感应加热三元硼化物金属陶瓷涂层的组织及耐磨性

采用反应喷涂技术在钢表面制备了三元硼化物金属陶瓷涂层,为了进一步提高涂层的结合强度,对所制涂层进行了感应加热处理,研究了感应加热工艺对涂层组织和界面结构的影响规律,并测试了相应涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明:涂层经过980℃感应加热温度后,金属陶瓷层组织无变化,由Mo2FeB2硬质相和α-Fe基体相组成,涂层的显微硬度达到HV0.11 200,具有较高的耐磨性。     

CeO2掺杂对ZrO2-Y2O3纳米涂层性能的影响

在45钢基体表面等离子弧喷涂制备了掺杂不同含量CeO2纳米ZrO2涂层,运用XRD,SEM对涂层的组织结构进行了分析,测试了涂层的结合强度和显微硬度,考察了涂层与铝青铜对磨时的摩擦磨损性能．结果表明,CeO2增加了ZrO2涂层的致密性、结合强度和显微硬度．纳米ZrO2涂层中加入CeO2后,增加了ZrO2涂层／铝青铜摩擦副的摩擦系数,增强了纳米ZrO2涂层,耐磨能力．涂层与铝青铜对磨时,随着CeO2含量的增加,ZrO2涂层粘着磨损形式增强,而涂层脆性断裂脱落的趋势减轻．     

激光原位合成TiB2-TiC颗粒增强铁基涂层

采用B4C,TiO2,石墨以及铁基粉末为激光熔覆材料,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备TiB2-TiC颗粒增强铁基复合涂层．利用XRD,SEM对涂层的相结构和显微组织进行了研究．采用显微硬度计和滑动磨损试验机分别测试了涂层的硬度和耐磨性能．结果表明,激光熔覆过程B4C,TiO2和石墨反应生成了TiB2和TiC颗粒,并均匀分布在基体中．随着激光功率密度增加,涂层中TiC含量减少,甚至出现FeB脆性相．TiB2-TiC颗粒增强的涂层其硬度和耐磨性能优于基材45钢．     

反应火焰喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层的组织和性能

反应喷涂是近年来发展的一种制备陶瓷/金属复合涂层的新技术,它是将自蔓延高温合成与普通的热喷涂技术相结合,在合成材料的同时使合成材料沉积,陶瓷相为原位合成,晶粒细小,与金属基体之间结合良好.采用反应火焰喷涂方法在45钢表面制备Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,分析了粉末团聚方式对涂层显微组织的影响,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能.结果表明:团聚粉末经过火焰喷涂获得Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,其显微硬度达到1 200HV0.1,具有良好的耐磨性能.     

溶胶-凝胶法45钢表面制备Al2O3陶瓷涂层及性能

采用溶胶-凝胶法在45钢表面制备了Al2O3陶瓷涂层,研究了通过化学镀Ni-P层为中间过渡层对45钢表面Al2O3陶瓷涂层性能的影响.通过压入法和划痕法研究了膜基结合强度,观察了复合涂层压痕和划痕形貌,通过扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层表面形貌进行了分析.结果表明,中间层与基体材料、Al2O3层与中间层结合良好,涂层均匀致密,表面显微硬度最大值为1030HV,压入法结果表明膜与45钢基体结合较好.     

活塞杆表面制备CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合的方法,在启闭机活塞杆用45钢表面制备了CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层。分析了该涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能和电化学性能等,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:涂层的孔隙率为0.57%,涂层的平均显微硬度达1332.3HV0.2,涂层结合强度均值达到63.7MPa,涂层的抗摩擦磨损性能是基体45钢的84.3倍,CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良的抗磨损性能。CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体的。利用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合制备的CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良好的应用前景。     

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.     

Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究

目的 研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律.方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理.结果 冷喷涂纯Al和Al-Zn复合涂层与Q345R钢基体的结合良好,界面处无明显的孔洞及裂纹.随着Zn含量的增加,复合涂层的致密度、硬度逐渐提高;纯Al和Al-20wt.％Zn复合涂层的界面结合强度相当,且失效断裂形式为典型的界面粘结断裂.随着添加元素Zn含量的增加,涂层与基体间的界面结合强度逐渐增大,Al-40wt.％Zn涂层的结合强度为35 MPa,且断裂方式由界面粘着断裂转变为以界面粘着断裂为主、涂层内部粘聚断裂为辅的复合失效模式.结论 以低温固态沉积为特点的冷喷涂技术可有效避免氧化、相变、热裂等高温导致的不利影响,在沉积过程中,随着添加元素Zn含量的增加,对涂层的夯实作用不断加强,提高了涂层的致密性,从而使涂层的力学性能得到改善.     

常压化学气相沉积SiO2涂层的制备及其性能研究

    以正硅酸乙酯(TEOS)为源物质,空气为载气和稀释气,采用常压化学气相沉积法(APCVD)在HP40钢表面制备了SiO₂涂层.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散能谱仪、D＼MAX-C型X射线衍射仪、显微硬度仪等,研究了SiO₂涂层的组织结构、表面形貌、物相组成和显微硬度;并用热震实验法和剥离实验法研究了涂层与HP40基体的结合强度.结果表明,所制备的SiO₂涂层厚度约为1 μm,由细小颗粒组成,颗粒比较均匀、大部分颗粒的粒径均在1 μm以下;涂层无明显孔隙,与基体的结合强度较高;其显微硬度明显高于HP40基体.     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

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.     

铸造烧结三元硼化物硬质合金-钢覆层材料

运用铸造烧结技术,在铸钢件表面制备生成了厚度约为3 mm~4 mm的Mo2FeB2硬质合金表面覆层材料。研究分析表明,硬质合金覆层中生成了大量弥散分布的三元硼化物陶瓷硬质相。利用SEM-EDS研究了硬质合金覆层的微观结构和元素分布,并研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布,发现硬质合金覆层与钢基体之间形成了一个具有一定厚度的过渡层,并且两相之间形成了良好的冶金结合。讨论了硬质合金覆层-钢基体之间界面层形成的机理。     

激光熔覆原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层的裂纹研究

用激光熔覆技术在45钢表面制备了不同成分配比的原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层,研究了涂层的残余应力分布和开裂行为.结果表明:裂纹源产生的部位主要是熔敷层中的硬质相央杂物、熔覆层中共晶团问显微孔和熔覆层与基材界面间的微孔洞.     

反应火焰喷涂Mo-FeB-Fe系金属陶瓷涂层的制备及性能

以Mo粉、FeB合金粉、Fe粉为原料,将混合粉末在900℃下真空热处理2h,破碎,过75μm筛制备喷涂喂料;采用反应火焰喷涂技术在Q235钢表面制备Mo2FeB2金属陶瓷涂层。将反应热喷涂制备的涂层在真空炉中1000℃下热处理5h,测试涂层的性能。结果表明：在室温球磨15h后粉体中有Fe2B生成,在900℃下烧结后破碎的喷涂粉末中有部分三元硼化物（Mo2FeB2）生成;涂层由占主体的Mo2FeB2和α-Fe相和少量Fe2O3、FeO相及气孔组成。在涂层和基体的结合面处,存在由高硬度涂层到低硬度钢基体的过渡区;涂层和基体的结合强度为32.73MPa,抗热震次数可以达到43次左右,耐磨性比钢基体提高5.28倍;涂层经过1000℃真空扩散热处理后,具有更加优异的力学性能。     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

导卫辊用RE-WC-钢结硬质合金覆层材料的组织与性能分析

采用WC粉＋1Cr18Mn8Ni5N和改进的电弧喷涂技术在45钢基体上制备RE-WC．钢基复合涂层．然后利用氩弧熔覆工艺对其涂层进行熔覆，并对其显微组织、显微硬度和相结构进行了分析。结果表明。获得了由弥散分布的强化相增强的熔覆层，强化相主要是WC／W2C；熔覆层与基体之间为冶金结合；熔覆层硬度可达750HV0．1以上。     

Cast-Bonding—a New Process for manufacturing Composite Wear Products

Abstract

A new process for producing composite products, consisting of a wear—or corrosion-resistant cladding alloy on a wrought steel substrate, is described. The cast-bonding process enables steel components of a wide range of geometries to be protected with heavy overlays of, for example, alloy white cast iron or cobalt-base material. Typical products include internally-clad pipe bends and fittings, composite valve seats and composite billet shear blades. The bond between the two materials forms primarily in the solid-state by diffusions processes following casting of the cladding alloy on to the preheated surface of the substrate. Apart from a very narrow band adjacent to the bond line, there is no dilution of the overlay material. Some degradation of the impact toughness of the substrate steel takes place in the near- bond regions on account of grain growth caused by the thermal cycle to which the steel is subjected during the cast-bonding process. The grain size is effectively refined however, and the impact properties are recovered, by a subsequent normalising treatment which also hardens alloy white cast iron overlays. Shear tests reveal that the strength of the bond is greater than that of the alloy white iron cladding, thereby giving confidence in the integrity of cast-bonded products.     

氩气保护下碳化钨对镍基合金熔覆层组织及耐磨性的影响

目的改善Q235钢板的耐磨性,以取代65Mn在振动筛筛板中的应用。方法采用电阻丝加热非真空熔覆技术,在氩气保护条件下于Q235钢表面制备碳化钨/镍基合金复合熔覆层。通过SEM和XRD观察分析熔覆层与基体的结合方式、碳化钨分布、熔覆层组织及相组成,通过硬度测试及磨损试验,分析碳化钨对熔覆层耐磨性的影响。结果熔覆层与钢基体达到冶金结合。熔覆层主要由奥氏体、碳化钨、碳化物及硼碳复合化合物等相组成,碳化钨弥散分布其中。当碳化钨用量为熔覆粉末总质量的35%时,熔覆层硬度为47.3HRC,磨损率为0.08 mg/m,约是钢基体耐磨性的5倍,65Mn耐磨性的4倍。结论采用氩气保护制备的碳化钨熔覆层与基体结合良好,提高了钢基体的耐磨性。     

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.