组织与性能

提出了一种冷喷涂辅助原位合成高铝青铜合金涂层的方法,使用该方法在45~#钢基体上制备了高铝青铜涂层。通过SEM、EDS、XRD分析涂层微观形貌和物相组织;采用销-盘式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能;用CHI660D电化学测试系统测合金涂层耐腐蚀性能。结果表明:冷喷涂辅助原位合成高铝青铜合金涂层的组织是以β相、α相、γ_2相和k相为主的典型高铝青铜合金组织。原位合成的高铝青铜合金涂层结构致密、孔隙率低,具有良好的机械性能和耐磨、耐腐蚀性能,与铸态块体高铝青铜合金的性能接近。涂层的硬度(HV)为3570 MPa,与氧化铝的干摩擦系数为0.320。在3.5%Na Cl和5.0%H_2SO_4(质量分数)腐蚀介质中的稳定电压分别为-366和-387 m V。     

TiC/Ti复合材料激光熔覆层的冲击磨粒磨损性能

在Ti6A14V表达通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层，其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变，采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能，结果表明，与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍，且随表层预置粉末中Cr3C2含量的增加，反应生成的TiC含量增加，涂层抗冲击磨料磨损性能提高。     

真空电子束原位合成碳化物技术

通过真空电子束原位合成技术在低碳钢表面局部区域合成碳化物,用以改善金属表面的耐磨性能.在试验中将配比不同的Fe粉,Cr粉,C粉末均匀混合,直接涂敷或制备成试样放于低碳钢钢板表面,应用真空电子束作为热源,以旋转线扫描加热方式对金属粉末表面进行加热,使粉末发生化学反应.通过对生成的化合物进行X射线衍射分析发现在金属表面生成了碳化物Cr7C3,且金相分析也证明了表面有聚集成块的碳化物增强项.结果表明,试样表面由于生成了碳化物增强相使得表面的硬度远远大于其基体的硬度,从而可以改善金属表明的耐磨性能.原位合成技术被证明是可以实现金属表面改性的一种较好的方法.＃