原位合成Al_3Ti颗粒增强铝基复合涂层(英文)

以直径200μm、纯度99.5%的钛丝丝网为反应源,通过熔渗-原位反应法制备一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。差热分析结果表明,在890°C下,Ti丝和Al熔体间发生反应。采用XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行表征。结果表明:当保温时间为20min时,钛丝反应完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体显微硬度的4.5倍;在载荷10N的干滑动磨损条件下,与没有增强的Al基体相比较,保温20min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB2增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB2组成,TiC颗粒和TiB2颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB2颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

熔渗反应合成铝基表面Al_3Ti/Al复合涂层

采用Al-Ti体系,通过熔渗结合原位反应法制备出Al基表面Al_3Ti/Al复合涂层,研究了涂层的微观结构、相组成、过渡层形貌及显微硬度分布。结果表明:熔渗温度由700℃增加至800℃,涂层中Al_3Ti颗粒长大,分布更加均匀,形状由近球形转变为短棒状,同时有少量Al_3Ti相扩散至Al基体内部形成粗针状形貌。不同熔渗温度下,Al_3Ti/Al复合涂层和Al基体在界面处均形成良好的冶金结合。Al∶Ti摩尔比为5∶1时,涂层中Al_3Ti颗粒数量较多,团聚现象严重,涂层致密度较低;随着Al∶Ti摩尔比增加到7∶1,Al_3Ti颗粒数量减少,尺寸减小至5～8μm,分布更加均匀,涂层致密度显著增加。不同成分复合涂层硬度均显著高于基体,并随Al_3Ti含量增加而升高,最高可达180 HV,为Al基体硬度的3.9倍。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

ZL104合金氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及耐磨性

以Al粉、Ti粉和C粉为原料,利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiC增强Al基复合材料层,借助扫描电镜、X射线衍射仪对复合涂层的组织进行了分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对复合涂层性能进行了测试。结果表明,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;TiC颗粒呈球状分布,颗粒尺寸约为1.5μm,均弥散分布于熔敷层中。熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;复合涂层的显微硬度可达660 HV0.2,涂层耐磨性较基体提高近7倍。     

钢表面激光熔覆Ti-Al球磨粉合成复合涂层

为提高钢的表面硬度及耐腐蚀性,选用钛,铝机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆试验,使钛,铝发生反应并制备Ti-Al金属间化合物复合涂层.综合运用DTA、XRD和SEM分析方法对激光熔覆涂层的成分与组织进行分析,并对复合涂层的硬度及耐腐蚀性进行测试.结果表明,机械球磨可使粉体细化,涂层与基体形成了冶金结合,涂层由Al3Ti,Al3Fe,Fe,Al N和Fe O组成,同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及优良的耐腐蚀性能.当激光功率为1000 W,扫描速度为600 mm/min时,复合涂层同时获得最高显微硬度和耐腐蚀阻抗值,分别为949.5HV和600 kΩ.     

Ti6Al4V表面激光熔覆原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料及摩擦磨损性能

以Ti,Cr3C2混合粉末作为预置合金涂层,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,实验结果表明,采用合适的合金粉末成分和激光辐照能量密度,可以获得增强相TiC弥散分布的钛基复合材料熔覆层,熔覆层结晶致密,且与复合材料基体润湿性良好,熔覆层复合材料的基体组织随预置合金粉末成分的改变而变化,摩擦磨损实验结果表明,原位自生TiC/Ti复合材料熔覆层可明显改善Ti6Al4V合金的表面硬度和摩擦磨损性能。     

感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层的结构特征与纳米力学性能

以钛和石墨为原料,采用预置粉末结合高频感应加热熔化的方法在Ti6Al4V基体表面制备了原位自生TiC增强Ti基复合涂层,研究了涂层微观结构、物相构成、纳米力学性能及显微硬度。结果表明,感应熔覆钛基复合涂层表面平整,内部无裂纹和孔隙,与基体形成了冶金结合;熔覆过程中Ti与石墨充分反应生成TiC增强相,涂层基质相由α-Ti和少量β-Ti构成;TiC在涂层内分布均匀,其纳米压痕硬度和弹性模量高达22和280 GPa,较Ti6Al4V基体分别提高18和130 GPa,因此使复合涂层具有较高的硬度。     

激光熔覆原位合成TiC/Al陶瓷基复合涂层增强Ti6Al4V研究

采用Ti-C-Al体系激光点火自蔓延合成TiC/Al材料的同时,在Ti6Al4V钛合金表面形成均匀厚度的涂层。实验所用设备为2kWNd:YAG脉冲固体激光器;原料中钛碳原子比1:1,铝含量范围10%~40%(质量分数)。原料中的铝含量对原位合成的TiC颗粒形态和大小影响较大,通过实验确定了原料中合适的铝含量。利用扫描电镜对涂层与基体结合界面微观结构进行表征,测试涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,涂层和基体有良好的冶金结合;TiC颗粒在涂层表面处主要以树枝晶状存在,而在涂层与基体连接处主要为近球状晶粒;涂层显微硬度可达到8000MPa(HV0.5),约为基材的2~3倍。     

多种氧化物原位反应制备的Al2O3/Al复合材料

提出了多种氧化物与Al原位反应制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料的新方法，并通过3种反应体系CuO／Al，(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al制备了3种铝基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析。对复合材料的显微组织、硬度和力学性能进行了分析和研究。结果表明，多种氧化物与Al的原位反应能发生并自动进行下去，其反应状况良好。(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al原位反应所获得的增强相颗粒分别是Al2O3和Al2O3 Al3Ti，增强相颗粒在复合材料中均匀分布，并且其所制得的复合材料的硬度与力学性能明显好于单一氧化物CuO所制得的复合材料。     

Al/Si比例对TC4合金表面激光熔覆Ti-Al-Si涂层组织与摩擦性能的影响

以不同Al/Si比例的Ti-Al-Si复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备Ti-Al-Si涂层,研究了Al/Si比例对涂层物相、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,单道熔覆的涂层中没有发现明显的裂纹及气孔,涂层与基体之间呈现良好的冶金结合。不同Al/Si比例涂层中组织均以熔断的枝晶为主,枝晶的成分主要为α-Ti,增强相为板条状的Ti₅Si₃及Ti₇Al₅Si₁₂,枝晶间主要是TiAl、Ti₃Al、TiAl₃金属间化合物。Si元素含量越高,涂层中原位生成的增强相的含量越多,涂层的显微硬度也比较高,最高可达1194 HV0.1,约为基体的4.1倍,但增强相过多会使涂层的脆性增加,耐磨性降低。Al元素含量较多时,组织细化效果明显,增强相对硬度和耐磨性能的影响比晶粒细化的作用更强。     

激光熔敷NiTi/Ni3Ti金属间化合物复合材料涂层组织及耐磨性

以Ni79Ti21（wt％）合金粉末为原料，采用同步送粉激光熔敷技术在BT20钛合金表面制备出NiTi／Ni3Ti金属间化合物复合材料涂层，分析了该涂层的显微组织，测试了该涂层的室温干滑动磨损性能。结果表明，激光熔敷涂层组织均匀致密，与基材呈良好的冶金结合，具有优良的抗滑动磨损性能。     

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.     

等离子熔覆TiC/Fe-Cr金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、高碳铬铁粉、硼铁粉、硅铁粉等为原料,利用等离子熔覆技术在Q235钢表面原位反应合成了与基材冶金结合Ti/Fe-Cr金属陶瓷复合涂层.利用SEM,XRD和EDS等分析了涂层的显微组织,并在室温于滑动磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能.结果表明,涂层组织由TiC相、初生相Cr7C3、共晶(Cr,Fe)7C3和奥氏体...     

钛合金表面氩弧熔覆TiC增强复合涂层组织与性能分析

把石墨粉末预涂在钛合金表面上，利用氩弧熔覆技术成功制备出原位自生TiC增强的金属基复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪分析了熔覆涂层的显微组织，探讨了增强相TiC的生成机制；利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机考察了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明，氩弧熔覆涂层组织均匀致密，原位自生TiC呈树枝晶和细碎的条状均匀地分布于整个涂层中；由TiC增强的复合涂层明显地改善了钛合金的表面硬度．平均硬度约为700HV0．2且沿层深方向呈梯度分布；涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性明显优于基体，约为钛合金的10．5倍．     

电刷镀镍基Al2O3复合镀层组织和性能的研究

应用复合电刷镀技术制备了含有Al2O3陶瓷颗粒的镍基复合镀层,对复合镀层表面形貌进行了研究,对镀层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试,并分析了Al2O3对镀层磨损性能的影响.结果表明,细小的Al2O3陶瓷颗粒复合镀层较快速单一镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性.     

激光熔敷Ti5Si3／NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与耐磨性

以Ti14Si6Ni80合金粉末为原料，利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制得以金属硅化物Ti5Si3为增强相、以金属间化合物NiTi为基体的快速凝固金属间化合物复合材料涂层，分析了该涂层的显微组织，在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性。研究结果表明，涂层硬度高、组织致密、与基材之间为完全冶金结合，在干滑动磨损试验条件下具有较好的耐磨性。涂层具有优异耐磨性的主要原因是作为耐磨增强相的金属硅化物Ti5Si3具有高硬高耐磨的特性，在涂层中起到了抗磨骨干作用，同时作为涂层基体的金属间化合物NiTi由于具有极强的原子结合键及应力诱发马氏体相变特性，本身具有优异的耐磨性，在摩擦过程中对耐磨增强相Ti5Si3起到了强力支撑作用。     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。