超声振幅对激光熔覆WC/IN718复合涂层组织及性能的影响

目的 研究超声振幅对激光熔覆WC陶瓷颗粒在熔池凝固过程中流动特性的影响，在IN718镍基高温合金表面制备出硬度高和高温耐磨性良好的WC/IN718金属基陶瓷涂层。方法 采用VHX-1000型超景深显微镜，观察不同超声振幅作用下WC陶瓷颗粒在复合涂层横截面的分布规律；借助于光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等设备，表征不同超声振幅下复合涂层显微组织与物相组成；采用显微硬度仪和旋转式高温摩擦磨损试验机，研究不同超声振幅下复合涂层的显微硬度和高温耐磨性能。结果 当超声振幅为22 μm时，复合涂层平均显微硬度最大（562HV0.2），相对未施加超声的复合涂层提高了49.9%，抗高温摩擦系数（0.4）相对未施加超声的复合涂层（0.6）降低了67.0%。复合涂层的磨损机制为氧化磨损和轻微的磨粒磨损。结论 由于超声场对激光熔覆过程的声流强化效应和空化效应的影响，促使WC陶瓷颗粒在熔池中逐渐上浮，消除了熔池底部WC颗粒的沉积效应。超声场的热效应使WC颗粒在熔池中的溶解率有所增加，复合涂层的稀释率也相应得到提高。施加超声场的复合涂层的平均显微硬度和高温耐磨性得到明显提升。     

WC涂层对40Cr密封体材料抗磨损性能的影响

密封体材料在服役工况下易因磨损、腐蚀损伤而导致密封失效。采用在密封体表面制备耐磨涂层的方法可有效提高密封体的耐磨性能。本研究选用40Cr钢为密封体基体材料,WC陶瓷和Ni60+WC陶瓷为涂层材料,采用等离子喷涂的方法制备涂层材料,测试了涂层厚度、硬度,分析了涂层与基体材料的界面结合特性,对基体材料和涂层材料进行了两体磨损试验,分析了试验材料的磨损机理。研究结果表明:WC涂层和Ni60+WC涂层表面硬度高,涂层厚度均超过1 000μm,且与基体间结合良好;与基体40Cr相比较,两种涂层在销盘磨损试验中因高硬度WC陶瓷的存在表现出良好的耐磨性,WC涂层磨损抗力是40Cr基体的1.9倍,Ni60+WC涂层磨损抗力是40Cr基体的2.5倍,且Ni60+WC涂层因含金属Ni致使涂层脆性降低,耐磨性最优。     

宽带激光重熔WC-Co陶瓷涂层组织与摩擦磨损性能

对热喷涂WC-Co陶瓷涂层材料进行了宽带激光重熔试验,分析了熔覆层组织和物相组成,测试了熔覆层的硬度分布和摩擦磨损性能,分析了工艺参数对涂层物相,硬度的影响.结果表明,重熔后的熔覆层主要由WC、C、Cw,、Co6W6C、CCo2W4等构成.在重熔的过程中,WC有不同程度的分解,功率越大,WC分解越严重.适当控制激光功率至关重要.较大的扫描速度对提高熔覆层的硬度有一定的作用.热喷涂的WC-Co陶瓷涂层材料经宽带激光重熔能够得到结合良好的激光重熔层,基体与结合强度增强,孔隙率明显减少,涂层的致密程度和硬度提高,同时,耐磨性能也得到增强.磨损试验表明在干滑动摩擦下,WC-Co涂层的主要磨损机制为WC颗粒的磨粒磨损.     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

激光熔覆FeCrNiMo-WC复合涂层的组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了WC陶瓷颗粒增强FeCrNiMo-WC多主元合金复合涂层。通过相组成分析、显微结构表征、力学性能测试和摩擦磨损实验等研究了WC含量对涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：涂层主要物相除了FCC+WC以外，还存在网状的共晶组织，由FCC与M₆C碳化物相呈层片状交替分布，片层间距约100 nm;随着WC含量的增加，共晶组织体积分数增加，涂层逐渐形成共晶组织+WC陶瓷颗粒的微观组织结构；WC陶瓷颗粒的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性，当WC含量为40 mass%时，涂层硬度为55.9 HRC,此时涂层耐磨性能最好，最小体积磨损率为2.17×10^-5 mm³/(N·m)。涂层中大颗粒WC以及软硬交替的FCC+M₆C共晶体，协同提高了涂层的硬度和强韧性。同时M₆C相具有减磨作用，使得涂层摩擦系数逐渐降低，磨损失效形式由粘着磨损向磨粒磨损过渡。     

激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

目的改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织,增强其耐磨性能,并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层,利用附带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度,利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构,经过激光重熔处理后,其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失,且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶,熔覆区的底部组织为胞状晶,涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶,涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W_2C、M_(23)C_6及Ni_6BSi_2等高硬度化合物的弥散强化作用,使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25℃下的磨损亚表层最完好,在400℃时出现了微裂纹。结论重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷,得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理,在25℃下表现出最好的耐磨性能。     

激光熔覆制备WC/Ni-Al基复合涂层高温稳定性研究

在不锈钢基材上通过激光熔覆Ni-Cr-Al-Co-Mo-W-Nb-Ti-C) WC粉末制备出WC陶瓷颗粒增强Ni-Al基复合涂层,并将试样在1 000℃高温大气氛围内保温50h.利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计对涂层高温时效前后的组织、相成分、硬度进行了对比分析和测试.结果显示激光熔覆WC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层经1 000℃×50h时效后,涂层与基材之间没有出现裂纹、孔洞等缺陷,保持着良好的冶金结合.激光熔覆18wt%WC增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层具有良好的高温稳定性;激光熔覆28wt%WC增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层显微硬度也没有出现明显降低的现象,但合金元素出现了贫化现象.     

稀土对激光熔覆WC／Ni-P涂层微磨料磨损性能的影响

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了WC/NNi-P复合椽层．在Plint TE-66微磨料磨损试验机上进行了磨损试验，研兜了不同稀土含量(CeO2)以及不同粒度WC粉末对涂层熔覆性能、硬度和磨损性能的影响。研究结果表明：稀土的适当加入船移使熔覆时熔体的流动性显著提高．使其气孔率降低，表面平整，能显著提高熔覆层的熔覆性能。随稀土含量增加，涂层组织细化；WC颗粒的加入提高了涂层的显微硬度和耐磨性。在微磨料磨损过程中馀层表面Ni-P基质优先于WC颗粒被磨去，导致WC颗粒从基质中凸起，最后WC颗粒失去基质支撑在磨料的作用下从涂层中脱落。     

TA2纯钛表面激光熔覆WC7Co/TC4复合涂层的组织演变特性

选用抗氧化性和韧性良好的WC7Co陶瓷颗粒作为增强相,利用激光熔覆的方法在TA2纯钛表面制备WC7Co/TC4复合耐磨涂层,借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计,分析表征复合涂层显微组织特征、WC7Co陶瓷颗粒界面反应行为以及复合涂层中相的演变规律。结果表明:根据激光熔覆过程中WC7Co颗粒的演变状态,复合涂层中存在2种典型显微组织,分别为未分解WC7Co颗粒强化组织和WC7Co分解后与Ti反应生成的W、TiC和Ti的共晶组织;复合涂层中WC7Co颗粒与TC4基质结合界面形成了2～3μm的反应层,反应生成物主要为W和TiC;复合涂层中的物相主要为Ti固溶体、W单质及TiC、VC、Co_3W_3C、W_2C等化合物。     

WC颗粒对激光熔覆FeCoCrNiCu高熵合金涂层组织与硬度的影响

采用CO2横流激光器制备添加WC颗粒的FeCoCrNiCu高熵合金涂层,研究WC含量对涂层的组织结构及硬度的影响.结果表明:不同WC含量的高熵合金涂层均由简单的面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)两相组成.随着WC含量的提高,涂层中FCC相含量不断减少,BCC相含量不断增加.WC颗粒在激光熔覆过程中发生溶解并完全溶入FCC相和BCC相中,并未引起复杂碳化物相的生成.不同WC含量的涂层均为树枝晶组织.激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制枝晶和枝晶间的成分偏聚.WC含量的提高使枝晶细化,硬度提高.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

电沉积制备镍基复合镀层的研究进展

金属-陶瓷复合镀层可以显著改善的硬度、致密性、耐蚀性、耐磨性以及抗高温氧化性能等可显著得到改善,应用范围广泛。综述了影响复合镀层性能的几大因素,重点介绍了增强相粒子粒径、表面活性剂类型、制备镀层的沉积方式以及第二相颗粒种类对电沉积复合镀层性能的影响。陶瓷颗粒尺寸影响复合镀层的性能,细小颗粒对镍基复合镀层具有细晶强化作用,微米级陶瓷颗粒能够大大改善Ni基复合镀层的力学性能。超细纳米陶瓷颗粒作为增强相,可以显著提高复合镀层的耐蚀性,添加纳米颗粒的复合镀层的显微硬度优于添加微米颗粒复合镀层。非离子表面活性剂能提高第二相颗粒在镀层中的复合量及在镀液中的分散性,有利于获得高硬度的复合镀层,进而提高整个镀层的耐磨性和耐蚀性。超声波-脉冲电沉积法得到的复合镀层形貌更平整,晶粒更细小,结构更致密,且得到的复合镀层硬度更高,耐磨性、耐蚀性更好。与SiC复合镀层相比,SiO_2复合镀层具有更好的耐蚀性和抗氧化性。最后,分析展望了颗粒增强镍基复合材料的应用前景及未来研究的重点。     

钛合金激光熔覆TiB-TiC增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层的组织和耐磨性（英文）

以Ti＋Ni＋B4C粉末混合物为原料,利用激光熔覆技术在TA15钛合金基材表面制得TiB-TiC共同增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层。采用OM、SEM、XRD、EDS及AFM等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,测试涂层的室温干滑动磨损性能。结果表明,激光熔覆TiB-TiC增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层熔覆具有独特的显微组织,菊花状的TiB-TiC共晶均匀分布在TiNi-Ti2Ni双相金属间化合物基体中。由于高硬、高耐磨TiB-TiC陶瓷相与高韧性TiNi-Ti2Ni双相金属间化合物基体的共同配合,激光熔覆涂层表现出优异的耐磨性。     

Q235钢表面热镀铝微弧氧化陶瓷层的性能

通过热浸镀铝后进行微弧氧化的方法在Q235钢表面获得一层陶瓷层,测定了微弧氧化陶瓷层的耐蚀性、耐磨性及硬度。结果表明无论是在NaCl溶液还是在海水中,陶瓷层的耐蚀性均优于热浸镀铝层。热浸镀铝层与陶瓷层都在10%NaCl溶液中的耐蚀性最差。陶瓷层的耐磨性显著优于经840℃淬火 150℃回火的45#钢,当摩擦延长米为70m时,陶瓷层的耐磨性提高了2倍多。陶瓷层的硬度比基体提高了约10倍。     

激光熔覆Ni基微-纳米WC金属陶瓷涂层组织及干滑动磨损性能

在45钢表面进行添加微一纳米WC颗粒的镍基自熔粉末激光熔覆处理.得到不同Ni基WC合金涂层.对熔覆层进行显微组织观察、硬度测定以及室温千摩擦磨损试验.结果表明,纳米品WC的加入能改善涂层的耐磨性能,在本试验条件下,当添加的纳米级WC和微米级WC各为15%时.涂层耐磨性能最佳;但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。     

料浆法Si0，基陶瓷涂层制备及性能研究

为了提高1Cr18Ni9钢基体的耐蚀性和耐磨性,扩大其在工业中的应用范围,采用料浆法在不锈钢基体上制备具有保护性的SiO2基陶瓷涂层.并对涂层进行相结构及显微组织分析,结果表明:涂层与基体结合良好,且涂层中有新相生成.腐蚀试验和磨损试验证明,采用本工艺在1Cr18Ni9钢表面涂覆陶瓷层能大幅度提高基体的耐蚀性和耐磨性,对生产实践有一定的指导意义.     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

镍基合金表面激光熔覆钴基合金涂层的耐磨性能

为了提高涡轮叶尖端部的耐磨性能,以钴基合金粉末为涂层原材料,利用CO2激光器,在镍基合金表面上熔覆了优质耐磨涂层.采用销盘式摩擦磨损试验机进行了镍基合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损试验.试验结果表明,镍基合金的平均摩擦系数为0.48,钴基合金涂层的平均摩擦系数为0.30,钴基合金涂层的平均磨损量低于镍基合金材料,说明钴基合金涂层具有较高的耐磨性.     

铝合金陶瓷涂层的研究进展

铝合金具有密度小、质量轻、成形加工性好等诸多特点,逐渐成为汽车、摩托车轻量化和节约能源的理想材料,但铝合金硬度低、耐磨性差的缺点,制约了它在一些重要零部件上的应用.铝合金表面陶瓷化技术使其与陶瓷材料互相复合,取长补短,使得铝合金表面性能得到了一定程度的提高.综述了铝合金陶瓷涂层技术的研究现状,介绍了制备涂层的主要工艺方法,技术特点,主要包括热喷涂法、激光熔覆、阳极氧化、溶胶-凝胶等,并展望了铝合金陶瓷涂层技术的发展趋势.