激光熔覆Y_2O_3-TiB增强钛基涂层摩擦磨损性能研究

采用激光熔覆快速非平衡合成法制备了原位反应合成Y_2O_3-TiB增强钛基复合材料。采用Y_2O_3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制得Y_2O_3-TiB/Ti复合涂层。采用形貌观察、硬度和摩擦磨损测试等方法研究了复合涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的硬度为基体材料的2~3倍,添加1%Y_2O_3的激光熔覆涂层硬度和摩擦磨损性较好。     

热丝激光熔覆17–4PH涂层组织与腐蚀磨损性能

目的 在低碳钢表面高效制备沉淀硬化马氏体不锈钢涂层,研究涂层在腐蚀磨损苛刻条件下耦合损伤行为。方法 采用热丝激光熔覆技术在20钢基材表面制备17–4PH马氏体不锈钢涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析涂层的相组成和显微组织,采用电化学腐蚀摩擦磨损试验仪对涂层的摩擦磨损、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)及腐蚀磨损耦合行为进行研究。结果 制备的涂层组织均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷,主要由马氏体相组成。熔覆区的平均硬度约为310HV0.1,约是基材硬度的1.5倍,自腐蚀电流密度为6.583×10^?8 A/cm²,具有优异的耐蚀性。在3.5%NaCl溶液中,随摩擦载荷的增加,涂层的开路电位下降,摩擦因数增大,自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,摩擦对腐蚀促进作用明显。结论 热材激光熔覆技术节能、高效,制备的17–4PH涂层结构致密、性能优异,可用于在腐蚀磨损苛刻环境下零部件的表面改性。     

熔覆电流对CoCrFeNiMo高熵合金涂层组织与耐磨性的影响

为了探索制备工艺对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用氩弧熔覆方法在Q235钢表面制备了等摩尔比CoCrFeNiMo高熵合金涂层.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等研究了涂层的组织形貌及物相,采用显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的硬度和耐磨性.结果 表明:采用氩弧熔覆方法能成功在Q235钢表面制备出厚度在2 mm以上的CoCrFeNiMo高熵合金涂层;靠近涂层顶部,熔覆电流对涂层的组织影响明显;随着熔覆电流的增加,涂层中上部过渡区组织由胞状晶向枝状晶和等轴晶转变,同时出现晶粒细化现象,BCC、FCC两相固溶体逐渐转变到BCC单相固溶体.随熔覆电流的增加,涂层的硬度和耐磨性均先升高后降低,涂层表层硬度最大,向基体方向呈下降趋势.当熔覆电流为200 A时,涂层的表层硬度最高,达626.7 HV0.2,约为Q235基体的4倍,其耐磨性也最好.涂层的磨损机制主要为粘着磨损,熔覆电流为200 A制备的涂层伴随有磨粒磨损.     

高铬铸钢激光熔覆NiAl涂层高温冲蚀性能

在高铬铸钢表面采用激光熔覆技术制备NiAl金属间化合物涂层,以提高电站锅炉高铬铸钢燃烧器喷嘴耐高温冲蚀性能．采用电子探针及高温冲蚀设备研究其组织及高温冲蚀性能．结果表明,高铬铸钢激光熔覆NiAI涂层成形良好,与基体呈冶金结合,涂层由NiAl金属间化合物和y。（FeNi）固溶体组成．熔覆层硬度达到450HV0．2以上,且过渡较为平缓．激光熔覆NiAl涂层的耐高温冲蚀磨损性能较高铬铸钢基体明显提高,冲蚀磨损机制为脆性剥落．     

激光熔覆和重熔制备Fe-Ni-B-Si-Nb系非晶纳米晶复合涂层

采用激光熔覆和重熔的方法在低碳钢CCS-B上制备Fe-Ni-Si-B-Nb系非晶纳米晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、EDAX能谱及透射电镜分析涂层的物相、组织结构,运用显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度分布、微观力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的组织由表面至基体分为非晶纳米晶复合区、熔覆层与基体,其中,复合区为Fe2B、γ-(Fe,Ni)多晶和非晶相的混合组织;涂层的最高显微硬度达到了1 369 HV;涂层的平均摩擦因数为0.275;涂层的主要磨损形式是磨粒磨损和粘着磨损,具有良好的摩擦磨损性能。     

Ti811合金表面激光熔覆涂层微观组织及性能研究

目的研究Ti811合金表面激光熔覆涂层的微观组织及磨损性能。方法利用激光熔覆技术,在Ti811合金表面激光熔覆原位合成了Ti C+Ti B2增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统地研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能,并利用二维点阵错配度理论对Ti C的细化机理进行分析。结果激光熔覆涂层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层生成物相主要由Ti C、Ti B2、Ti2Ni和γ-Ni组成,其中Ti C呈等轴枝晶状和花瓣状,Y2O3的(111)面与Ti C的(110)面之间的二维点阵错配度为6.813%,Y2O3作为Ti C的非均质形核核心为中等有效。熔覆层的平均显微硬度为913.93HV0.5,约为基体Ti811硬度的2.4倍。熔覆层摩擦系数稳定在0.45～0.52之间,磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。结论采用激光熔覆技术能够在Ti811合金表面成功制备Ni基复合增强涂层。熔覆层中Y2O3颗粒具有细晶强化、弥散强化、增加形核率的作用,熔覆层具有较高的显微硬度与良好的耐磨损性能。     

Ti-6Al-4V表面电子束熔覆(Ti,W)C1-x复合涂层的形成及摩擦性能

通过高能电子束熔覆技术,利用WC-10Co粉末在Ti-6Al-4V (TC4)合金表面制备了(Ti, W)C_(1-x)复合涂层。采用SEM、EPMA和XRD等手段对不同熔覆电流下复合涂层的显微组织和相组成进行了分析,讨论了各相的形成机理;采用显微硬度计和球盘摩擦实验设备对复合涂层的显微硬度和摩擦性能进行分析,讨论了不同熔覆电流下复合涂层的摩擦机理。结果表明,3种复合涂层中WC粉末均全部分解,涂层由α-Ti、β-Ti、树枝状和块状(Ti, W)C_(1-x)及少量W组成。复合涂层厚度为400～600μm,涂层与基体结合性良好。与基体相比,(Ti, W)C_(1-x)复合涂层的平均硬度和耐磨性提高2～3倍且随熔覆电流增加而降低,在熔覆电流为12 mA时,表面显微硬度最高为860 HV;熔覆电流为12和15 m A时摩擦机理分别为轻微磨粒磨损和严重的磨粒磨损,而18 mA时还伴随着少量疲劳磨损。     

钛合金表面激光熔覆AlCoCrFeMoVTi高熵合金涂层的摩擦磨损和高温抗氧化性能

为提高钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了近等原子比的AlCoCrFeMoVTi高熵合金(HEA)涂层。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析了涂层的物相组成和显微组织;利用HDX-1000维氏硬度仪测试了熔覆层显微硬度;通过UMT-3摩擦磨损试验机和GSL-1400X型管式电阻炉分别测试了HEA涂层的摩擦磨损性能和高温抗氧化性能。结果表明,HEA涂层主要由面心立方(fcc)、体心立方(bcc)二元共晶相组成;HEA涂层最高显微硬度HV0.2为10 990 MPa,是基体TC4的3.29倍;涂层摩擦系数为0.31,磨损体积为1.79×10~(-4)mm~3,分别为基体的59.62%和12.01%;在800℃恒温下氧化50h后,HEA涂层的氧化增重为1.49 mg,仅为基体的16.37%。激光熔覆高熵合金AlCoCrFeMoVTi涂层能显著改善Ti6Al4V钛合金的摩擦磨损和高温抗氧化性能。     

35CrMnSi 表面氩弧熔覆原位自 生 TiC 复合涂层的组织及耐磨性

目的提高截齿的耐磨性,延长其使用寿命。方法利用氩弧熔覆技术在35CrMnSi钢表面制备TiC增强镍基复合涂层,分析涂层的显微组织和物相组成,测试涂层在室温下的显微硬度和耐磨性,并分析磨损机制。结果氩弧熔覆涂层的显微组织致密均匀,涂层与基体呈冶金结合,主要由TiC,γ-Ni,M23C6等物相组成。TiC颗粒呈块状,尺寸为1~2μm,弥散分布在涂层中。涂层硬度和耐磨性与(Ti+C)含量有关,熔覆粉末中(Ti+C)质量分数为20%时,涂层最高硬度可达1190HV,耐磨性达到基体的7.5倍。结论熔覆涂层的显微硬度较基体有显著提高。在室温冲击载荷作用下,熔覆涂层的主要磨损机制为显微切削磨损,可大大提高基体材料的耐磨性能。     

Laser Cladding Fe-Cr-Si-P Amorphous Coatings on 304L Stainless

采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面制备了Fe-Cr-Si-P非晶复合涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试系统和摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、相组成、耐蚀及耐磨等性能。研究结果表明,激光熔覆层组织主要由表层"梅花"形树枝晶区,中心非晶区和树枝晶结合区组成,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层中除了非晶相外,还有少量Fe3P和Fe2Si等金属间化合物相。涂层的硬度HV0.2约为8000 MPa,是基体硬度的4倍;腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流密度icorr分别为–449.3 mV和–4.34μA/cm2;在100 N载荷下摩擦系数仅为0.076,具有较好的综合性能。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

H13钢的铁基和钴基熔覆层组织与耐磨性

采用激光熔覆技术在AISI H13 热作模具钢表面分别制备了铁基熔覆层、钴基熔覆层. 借助金相显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计和高温摩擦磨损试验机,对比分析了两种熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性. 采用马弗炉进行加热600 ℃,保温1 h,反复4 次,并测得红硬性硬度. 结果表明,基材、铁基、钴基熔覆层硬度分别为HRC 47,HRC 52,HRC 48. 基材和铁基熔覆层的红硬性硬度有所下降,而钴基熔覆层的红硬性硬度提升. 钴基熔覆层磨损失重量和摩擦系数皆最小. 基材、铁基熔覆层、钴基熔覆层的磨损机理分别是以磨粒磨损、粘着磨损以及粘着磨损和磨粒磨损为主.     

活性剂 SiO2 对氩弧熔覆钴基硼化物层组织及耐磨性的影响

目的证明活性剂SiO2的加入能够改善钴基硼化物层的宏观形貌、硬度、耐磨损性能、微观组织结构及物相组成。方法以Q235钢为母材,Co60和B4C为熔覆材料,SiO2为活性剂,利用活性氩弧熔覆技术制备B4C质量分数为8%的钴基硼化物复合涂层。分析活性剂SiO2的加入对熔覆层截面尺寸的影响,并测定熔覆层的硬度,分析熔覆层的微观结构及相组成。通过磨损试验,对比分析基体、常规熔覆层及活性熔覆层的耐磨损性能。结果添加活性剂后,熔覆层的微观组织结构发生了改变,生成的物相增多。物相分析表明,常规熔覆层含有Co2B,Mn2B,Cr B2等相,活性熔覆层中除此之外,还含有W3Co B3,Cr3B4,Cr3C2,Co2SiO4等新相。活性熔覆层的硬度为常规熔覆层的1.13倍,耐磨粒磨损、粘着磨损、冲蚀磨损性能分别为常规熔覆层的1.57,1.37,1.49倍。结论添加活性剂SiO2后,熔覆层与基体结合更好,微观组织得到细化和均匀化,硬度和耐磨损性能都得到提高。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

Characteristics of Tribaloy T-800 and T-900 coatings on steel substrates by laser cladding

CoMoCrSi alloys, mostly known as Tribaloy® family, combine well-known outstanding properties in terms of wear and corrosion resistance as well as in terms of mechanical strength. Compared to other wear resistant alloys, their performance is due to the presence of hard Laves phases rather than intermetallic carbides. Among the Tribaloy family, the T-800 alloy offers the best performance as a result of a higher amount of primary Laves phases. However, as a consequence of the brittle nature of these hard phases, the deposited alloy may present a relatively low resistance to crack initiation and propagation, particularly in laser cladding processing where thermal stresses are significant. A reduction in the volume fraction of these hard phase may be achieved by replacing some of the Laves phase components in the alloy (Co, Mo, Si) by Ni (T-900 alloy). Alternatively, it has been suggested that the addition of Fe could also lead to a significant reduction. The Fe addition can easily be accomplished in laser cladding process by dilution of the T-800 coating with the steel substrate. In this work a comparative study of microstructure, hardness and cracking susceptibility of low and high diluted T-800 and T900 coatings deposited by laser cladding is presented. A lower cracking ratio is obtained for the T-900 coatings at the cost of a lower hardness and wear resistance. No noticeable effect on the cracking susceptibility of the T-800 is found due to dilution with the substrate. However a change in its microstructure is observed giving superior hardness and wear resistance.     

Microstructure and wear resistance of Fe-based and Co-based coating of AISI H13

Fe-based and Co-based cladding layers were prepared on the surface of AISI H13 hot die steel by laser cladding technology. The microstructure, hardness and abrasion resistance of the two cladding layers were studied by means of optical microscope, scanning electron microscope, rockwell hardness tester, and high temperature friction and wear tester. Also, the red hardness of the cladding layers was measured, after holding the layers at 600 ℃ for 1 hour by muffle furnace and repeated 4 times. The rockwell hardness values of the substrate, the Fe-based and the Co-based alloy coating measured were HRC 47, HRC 52 and HRC 48, respectively. The red hardness values of the substrate and the Fe-based cladding layer were decreased, while that of the Co-based cladding layer was increased. The Co-based cladding layer has the minimal wear loss weight and friction coefficient among them. The wear mechanisms of the substrate, the Fe-based layer and the Cobased layer attribute mainly to abrasive wear, adhesion wear, and both of them, respectively.     

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。     

电火花沉积Invar/非晶复合涂层的组织与性能

采用电火花沉积技术在45Mn2钢基材表面沉积了Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、摩擦磨损试验仪和电化学工作站等分析了沉积层的组织结构、摩擦磨损和电化学腐蚀性能。结果表明,制备的涂层致密、均匀,与基材呈冶金结合。采用Invar合金打底,获得了约60 μm厚度的无显著裂纹Invar/非晶/Invar涂层。Invar涂层为FCC固溶体结构,Invar/非晶和Invar/非晶/Invar涂层为非晶/固溶体复相结构。Invar、Invar/非晶和Invar/非晶/Invar沉积层的平均硬度分别为176.6、 757.7和772.8 HV0.1,摩擦因数分别为0.44、0.21和0.19。提高沉积层非晶含量可提高硬度,降低摩擦因数,提高耐磨性。沉积层在3.5%NaCl溶液中没有明显的钝化现象,Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层的自腐蚀电位分别为-0.74、 -0.54、-0.34和-0.31 V,自腐蚀电流密度分别为7.08、5.15、3.78和3.11 μA·cm^-2。电火花沉积的Invar/非晶/Invar涂层致密、均匀、无裂纹,可极大提高45Mn2钢基体表面的耐磨及耐蚀性能。     

电火花沉积工艺及沉积层性能的研究

为了研究电火花沉积工艺对沉积层组织结构及沉积层性能的影响,改善电火花沉积层的表面质量.采用新型电火花沉积设备,以YG8电极材料,H13(4Cr5MoSiV)钢为基体材料进行了沉积实验.通过工艺实验,研究了沉积时间、沉积功率、沉积电压、沉积频率和沉积气氛对沉积层的影响规律,用X射线衍射仪分析了沉积层的组织结构,通过硬度实验和抗磨损实验测定了沉积层的纤维硬度和抗磨损性能.试验表明,电火花沉积工艺对沉积层的组织结构和沉积层性能有影响,沉积层内的白亮层含有大量复杂化合物,具有高的纤维硬度和高的耐磨性.     

原位生成 WC-B4C 增强镍基激光熔覆层及其性能研究

目的通过激光熔覆技术,在Q235钢表面原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层。方法以WO3,B2O3,C和Ni60混合粉末为预涂原料,采用激光熔覆技术原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析,研究其摩擦磨损性能。结果采用合适的工艺参数,通过原位生成WC-B4C形成的增强镍基涂层形貌良好,与基材呈现较好的冶金结合。熔覆层平均硬度1200HV0.3,摩擦磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3。结论熔覆层硬度较高,耐磨性很好。大量原位生成的WC-B4C增强相及其均匀分布是熔覆层硬度和耐磨性提高的原因。