火炮驻退机节制环耐磨涂层的制备与性能研究

冲蚀磨损是造成火炮驻退机节制环失效的主要原因。为提高节制环的耐磨能力和固有可靠性,采用微弧沉积涂层和激光熔覆工艺在节制环内径表面分别制备铜基合金与镍基合金涂层,利用金相显微镜和显微硬度计分析合金涂层的表面形貌、内部组织及显微硬度。结果表明:微弧沉积涂层平均厚度为80μm,厚薄不均,铜基和镍基合金涂层的显微硬度分别为560HV和630HV;激光熔覆涂层平均厚度为140μm,均匀致密,铜基和镍基合金涂层的显微硬度分别为440HV和460HV。根据合金涂层的组织形貌、涂层质量和显微硬度,初步选择微弧沉积铜基合金涂层和激光熔覆镍基合金涂层作为下一步研究的对象。     

镁合金表面喷涂316L涂层性能研究

用大气等离子喷涂(APS),超音速火焰喷涂(HVOF)和冷喷涂(CS)在镁合金表面制备316L涂层。用SEM及X射线衍射仪分析原始粉末及涂层的形貌和显微组织,用摩擦磨损试验机和电化学试验机考察涂层的摩擦磨损及耐蚀性。结果表明:3种工艺制备的涂层耐磨性和耐蚀性均优于镁合金基体,CS涂层具有最高的硬度及最优异的耐蚀性,但磨损率略高于APS涂层,CS涂层的整体性能更好,对镁合金等轻质合金表面强化的潜力更大。     

热喷涂铜基W涂层工艺性能研究

采用超音速火焰(HVOF)和等离子喷涂工艺制备铜基体W涂层,分析涂层的组织形貌,测定等离子喷涂W涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度,并考察该涂层的压缩性能。结果表明:HVOF制备W涂层时,钨颗粒加热熔化不充分,主要以固态颗粒形式撞击基体,不能形成连续涂层;等离子喷涂W涂层时,钨颗粒熔化充分,铺展变形改善,涂层致密,平均孔隙率为2%,显微硬度为315HV0.1;等离子喷涂W涂层与铜基体结合质量较好,结合强度可达36MPa,经压缩变形后与铜基体结合较好,涂层未出现整体剥落,二者具有较好的协调变形能力,随压缩载荷增加,涂层和基体变形量差值增大,涂层边角部分孔隙增加,结合能力变差。     

HVAF制备FeCrMoCB非晶合金涂层的组织与性能研究

为扩展非晶合金的应用范围,采用活性燃烧高速燃气喷涂技术制备Fe Cr Mo CB非晶涂层,通过X射线衍射仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜等技术对合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行研究。结果表明:采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层,该涂层具有比基体304不锈钢更为优异的耐腐蚀性;与基体材料相比,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,涂层磨损以磨粒磨损和疲劳磨损相结合。该结果为非晶合金在涂层方面的应用提供了实验和理论支持。     

等离子喷涂镍铬硼硅结构性能的研究

采用大气等离子喷涂方法制备镍铬硼硅耐磨涂层,对涂层的结合强度、硬度等性能进行分析,对机械加工后的涂层进行显微组织分析。研究结果表明,等离子喷涂工艺可用于制备镍铬硼硅耐磨涂层,该涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性。     

粒度对SiCp/Al复合材料组织及耐磨性的影响

采用半固态机械搅拌法制备不同粒度的SiC颗粒增强铝基复合材料,研究SiC粒度对复合材料的微观组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,粒度为100μm时,复合材料中SiC颗粒分布均匀,没有明显的团聚现象,布氏硬度值最大,相对磨损率最小。其磨损机理是较软的铝基体对SiC颗粒起很好的支撑效果,使镶嵌在合金基体中耐磨的SiC颗粒对合金基体起到保护作用,减少粘着磨损的发生。     

Al/Fe金属复合涂层冷喷沉积行为及结构特征

为研究Al/Fe复合粉末在冷喷涂沉积过程中的粒子碰撞变形行为、结合机理及涂层组织结构特征,以机械混合Fe、Al粉末为喷涂原料(w(Al)∶w(Fe)=85∶15),使用冷喷涂沉积Al/Fe金属复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等分析Al/Fe复合涂层的显微组织、相结构、硬度及Fe、Al粒子的变形形貌。结果表明:Al粒子在沉积过程中由于发生强烈塑形变形明显扁平化,并通过机械咬合形成致密的基体相,而硬度较高的Fe粒子则变形较少,基本保持初始形貌并弥散分布在Al基体之中;Al粒子内部靠近碰撞界面处的晶粒由于强烈变形被明显拉长,而远离碰撞界面的晶粒则保持近似球形;冷喷Al/Fe金属复合涂层的相结构与初始喷涂粉末完全相同,涂层组织致密,孔隙率约为1.2%,涂层的硬度显著高于初始粉末。     

超音速等离子喷涂Cr2O3陶瓷涂层的微观组织及其耐磨性能

采用超音速等离子喷涂技术在纯铜基体上制备Cr2O3-Ni-5%A(l质量分数)陶瓷涂层。利用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)、显微硬度仪对涂层进行表征与分析,通过Image-pro Plus图形软件计算涂层的孔隙率,并通过摩擦磨损试验评价涂层的耐磨性能。结果表明:除了喷涂过程中出现了少量铬的氧化外,起始粉末和涂层的物相没有发生变化;陶瓷涂层表面呈双态组织,其表面粗糙度(Ra)为4.763μm;涂层断口形貌为典型的片层状组织,在涂层的抛光截面上可见紧密的富铬带均匀分布;Cr2O3涂层的孔隙率为1.2%,显微硬度为1 640HV0.3;涂层在室温下的摩擦因数约为0.4,其磨损机制为磨粒磨损。     

钨极氩弧重熔对电弧喷涂复合涂层组织的影响

采用改进的电弧喷涂工艺在钢基底上制备WC颗粒增强钢基复合涂层,并对其进行钨极氩弧重熔以获得与基材呈冶金结合的耐磨复合涂层。利用光学显微镜、SEM、XRD、显微硬度计对涂层成分、组织、相结构及显微硬度进行测试。结果表明:电弧喷涂WC-钢基复合涂层经钨极氩弧重熔后,涂层的致密度提高,组织细小均匀,熔覆层与基材形成良好的冶金结合,熔覆层由F、P和其上分布的均匀、细小WC颗粒组成,无二次析出相,涂层的组织较之重熔前显著改善。     

低碳钢表面Cr合金层的低温高能球磨制备

采用高能球磨机,利用机械合金化原理,在室温下于20钢表面制得 Cr 合金层。采用 SEM、EDS、XRD 和显微硬度测试等技术分析 Cr 层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨合金层的形成机理。结果表明。采用本实验工艺能在20钢表面形成界面结合良好且厚度为60～80μm的 Cr 合金层。显微硬度测试表明,合金层最大显微硬度值高达661HV0.1,是基体硬度值的3倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。分析其机理可知,大量机械能的输入促进了粉末与基体的结合,加快了原子间的扩散,使得 Cr 合金层得以形成。     

冷喷涂铝涂层及其耐磨性能研究

利用冷喷涂工艺在镁合金表面喷涂纯铝涂层,结合SEM分析粉末的微观形貌及涂层的显微组织,用图像分析软件Ipp6对涂层气孔率进行测定,用拉伸试验测定镁合金基体与涂层的结合强度,通过摩擦试验研究涂层的摩擦磨损性能并对其磨损机理进行分析。结果表明:涂层厚度均匀、组织较致密;平均粒径较小的粉末形成的涂层硬度较高,体积磨损量较低,耐磨性能较好。     

镁合金表面冷喷涂420不锈钢涂层及其摩擦磨损性能研究

采用冷喷涂技术在AZ80镁合金表面制备420不锈钢耐磨涂层,开展喷涂工艺参数和涂层组织结构研究,并初步比较耐磨涂层与38Cr Si钢的摩擦学性能。结果表明:随着喷枪移动速度的下降,涂层的孔隙率逐渐下降;涂层形成过程中,420不锈钢粉末中的奥氏体相发生应变诱导马氏体相变,在一定程度上提高了涂层硬度;涂层在摩擦过程中的摩擦磨损机制表现为磨粒磨损和黏着磨损;涂层的耐磨性能显著优于38Cr Si钢。     

TiB2增强50Ni基金属陶瓷复合粉末与涂层的研究

采用机械合金化技术制备球磨TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50Ni涂层,研究不同球磨时间得到TiB2-50Ni粉末的显微组织和物相,研究TiB2-50Ni涂层的显微组织、物相结构、孔隙率和硬度。结果表明,随着球磨时间的延长,陶瓷相TiB2逐渐破碎,黏结相Ni变形严重,且TiB2包覆在Ni表面的含量增加;粉末与涂层的主要物相为TiB2和Ni相,涂层组织致密,孔隙率低,平均硬度值为(597.9±36.1)HV0.3。     

TiB2增强50Ni基金属陶瓷复合粉末与涂层的研究

采用机械合金化技术制备球磨TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50Ni涂层,研究不同球磨时间得到TiB2-50Ni粉末的显微组织和物相,研究TiB2-50Ni涂层的显微组织、物相结构、孔隙率和硬度。结果表明,随着球磨时间的延长,陶瓷相TiB2逐渐破碎,黏结相Ni变形严重,且TiB2包覆在Ni表面的含量增加;粉末与涂层的主要物相为TiB2和Ni相,涂层组织致密,孔隙率低,平均硬度值为（597.9±36.1）HV0.3。     

SiC粒度对磁力搅拌-化学沉积Ni-P-SiC镀层的影响

用磁力搅拌-化学沉积方法在45钢表面制备Ni-P-SiC镀层,研究镀液中SiC颗粒粒度对镀层表面形貌、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明：随着SiC颗粒的粒度逐渐减小,镀层的平整度和致密性增加,SiC颗粒团聚现象越来越不明显;当SiC粒度为0.2 μm,Ni-P-SiC镀层表面均匀分散着微小的SiC颗粒,镀层平整、致密,平均显微硬度为853.4HV;当SiC粒度为1,2 μm,最大硬度差分别为25.8HV和40.5HV。随着磨损时间的增加,含有SiC粒度0.2 μm的Ni-P-SiC镀层的磨损量缓慢增加,而SiC粒度为2,1 μm的Ni-P-SiC镀层的磨损量急剧增加。     

冷喷多尺度WC-Co金属陶瓷涂层结构与性能研究

以团聚烧结工艺制备的多尺度WC鄄12Co、WC鄄10Co鄄4Cr 和WC鄄17Co 粉末为原料,利用冷喷涂沉积多尺度WC鄄Co 金属陶瓷涂层,研究了涂层的组织和相结构,测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性,并通过销鄄盘磨损实验测定了涂层的耐磨损性能。结果表明:3 种冷喷多尺度WC鄄Co 金属陶瓷涂层组织均比较致密,涂层保持与原始粉末相同的相结构,粘结相Co 由于强烈塑性变形发生了部分同素异构转变,涂层组织无传统层状结构,WC 颗粒呈现微米、亚微米及纳米多尺度分布特征;随着喷涂粉末中粘结相含量的增加,涂层硬度和弹性模量降低、断裂韧性增加,其磨损失重有所增加;涂层磨损失效机理主要为磨粒对涂层的切削作用。     

镁合金表面冷喷涂316L/WC涂层的制备及摩擦学性能研究

采用冷喷涂工艺在AZ80镁合金表面制备316L和316L/WC-12Co两种涂层,利用SEM分析原始粉末形貌及涂层的显微组织,研究不同冷喷涂气体温度和压力对涂层沉积效率和孔隙率的影响,以及涂层的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出316L和316L/WC-12Co涂层;冷喷涂气体压力和温度对粉末沉积效率、涂层孔隙率有较大影响,气体压力和温度越高,粉末沉积效率越高,涂层孔隙率越低;冷喷涂316L和316L/WC-12Co涂层都可显著提高镁合金的耐磨性能,由于WC-12Co的加入,冷喷涂316L/WC-12Co涂层表现出更为优异的耐磨性能。     

HVOF和APS制备WC-Co/NiCrBSi复合涂层高温摩擦学特性研究

运用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)技术在7005 铝合金表面制备了WC-Co/ NiCrBSi 复合涂层,分析了2 种技术所制备复合涂层的微观结构,研究了其在高温条件下的摩擦磨损行为与机制。结果表明:采用HVOF 技术制备的复合涂层孔隙率仅为APS 制备复合涂层的28. 9%;其显微硬度(838. 4HV0. 5)以及与基体间元素扩散层厚度( Al:13. 17 μm, Ni:12. 55 μm) 均高于APS 制备的复合涂层。不同温度条件下,HVOF 制备复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于APS 制备复合涂层。室温25 ℃时,HVOF 制备复合涂层以微观切削磨损和轻微的疲劳磨损为主,而APS 制备的复合涂层则主要为疲劳断裂磨损;高温400 ℃条件下,前者的磨损机理变为多次塑变磨损和氧化磨损,而后者则为严重的粘着磨损和氧化磨损。     

铬铁粉掺钨精矿粉激光熔覆涂层组织性能研究

采用DL-HL-T5000B无氦横流CO2激光加工机,在Q235钢表面制备不同含量钨精矿粉末铬铁粉激光熔覆涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、硬度计、磨粒磨损机、电化学工作站等实验仪器,对涂层的显微组织结构及宏观性能进行研究。结果表明:涂层物相为Fe_3C、Cr_7C_3、WO_3、(CrFe)7C_3、Fe_2W、Fe_7W_6、FeW_3C,组织形貌以块状、板条状、颗粒状分布在涂层中;当钨精矿粉末的添加量为1.5%(质量分数)时,熔覆涂层的显微硬度值最高,为1 604.2HV,磨损率最小,为1.2mg/mm~2,腐蚀电流密度最小,为144.4μA/cm2。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。