钢表面光束熔敷镍基耐磨合金技术

采用自行研制的光束加热设备和辅助工装,实现了在４５＾＃钢表面熔敷镍基＋ＷＣ耐磨合金涂层工艺过程。熔敷敷层的微观组织与硬度分析表明,涂层与基材产生了良好的冶金结合,熔敷层的宏观及显微硬度较基材均有提高,预示着光束熔敷的镍基合金涂层的有较好的耐磨性能。     

45钢表面激光熔覆铁基合金涂层显微组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆区为细小的树枝晶,组织均匀致密,并有硬质点弥散分布,使得表面硬度和耐磨性大幅度提高.     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

等离子熔覆Fe基/Co-WC涂层的组织演变及性能

采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上熔覆添加Co-WC的Fe基粉末,制备了连续性好,无明显气孔和裂纹的Fe基/Co-WC耐磨熔覆涂层。研究了不同Co-WC含量下熔覆层的组织演变,表征了熔覆层的显微硬度分布。结果表明,随Co-WC含量增加,熔覆层组织由柱状晶逐渐向树枝晶转变,熔覆层中开始出现Fe3W3C、Fe6W6C、Co3W3C等新相。当Co-WC含量大于35%时,在熔覆层中开始出现形貌规则的鱼骨纹组织Co3W3C,该相的显微硬度HV达10.97GPa。当Co-WC含量达到50%以上时,树枝晶消失,出现大范围的规则排列、分布均匀的鱼骨纹组织。同时,随Co3W3C体积分数的增加,熔覆层显微硬度也随之增加,当Co-WC含量大于50%时,熔覆层显微硬度HV可达9.00~9.50 GPa。     

等离子熔覆镍基复合涂层的组织及性能

采用等离子熔覆工艺在不锈钢基材上熔覆镍基合金,获得了一定厚度的复合熔覆层.分析了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性及物相形貌和相结构等.结果表明涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的WC颗粒;熔覆过程中WC颗粒发生部分溶解;涂层与基板为冶金结合;所得涂层具有较高硬度,涂层基体硬度6000 MPa,WC颗粒硬度达18 780 MPa;熔覆层的主要强化机制是WC颗粒的弥散强化和C,Cr及B等合金元素溶入γNi(Me)中产生的固溶强化.     

等离子熔覆镍基复合涂层的组织及性能

采用等离子熔覆工艺在不锈钢基材上熔覆镍基合金,获得了一定厚度的复合熔覆层.分析了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性及物相形貌和相结构等.结果表明:涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的WC颗粒;熔覆过程中WC颗粒发生部分溶解;涂层与基板为冶金结合;所得涂层具有较高硬度,涂层基体硬度6000 MPa,WC颗粒硬度达18 780 MPa;熔覆层的主要强化机制是WC颗粒的弥散强化和C,Cr及B等合金元素溶入γNi(Me)中产生的固溶强化.     

Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金涂层的研究

硬度可达650～830HV0.2.     

Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金复合涂层的研究

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆了添加30%镍包碳化钨的Fe-Cr-Ni-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.检测结果表明,Q235钢表面经等离子熔覆的复合涂层厚度可达2.5 mm,无裂纹、气孔等缺陷.涂层中WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了WC与涂层间界面结合强度,其组织主要由γ-Fe和α-Fe为基,Cr23C6、Fe6W6C、WC等强化相组成,熔覆层的显微硬度可达500～1 000 HV0.2.     

B4C含量对激光熔覆Fe基陶瓷复合涂层组织及性能的影响

选用同一参数,激光熔覆了Fe基合金加不同含量B4C陶瓷(10％、15％、20％、25％和30％,质量分数)的复合涂层,分析比较了B4C含量对涂层显微组织、相组成、显微硬度以及耐磨性能的影响.结果表明,虽然熔覆粉末中B4C含量不同,复合涂层显微组织都是由平面状晶、胞状晶、树枝状晶和等轴晶组成,但含20％B4C涂层上部等轴晶区晶粒尺寸最小,当B.C含最达到25％及以上时涂层组织中分布着的B4C出现富集现象;不同B4C含量涂层物相都为α-Fe、Fe3B、B4C、Fe23(B,C)6和CrB等,且各组成相的含量差异不明显;不同B4C含量熔覆层显微硬度分布相同,较基材都明显提高,其中含20％B4C的熔覆层显微硬度最高达到1370 HV0.2;磨损试验表明,不同B4C含量熔覆层耐磨损性都明显优于基材,而含20％B4C熔覆层磨损量也最小.     

不同工艺制备铁基非晶复合涂层组织与性能研究

分别采用大功率光纤激光器与超音速等离子喷涂设备在45号钢基体表面制备Fe基非晶复合涂层。采用扫描电镜、显微硬度计、X射线衍射仪对熔覆层进行微观组织和成分的研究;并分析熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光熔覆涂层成型良好,无明显的孔隙、宏观裂纹等缺陷,熔覆层与基体之间为结合强度较高的冶金结合。超音速等离子喷涂涂层存在一定的气孔、微裂纹等缺陷,涂层与基体之间为机械结合,结合强度相对较弱。激光熔覆层组织为柱状晶、树枝晶和非晶共存组织。激光熔覆层内组织致密,且析出了Fe-Cr、(CrFe)_7C_3化合物等硬质相。超音速等离子喷涂涂层截面形貌为典型的层状结构,涂层的非晶含量明显高于激光熔覆涂层,但由于其内部的孔隙和微裂纹,使激光熔覆涂层耐腐蚀性能优于超音速等离子喷涂涂层。     

(Ti+B4C)/Fe901比对等离子熔覆铁基涂层结构及硬度的影响

目的获得高质量等离子熔覆铁基涂层的优化成分。方法以Fe901、Ti、B_4C粉为原料,采用反应等离子熔覆法在Q235钢基体上原位合成铁基涂层,研究了反应物(Ti+B_4C)/Fe901质量比(15/85、25/75和35/65)对涂层中强化相的形成、界面结合情况、显微组织结构以及硬度的影响。结果铁基涂层均与基体呈冶金结合。(Ti+B_4C)/Fe901质量比较大时,会使界面结合处质量下降。(Ti+B_4C)/Fe901比为15/85时,涂层主要由(Fe,Cr)固溶体、TiB2、TiC、Ti8C5、Fe3C和Fe B相组成。增大(Ti+B_4C)/Fe901比,不会导致新相形成,但可以抑制Fe B析出,涂层中的TiC通过多步反应而形成。涂层显微硬度随(Ti+B_4C)/Fe901比增大,整体呈上升趋势。(Ti+B_4C)/Fe901比不大于25/75时,涂层显微组织较为均匀,显微硬度沿层深方向变化较平稳;进一步增大(Ti+B_4C)/Fe901比,涂层显微组织和硬度均呈现梯度分布,涂层上部硬度与下部硬度差值可达630HV0.1。结论通过调控主要增强相的反应物成分含量,可使等离子熔覆铁基涂层的显微组织和硬度呈现出梯度分布特征或较好的均匀性,从而满足不同的实际应用需求。     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

等离子喷涂CoCrAl-B4C涂层的微观结构与性能

采用大气等离子喷涂技术制备了CoCrAl-B4C涂层,测试了涂层的硬度、结合强度、热震性能及不同条件下的摩擦系数。结果表明:涂层的平均显微硬度为980HV0.2,平均结合强度为17.5MPa,经900℃水淬热震循环10次仍然完好;涂层经700℃热处理后,摩擦系数较低且波动小,水蒸气的存在有利于涂层摩擦系数的降低,其主要原因是涂层表面在热处理与摩擦过程中生成了B2O3和H3BO3自润滑相。     

Q235钢等离子弧熔覆铁基合金涂层的组织分析

采用等离子弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢基体上熔覆Fe-Cr-B-Si-C铁基合金耐磨涂层.采用OM、SEM、EDS等研究了熔覆层的组织,并用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度分布.结果表明:熔覆层与钢基体呈冶金结合,组织致密;熔覆层主要由马氏体和Cr23C6组成,显微硬度从表面向基体逐渐降低,呈梯度分布,近表面的最高硬度达到670HV0.2.     

高硼铁基耐磨熔覆层研究进展

高硼铁基合金是一种原位生成硼化物硬质相的铁基耐磨材料,具有高硬度、良好的高温稳定性以及低成本的优势,近年来受到了广泛的研究,国内外大量研究通过对硼化物形态进行调控,以达到抑制裂纹以及提高耐磨性能的目的。从材料体系和熔覆层制备技术2大方面系统地综述了高硼铁基耐磨熔覆层近年来的研究进展。首先重点介绍了Fe–B–C、Fe–B–Cr–C、Fe–B–Cr–Mo–C等3种常见的高硼铁基材料体系,详细阐述了各体系合金成分与原位生成硼化物硬质相类型、形态、分布间的相互作用规律,并给出各体系硼化物随成分含量变化的显微形貌图。归纳总结了成分设计及热处理工艺对合金组织演变及耐磨性能的影响,并分析了其他元素对高硼铁基合金组织性能的影响。其次,介绍了高硼铁基耐磨熔覆层制备技术,包括等离子熔覆、激光熔覆、电子束熔覆与氩弧熔覆,分析了如复合热源和外加磁场等可行的熔覆技术改进方法,并讨论了制备工艺对熔覆层的影响。最后对高硼铁基材料未来的研究及应用方向进行了展望。     

铸铁等离子熔覆铁基合金耐磨涂层

利用等离子熔覆技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上熔覆铁基合金粉末制备具有冶金结合的耐磨涂层.采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,通过环-块磨损试验评估了涂层的耐磨性.结果表明,硼铸铁等离子熔覆铁基合金涂层组织主要由(Cr,Fe)7C3,α-(Fe,Cr)和Fe3C相组成;涂层的显微硬度可达600～1 200 HV0.2;在干滑动磨损条件下,涂层的耐磨性约是基体试样的5倍.涂层中高硬度的(Cr,Fe)7C3及Fe3C相的抗磨骨架作用,大量Cr,Si原子溶入基体引起的过饱和固溶强化作用,涂层快速加热及快速凝固产生的细晶强化作用是涂层耐磨性提高的主要原因.     

激光熔覆高铬铁基合金的组织形成机制及对显微硬度的影响

采用2 kW光纤碟片激光器在3Cr13不锈钢刀具表面进行同轴送粉激光熔覆高铬铁基合金,以提高刀刃的硬度.通过SEM,EDS,EPMA,XRD分析了熔覆层的显微组织及相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试.结果表明,在凝固的过程中,成分过冷和散热速度的不同,组织大致分为枝晶区、细晶共晶区、粗晶区三个区域,各区域内均分布有（Fe,Cr）₇C₃,可增加熔覆层的硬度和耐磨性.由于各区域内晶粒的大小不同,使得熔覆层内硬度呈阶梯分布.Ni元素的加入,促进熔覆层中基体奥氏体化,在刀具使用过程中可对高硬度的碳化物起韧性缓冲作用,从而保证了熔覆层的综合力学性能.     

WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性

采用等离子熔覆方法在Q235钢基体上制备了WC增强Fe基合金熔覆层,研究了添加质量分数为10%~30%WC-Co对熔覆层的微观结构和湿砂磨损特性的影响。结果表明:大部分WC-Co在等离子熔覆过程中发生分解,WC-Co添加量为30%时,熔覆层主要由α-Fe固溶体、Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6和WC相组成;熔覆层的显微组织形貌自界面结合处至涂层上部逐渐转变,即由平面晶变为树枝晶再转为胞状晶,α-Fe固溶体主要以树枝晶/胞状晶存在,而Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6相则主要在枝晶间析出;熔覆层显微硬度均不小于800HV0.2,其湿砂磨损形式主要为磨粒磨损,且熔覆层显微硬度与抗湿砂磨损能力均随WC-Co添加量增加而增大,这主要与强化相(Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6、WC)的含量以及固溶强化效果随WC-Co添加量增多而增大有关。     

铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的研究进展

激光熔覆技术作为推动国家制造业升级的重要绿色制造和再制造技术,在航空航天、海工交通、冶金机械等重点领域具有广阔的应用前景。激光制造用粉末材料是影响该技术应用和发展的关键因素之一,其中铁基合金材料具有成本低、力学性能好、应用范围广等优势,特别是不锈钢体系的铁基合金因其良好的力学性能和优异的耐蚀性能而逐渐成为研究关注的焦点。全面综述了国内外在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的相关研究进展。根据显微组织的不同,目前采用激光熔覆技术制备的不锈钢涂层的类型主要有:奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢以及双相型不锈钢。重点综述了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、熔覆方式等)、合金元素(Al、Ni、B、Mo等)、添加物(SiC、WC、VC、Cr3C2、Al2O3等陶瓷相)以及热处理(固溶处理、低温回火等)等因素对激光熔覆不锈钢涂层组织和性能的影响,主要包括对熔覆层的相组成、截面几何尺寸、稀释率、残余应力、力学性能、耐蚀性能等的影响规律及微观机制。同时,指出了目前在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层领域中存在的主要问题及今后的发展方向。