Nb/NbCr2合金表面激光熔覆抗氧化涂层的研究进展

高强高韧Nb/NbCr2合金较差的高温抗氧化性限制了其作为高温结构材料在1 200℃以上的应用进程,本文对NbCr2基合金的高温抗氧化性的研究现状及其高温抗氧化涂层的研究进展进行了综合评述,着重介绍了激光熔覆纳米陶瓷抗氧化涂层存在的问题及发展趋势,并就今后发展方向提出了看法。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

镍基激光熔覆合金涂层高速铣削切削力试验研究

为研究高速铣削镍基激光熔覆合金涂层切削加工性能,探明高速铣削时铣削参数对切削力的影响规律。以Q690为基材,镍60合金粉末为熔覆材料制备铣削试件。采用硬质合金立铣刀对熔覆合金涂层进行高速铣削试验,利用单因素试验法,研究分析高速铣削下铣削深度、进给速度和主轴转速对镍基熔覆合金切削力的影响规律。结果表明,高速铣削镍基熔覆合金时径向切削力F_x、轴向切削力F_z和主切削力F_y均随铣削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小;三个方向的分力中主切削力F_y最大;三个铣削参数对切削合力F_合的影响显著性为切削深度a_p>进给量v_f>主轴转速s。     

液压支架激光熔覆不锈钢合金涂层的实验研究

采用激光熔覆技术在硅锰钢样件表面制备了不锈钢涂层,用SEM和能谱仪分析了基体与熔覆层界面以及熔覆层之间的微观组织及成分,开展了试样弯折和冲击强度测试实验。结果表明:在激光功率为6kW、扫描速度为8mm/s、光斑直径为5mm、搭接率30%的工艺条件下,基体与熔覆层界面以及熔覆层之间出现小亮带,形成冶金结合;熔覆方向垂直于观察面的覆层形貌呈蜂窝状,熔覆方向与观察面平行的覆层形貌呈竖直条状;在功率6kW、扫描速度16mm/s、光斑直径5mm、搭接率30%时,熔覆层与基体以及熔覆层之间会产生夹渣;熔覆层具有较好的韧性和冲击强度,熔覆后的试样的冲击强度提高了7.7%。     

冷却速率对激光熔覆K4169高温合金涂层组织的影响

采用半导体激光制备了K4169高温合金熔覆涂层,并依次对涂层进行了固溶处理和时效处理;采用液氮对基板冷却的方法改变覆层在凝固过程中冷却速率,以研究冷却速率对涂层组织的影响规律;采用扫描电镜及能谱仪对涂层组织和析出相进行分析,采用差热分析仪对涂层析出相析出温度进行测定。结果表明:高的冷却速率能抑制K4169合金涂层中铌元素的偏析,同时可以抑制有害Laves相的析出;热处理可以显著提高涂层的硬度,高冷却速率下制备的涂层经热处理后硬度更高。     

激光熔覆合金粉末试验研究

将Ｎｉ－ＷＣ、Ｎｉ基、Ｆｅ基３种合金粉末的不同配方采用激光熔覆于母材上进行耐磨试验研究，对激光熔覆与未熔覆试样进行了对比试验，并给出了适合实际工程应用的较为合理的合金粉末配方。     

合金成分对激光熔覆TiC-TiB_2复合涂层组织性能影响

为增强材料表面硬度和耐磨性,以Ti O2-Al-B4C-C作为粉末体系,利用激光熔覆技术在45#钢基材表面上制备了Ti C-Ti B2增强复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同含量的Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末对涂层组织性能的影响。结果表明:复合涂层与基材冶金结合,无裂纹和气孔等缺陷,Ti C、Ti B2弥散分布于涂层中;随着Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量的增加,涂层组织中Ti C、Ti B2及等轴晶的量逐渐增多;熔覆层的硬度也逐渐增加,当合金粉末含量为70Wt%时,熔覆层硬度最高,为基材的4倍。Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量为50Wt%时,熔覆层磨损量最小,耐磨性最好     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

激光熔覆陶瓷涂层的有关理论及工艺

对近年来激光熔覆陶瓷涂层技术中的有关传热和界面特性等理论问题及与之相应的工艺方面的研究进行了归纳总结。     

TiC量对激光熔覆金属陶瓷涂层的影响

研究了在２０钢表面激光熔覆不同ＴｉＣ量的金属陶瓷涂法,随着涂层中ＴｉＣ量的增加,金属陶瓷涂层组织特征发生变化,硬度增加。同时也使涂层热应力增加,导致涂层与基体润湿性差,结合强度降低。最后提出了改善界面结合强度的措施。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

激光熔覆Ni/SiC陶瓷涂层耐腐蚀性能的研究

采用激光熔覆技术,在45钢表面对含量不同的SiC（质量百分比）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层。对不同含量的SiC熔覆层试样进行了阳极极化线测定,试验表明,不论是Ni60涂层还是Ni60／SiC复合涂层的腐蚀电流密度都远小于45钢,但加入SiC后的复合涂层的耐蚀性能下降。     

304不锈钢表面磁控溅射制备Cr-C涂层的组织与耐高温电化学腐蚀性能

采用磁控溅射技术在304不锈钢集流体表面制备Cr-C涂层,研究了该涂层的微观形貌、物相组成以及在350℃熔融多硫化钠中的耐电化学腐蚀性能。结果表明:制备得到的Cr-C涂层均匀致密,由Cr₃C₂,Cr₇C₃和Cr相组成;在熔融多硫化钠中腐蚀120 h后,Cr-C涂层表面物相包括Cr₃C₂、Cr₇C₃、NaCrS₂和Cr₂S₃;Cr-C涂层电阻随着腐蚀时间的延长而增大,腐蚀120 h时可达1 454Ω·cm²,表明该涂层能够有效防止熔融多硫化钠扩散至304不锈钢基体表面,从而有效保护基体免受高温熔盐腐蚀。     

45钢表面激光熔覆Ni20合金粉末的组织及耐腐蚀性能研究

利用激光熔覆技术,在45钢表面制备了Ni20合金粉末熔覆层,通过SEM、XRD等方法分析表明研究涂层相及组织。利用CHI660B电化学测试系统,测试膜层及基体的开路电位及极化曲线,采用SY/Q-750型盐雾腐蚀试验箱,对熔覆层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:熔覆层与基体形成良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征且晶粒生长方向垂直于界面;熔覆层主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金合金粉末激光熔覆层在3.5%NaCl盐雾中的腐蚀为局部点蚀,45钢为均匀腐蚀,熔覆层腐蚀速率仅为45钢的一半;电化学测试表明熔覆层的自腐蚀电位较45钢正移,具有更小腐蚀电流密度。     

KMN钢激光熔覆FeCr合金修复层组织性能及耐磨、耐蚀性研究

KMN钢是大型离心式压缩机叶轮常用材料,服役过程中常出现磨损、腐蚀等损伤导致失效,激光熔覆技术是实现损伤叶轮修复再制造的有效手段。使用Fe Cr合金粉料通过激光熔覆技术在预置缺陷的KMN钢基体上制得修复层。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对修复层微观组织、元素分布及物相组成进行观察分析;对激光熔覆修复层显微硬度进行测试;分别对修复层和KMN钢基体进行干摩擦滑动摩擦测试,观察并分析磨痕三维形貌;测得修复层及KMN钢基体的Tafel曲线,并使用Tafel直线外推法、失重法测试修复层与基体材料的腐蚀速度。结果表明,激光熔覆修复层与基体呈良好冶金结合、无气孔裂纹等缺陷;修复层硬度是基体材料的1.8倍;耐磨性、耐蚀性得到显著提升。     

9SiCr表面激光熔覆合金/20MnSiV磨损性能研究

采用Ni合金和Co合金对9SiCr工具钢表面进行激光熔覆，并将熔覆层与20MnSiV配副在干摩擦和油润滑条件下进行磨损试验。采用扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行分析，发现油润滑条件下二者的耐磨性有很大提高，其磨损形式主要是磨粒磨损。Ni合金熔覆层与20MnSiV配副时磨损相对较小。     

45钢表面梯度Ni—P合金镀层耐蚀性能研究

采用化学复合镀技术在45钢表面制备了梯度Ni-P复合梯度镀层(高磷-中磷-低磷/H-M-L梯度镀层).镀层的微观组织及耐蚀性能的检测结果表明,镀层组织致密,自基体至镀层表面的磷含量(质量分数)分别为10.59%、8.80%和3.097%;热溶液浸泡及极化腐蚀试验结果表明,在任何一种溶液中梯度(H-M-L)镀层的腐蚀速率均低于高磷镀层;极化腐蚀后的形貌显示单一的高磷镀层主要为点蚀,而梯度镀层的腐蚀则自胞状组织的边界开始,从而造成边界处的磷含量相对升高.     

铜表面激光熔覆镍基合金的显微组织与硬度

用超音速火焰喷涂方法在铜基体表面预置一层镍基合金涂层后,再用高功率密度的激光进行熔覆;用OM、SEM、XRD、显微硬度计对熔覆层进行了表征.结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,气孔、夹杂等缺陷明显减少;在熔覆层底部形成了高熔点、高密度钨相带,其显微硬度明显升高;熔覆层与基体的界面处有铜、镍互渗的冶金结合层形成,其厚度约为13μm;熔覆层的显微硬度是铜基体硬度的8倍以上.     

热浸镀55%Al-Zn后钢的拉伸性能和耐蚀性能研究

研究了热浸镀55%Al-Zn合金镀层钢的室温拉伸性能和耐蚀性能。结果表明：Q235钢板经热浸镀55%Al-Zn合金后的室温屈服强度和抗拉强度均高于Q235钢，而伸长率没有降低。经SEM观察，55%Al-Zn合金镀层钢的拉伸断口由钢基体的韧窝断口和Fe-Al-Zn-Si合金层的穿晶解理断口组成。腐蚀试验结果显示：热浸镀55%Al-Zn合金后钢的耐蚀性在盐雾中是镀锌钢的6倍，在盐水中是镀锌钢的3倍，并同样具有镀锌层对钢基体的电化学保护能力。