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。     

热处理对TA2合金表面激光熔覆Ti2SC/TiS涂层组织和力学性能的影响

目的对激光熔覆自润滑耐磨涂层进行热处理,获得具有较好摩擦学性能的复合涂层。方法采用激光熔覆技术在TA2合金表面熔覆40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2复合粉末制备自润滑耐磨复合涂层。将涂层置于500℃真空中分别保温1、2 h,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及原子力显微镜(AFM)系统地分析了热处理前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果未经过热处理和经过热处理涂层的主要物相均为α-Ti、(Ti,W)C_(1-x)、TiC、Ti_2SC和TiS。相比未经热处理涂层的显微硬度(1049.8 HV_(0.5)),经过热处理1 h和2 h涂层的显微硬度(1143.3 HV_(0.5)和1162.7 HV_(0.5))有所上升。热处理1 h和2 h涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.29和6.66×10~(-5) mm~3/(N·m)以及0.29和5.65×10~(-5) mm~3/(N·m),比未热处理涂层(0.32和18.92×10~(-5) mm~3/(N·m))的耐磨减摩性能有所提升。经过热处理1 h和2 h涂层的磨损机理均主要表现为磨粒磨损,未经热处理涂层的磨损机理主要为塑性变形和粘着磨损。结论相比未经热处理的涂层,经过热处理1 h和2 h的涂层显微硬度有所升高,摩擦学性能得到提升,但在两种热处理时间条件下,涂层显微硬度和摩擦学性能变化较小。     

钛合金激光熔覆NiCr/Cr3C2-20%WS2涂层的耐磨性

为提高Ti6Al4V钛合金的耐磨性能,以NiCr/Cr3C2-20%WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面原位合成自润滑耐磨复合涂层,系统地分析了涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦学性能和对偶件的磨损形貌。结果表明：对比激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层(其显微硬度为1167 HV0.5),添加20%WS2后复合涂层的硬度(1076 HV0.5)略有下降,但由于Ti2SC和CrS自润滑相的产生,涂层的耐磨减摩性能明显提高,同时Si3N4对磨球的磨损表面光滑,无明显塑性变形,显示出NiCr/Cr3C2-20%WS2复合涂层具有良好的自润滑耐磨性能。     

Ti_3SiC_2含量对激光熔覆自润滑涂层组织及性能的影响

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Ti_3Si C_2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:不同Ti_3Si C_2含量的涂层主要由TiC、TiB_2、Ti_5Si_3、Ti_3SiC_2、γ-Ni基体等物相组成,涂层组织分布致密均匀;涂层的显微硬度显著提高主要归功于TiC、TiB_2硬质相的存在,当Ti_3SiC_2含量为7.5%时显微硬度最高,为1150 HV0.2;当Ti_3SiC_2含量为10%时,摩擦因数稳定在0.26~0.30,磨损量最小为1.2 mg。     

添加固体润滑剂WS_2的钛合金激光熔覆高温耐磨复合涂层组织与耐磨性

为提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C与γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300℃、600℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C复合涂层主要由硬质相Ti C和γ-Ni Cr Al Ti固溶体组成;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层主要是由硬质Ti C和Ti WC2为耐磨增强相、γ-Ni Cr Al Ti为增韧相、Ti2CS和Cr S金属硫化物为自润滑相组成的高温自润滑耐磨复合涂层。γ-Ni Cr Al Ti/Ti C和γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS复合涂层的摩擦系数在实验温度下都远低于Ti6Al4V基体;γ-Ni Cr Al Ti/Ti C+Ti WC2/Cr S+Ti2CS表现出良好的高温自润滑减摩性能。     

TC4合金氩弧熔覆Ni60+B4C复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面成功制备出TiC、TiB、TiB2增强Ti基复合涂层.利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层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,熔覆层与基体呈冶金结合,TC4合金表面有颗粒状TiC、粗大棒状相TiB2、细小棒状相TiB生成;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达1300 HV0.2;复合涂层在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是魔力磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近10倍.     

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。     

不同温度下γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以Ti C为增强相、γ-Ni Cr Al Ti固溶体为增韧相、Ca F2为自润滑相的γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能,并且讨论了其与对磨球的磨损机理。结果表明:从室温到600℃,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低,该复合涂层具有较好的自润滑耐磨性能;对偶件Si3N4陶瓷球的磨损也有一定程度的降低。600℃时,Ti6Al4V基体的磨损机理为氧化塑性变形,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2磨损机理为润滑转移层的形成。     

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.     

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.     

激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的组织及耐磨性

为了提高TA15钛合金的耐磨性,在TA15钛合金表面利用激光熔覆预置的大粒度WC颗粒与TA15混合粉末层制备WC颗粒增强耐磨复合涂层。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析涂层的显微组织,采用X射线衍射(XRD)结合能谱(EDS)对涂层进行物相鉴定,测试涂层在二体磨料磨损及室温干滑动磨损条件下的耐磨损性能并分析磨损机理。结果表明:增强相WC颗粒在涂层中较均匀分布,初生(TiW)C/TiC相和(TiW)C+(Ti,W)共晶组织组成增强相的基体,涂层在二体磨料磨损及干滑动磨损条件下表现出优异的耐磨性能,较钛合金基材耐磨性能提高几十至上百倍;WC颗粒与基体中韧性的高硬相及优异的抗粘着性能对涂层耐磨性起主导作用。     

等离子熔敷TiC/γ-(Fe,Ni)复合涂层组织与耐磨性

为了提高奥氏体不锈钢的耐磨性能,扩大其应用范围,以Ti-C-Fe-Ni混合合金粉末为原料,利用等离子熔敷技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面原位合成了TiC增强耐磨复合涂层。分析了涂层的显微组织结构,测试了涂层沿层深方向的硬度分布,评价了涂层在室温干滑动磨损试验条件下的摩擦磨损性能,结果表明:等离子熔敷TiC金属陶瓷增强复合涂层显微组织细小均匀,由花瓣状和少量颗粒状TiC初生相均匀分布在TiC/γ-(Fe,Ni)共晶基体上组成,涂层与不锈钢基材之间形成了完全冶金结合,涂层平均显微硬度约790 HV,涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出良好的耐磨性及较低的摩擦系数。     

钛基稀土激光熔覆层中TiC的生长规律研究

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811表面制备了TC4+Ni45+WC+CeO_2激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成,分析了制备过程中的反应机理,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的α-Ti基底中分布有枝晶Ti C、纳米共晶Ti C(缺位型TiC_x)、TiB_2和金属间化合物Ti_2Ni等相;通过对比发现,加入CeO_2的激光熔覆层生成相密度明显增加,晶界密度明显增大,晶界强化特征明显,枝晶TiC粒径相对粗大,涂层中二次析出的纳米共晶Ti C依附于枝晶Ti C生长,形成了纳米共晶TiC+枝晶TiC的复合相结构;涂层的显微硬度高于基底的,涂层的最高硬度为697 HV0.5,较基底提高了约0.8倍。     

稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响

以Ti,B4C,Y2O3和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,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,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合. 复合涂层由TiC,TiB2,Cr23C6和γ-Ni组成. 稀土加入改变了TiC和TiB2的长大形态,呈颗粒状均匀、细小的分布在熔覆涂层中. 显微硬度和耐磨性测试结果表明,稀土加入后提高其显微硬度和磨损性能.     

TA1纯钛表面镍基喷焊层的组织和磨损性能

利用等离子喷焊技术在TA1纯钛表面制备了镍基耐磨喷焊层,研究了喷焊层结构、显微组织和显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:喷焊层由过渡层和强化层组成,焊层与基体间形成了基于原子扩散的冶金结合界面及以树枝晶为主的过渡层。喷焊层的组织主要由γ-Ni固溶体,γ-Ni(Ti)固溶体以及TiC、Cr_7C_3、Ni_3B和TiB_2等硬质相组成。强化层为韧Ni基体+硬质相耐磨组织,硬度(HV_(0.5))在8300~9070 MPa之间,较基体高出7000 MPa。喷焊层主要合金元素的扩散、显微组织变化及显微硬度沿层深方向的分布具有连续性和渐变性。与基材TA1对比试验表明,喷焊镍基合金后摩擦系数降低,耐磨性明显提高,喷焊层磨损面呈轻微的磨粒磨损特征。     

反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层机理与性能

利用DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金表面上制备了TiN/Ti复合涂层.用SEM、XRD、AES等仪器对涂层、物相、微观结构、元素组成及界面行为进行分析,测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火回火65Mn的磨损性能.结果表明,TiN/Ti复合涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN、Ti2N相组成,组织致密、均匀、连续,涂层平均显微硬度可达1390HV0.1,约是基体硬度的6.3倍,涂层耐磨性良好.     

氩弧熔覆Ti-C-WC增强镍基复合涂层组织和性能分析

以Ti粉、C粉、WC和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出Ni基增强相复合涂层,应用OM,SEM,XRD对复合涂层的显微组织和物相进行了分析.结果表明,复合涂层物相由TiC和(Ti,W)C颗粒,γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间的M23C6共晶组织组成,TiC颗粒相细小弥散的分布在基体上,颗粒尺寸大约1.5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,涂层的显微硬度较基体Q235钢提高4倍以上;常温干滑动磨损条件下,复合涂层具有优异的耐磨性.     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层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,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

Ti811表面激光熔覆TC4+Ni45合金的组织和性能研究

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成。利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的微观组织主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和TiC,且这些相均匀分布,其中TiC以等轴球形或近球形颗粒在长条状TiB_2表面异质形核,形成了大量TiC+TiB_2复合相结构;涂层的显微硬度相比基底有显著提高,最高硬度745HV0.5。     

基于Cu和WS2改性的镍基涂层制备及摩擦性能

为提升装载机铲斗的耐磨性,在30CrMnSi锰钢表面使用激光熔覆技术分别制备NiCr/TiC,NiCr/TiC-Cu和NiCr/TiC-Cu-WS_2 3种复合涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对涂层的显微组织及物相进行了分析。采用摩擦磨损试验及显微硬度测试对涂层的耐磨性能及硬度进行了综合评估。NiCr/TiC涂层中没有发现明显的裂纹及气孔,涂层组织结构足够致密,主要由γ-(Ni, Fe)固溶体、硬质相TiC及单质Cr组成,涂层的硬度相较于基体提升了大约2.5倍,涂层与对偶件磨损形成了大量犁沟,磨损机制以磨粒磨损及疲劳磨损为主。由于加入了软金属Cu使得NiCr/TiC-Cu复合涂层的显微硬度下降,涂层的摩擦系数和磨损量均有所降低,仅有少量的犁沟存在于磨损表面,磨损机制主要为黏着磨损。NiCr/TiC-Cu-WS_2涂层除了含有γ-(Ni, Fe)固溶体、硬质增强TiC和润滑相Cu以外还存在TiWC_2复合碳化物和少量的Cr_xS_y润滑相,仅有很微弱的犁沟存在于涂层磨损表面,黏着磨损和微犁磨损为其磨损机制。激光熔覆制备镍基复合涂层中TiC的存在显著提高了涂层的硬度,单一金属Cu的加入使得涂层的润滑性能有所改善,Cr_xS_y,Cu和TiWC_2的协同润滑作用使得涂层的减摩抗磨性能进一步提高。所制备的3种复合涂层中,NiCr/TiC-Cu-WS_2涂层具有最佳的减摩抗磨性能。