纳米SiC含量对Fe/WC金属陶瓷涂层组织及性能的影响

在等离子喷涂Fe基WC涂层的表面预置不同厚度的纳米SiC粉末,通过激光重熔工艺制备出不同纳米SiC含量的涂层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对重熔层的金相组织、微观形貌、相成分进行分析;利用显微硬度仪测试重熔层的表面和截面显微硬度;利用MMG-10型摩擦磨损试验机检测重熔层的耐磨性能。结果表明:随着纳米SiC含量的提高,重熔层的晶粒细化程度提高,孔隙的尺寸和数量降低,重熔层中CrSi_2、Cr_7C_3等硬质中间相增加,并且生成的新相(Fe_2Si、CrSi)也随之增多;涂层的显微硬度和耐磨性能也随着纳米SiC的增多而提高。     

激光重熔纳米SiC对Fe基Ni/WC喷涂涂层表面摩擦学性能影响

探究激光重熔纳米Si C对Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层摩擦学性能的影响。利用火焰喷涂设备在45#钢基体表面制备Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层,并对涂层进行未添加和添加纳米Si C的激光重熔处理。利用EDS、XRD、SEM等测试手段分别测定涂层微区组织成分、物相结构和显微组织;利用摩擦磨损试验机在常温干摩擦条件下测试涂层摩擦磨损性能。结果表明:激光重熔处理基本消除涂层内部缺陷,而Si C纳米粒子的加入使重熔层晶粒尺寸进一步细化,提高了重熔层塑性变形的能力;火焰喷涂试样、无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的平均摩擦因数分别为0.77、0.59和0.54;无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的磨损率分别是重熔前的35.2%和22.2%;重熔前后磨损形式由黏着磨损向磨粒磨损过渡,且添加纳米的涂层磨损程度最小;添加纳米粒子的激光重熔试样的硬质相颗粒镶嵌在软质基体中,起到强韧结合的作用,使得重熔层表面耐磨性的进一步提高。     

基于重熔技术的热喷涂涂层质量调控与性能优化现状研究

总结了近年来各种重熔技术改善热喷涂涂层质量的研究进展，得到如下结论：激光重熔通过消除涂层中微裂纹、未熔颗粒等缺陷明显改善涂层的质量；感应重熔可以显著降低涂层的孔隙率，增强涂层的力学性能；钨极氩弧重熔可以更有效地提高涂层的耐磨耐蚀性，提升涂层综合性能；电子束重熔、火焰重熔等对涂层的微观组织、显微硬度、界面结合强度也有一定的改善作用。最后分析对比了不同重熔技术的优缺点和适用范围，并对重熔技术的发展前景进行了展望。     

用改性纳米SiC粉体强化灰铸铁的性能

研究了不同含量的改性纳米SiC粉体对灰铸铁显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明：与原灰铸铁材料相比，经改性纳米SiC粉体强化处理后的灰铸铁组织明显细化，珠光体含量增加，力学性能、耐磨性能明显提高，当纳米SiC粉体含量为0．1％时，强化材料的性能提高最大，其抗拉强度提高了22．7％，硬度增加了9．3％。     

火焰喷焊和等离子堆焊制备Ni60及Ni60-WC涂层的组织与性能

采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了Ni60与Ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:Ni60与Ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。     

氧—乙炔火焰重熔提高喷涂层耐腐蚀性

本文比较了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金粉末等离子喷涂层用火焰重熔处理前后的耐腐蚀性。实验结果表明：用氧－乙炔火焰对喷涂层进行重量熔处理，能使喷涂层组织变得致密，孔隙率降低，从而明显提高喷涂层的耐腐蚀性。     

碳钢表面高铬耐磨合金层的制备及其组织与性能

采用双层辉光等离子渗金属技术先在Q235钢和45钢表面渗入元素铬，形成高铬合金层；然后进行等离子渗碳，得到高铬耐磨合金层；对渗铬、渗碳层的组织和性能进行研究。结果表明：表面层铬含量达到40％以上，且呈梯度分布；渗层所形成的含铬碳化物弥散、细小和均匀，表面含碳量达2．8％以上，没有共晶莱氏体组织；经淬火及回火处理后，表面硬度达到1800HV以上；与淬火GCr15钢相比，其耐磨性能提高7倍以上。     

降低等离子喷涂涂层孔隙率的研究进展

等离子喷涂涂层具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等优异性能,已广泛应用于表面防护领域。孔隙是等离子喷涂涂层的重要结构缺陷,孔隙过多会导致涂层过早脱落失效,缩短其服役寿命,所以孔隙率是评定涂层质量的重要指标。简单介绍了孔隙形成的机理、影响因素以及孔隙对涂层性能的影响,从优化喷涂工艺参数、激光重熔处理、改进喷涂材料等方面对降低等离子喷涂涂层孔隙率的研究现状进行了综述,并对等离子喷涂涂层发展中存在的问题及发展方向进行了总结。     

激光作用下纳米SiC陶瓷材料制备研究进展

综述了基于激光能源的纳米SiC陶瓷材料制备研究现状,包括零维纳米SiC离子、一维纳米SiC晶须、二维纳米SiC薄膜和涂层以及三维纳米SiC块体等的制备;介绍了相关的各种激光制备方法如激光诱导气相沉积法、激光熔覆法、激光消融法、激光退火法和激光重熔法等,并对其发展前景作出展望。     

铝表面等离子喷涂陶瓷层的激光改性

用激光重熔和激光二次熔覆的方法,对铝表面的等离子喷涂陶瓷层进行了改性处理,实验结果表明,激光重熔和激光二次熔覆处理可以显著地改变铝表面等离子喷涂陶瓷层的结构和性能,但不同的处理方式对涂层状态,涂层结构等方面有不同的影响。等离子喷涂后激光二次熔覆工艺是更有效地改性方法。     

等离子喷涂WC/Co Fe基涂层摩擦与磨损性能

以普通铸铁为基体,碳化钨陶瓷粉末WC 12Co为热喷涂材料,采用大气等离子法制备WC/Co Fe复合涂层.通过SEM、EDS、XRD等手段对WC/Co Fe涂层微观组织与结构进行表征,并对WC/Co Fe复合涂层耐磨损性能进行测试.结果表明,等离子喷涂制备的WC/Co Fe涂层物相以WC相为主;WC涂层摩擦因数波动小于铸铁材料摩擦因数,表明WC复合涂层具有良好的抗摩擦性能.WC涂层耐磨损性能高于铸铁,主要归因于WC颗粒韧性好、硬度高、抗冲击及抗磨损性能强,与基体金属的结合性好.     

激光熔覆与激光-感应复合熔覆WC-Ni60A涂层的结构与性能特征

对单纯激光熔覆与激光-感应复合熔覆Ni60A+35%WC涂层的几何外形、稀释率、WC颗粒分布、显微组织与抗干滑动磨损性能进行对比分析。结果表明,单纯激光熔覆的最大激光扫描速度与最大送粉量仅为600 mm.min–1与25 g.min–1,当激光-感应复合熔覆采用相同的工艺参数时,复合熔覆层的宽度、热影响区、稀释率均大于单纯激光熔覆层,厚度却小于单纯激光熔覆层,WC颗粒与析出的碳化物不均匀地分布于复合熔覆层内,复合熔覆层的抗干滑动磨损性能比单纯激光熔覆层的差。但是,激光-感应复合熔覆的最大激光扫描速度可以提高到2 200 mm.min–1,最大送粉量可以提高到75.6 g.min–1,加工效率是单纯激光熔覆的3倍多,复合熔覆层内WC颗粒分布均匀,经检测无裂纹且稀释率仅为5.2%,抗干滑动磨损性能约是单纯激光熔覆层的1.42倍。     

纳米表面工程与摩擦学

利用表面工程技术解决摩擦磨损问题具有高效、实用等特点。随着科学技术的迅速发展，纳米材料和纳米技术在表面工程中得到了广泛应用，由此出现了“纳米表面工程”。利用纳米表面工程技术制备的涂层和镀层有着非常优异的摩擦学性能。本文叙述了作者近年来的有关工作，包括热喷涂纳米陶瓷涂层、热喷涂纳米自润滑涂层、纳米陶瓷／聚合物复合涂层、纳米复合电镀层以及纳米电泳沉积层的摩擦磨损特性和机制。     

Coarse cemented WC particle ceramic-metal composite coatings produced by laser cladding

Coarse cemented WC particle (600–900 μm) ceramic-metal composite coatings with a thickness of 1.2–1.5 mm were cladded on 20Ni4Mo steel surfaces using a laser of power 2 kW, diameter 5 mm and traverse speed 4–20 mm s⁻¹. The weight fraction of WC particles was 67 wt%. Compared with the behaviour of cemented WC particles of the same size and ratio in atomic hydrogen welded coating (AHWCs), the WC particles in laser-cladded ceramic-metal coating (LCCCs) show a uniform distribution in the molten zone. The microhardness of WC particles in LCCCs is 13.7–16.2 GPa, and their sizes are almost unchanged, which indicates that little heat damage occurs during laser cladding. The abrasive wear results showed that LCCCs have superior wear resistance to AHWCs. The wear mechanisms for LCCCs and AHWCs are analysed and compared.     

超音速火焰喷涂微米和纳米结构WC-12Co涂层及其性能

以纳米和微米级WC-12Co粉末为原料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在16Mn基体上制备了两种涂层.利用X射线衍射仪对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察,探讨了粉末结构、涂层的组织和结构以及抗磨粒磨损的性能.结果表明:WC-12Co粉末结构对涂层的组织结构影响非常显著,微米WC-12Co粉末中的WC的分解基本上得到了抑止,而纳米结构的粉末由于出现了WC的部分分解,导致了纳米涂层的抗磨粒磨损性能相对于微米涂层提高不多,但是与基体16Mn相比,两种涂层均表现出优异的抗磨粒磨损性能.     

TiB2陶瓷颗粒增强电弧喷涂涂层滑动磨损性能的研究

采用电弧喷涂含TiB2陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备了NiCr-TiB2和304L-TiB2金属基复合涂层,在摩擦磨损试验机上研究了按环/块线接触方式作往复运动条件下无润滑时室温下的摩擦磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析。结果表明,涂层的相对耐磨性能远高于碳钢基体,约为9到11.5倍。304L-TiB2涂层的低磨损率除了与硬质相有关,还和涂层具有较高的硬度有关。NiCr-TiB2涂层的耐磨性能好,细小的TiB2陶瓷相在局部涂层中连成网状,与基体结合良好,有效提高了涂层的磨损性能。     

基体表面粗糙度对纳米复合镀层组织及性能的影响

采用电刷镀技术在不同表面粗糙度的W18Cr4V高速钢基体上制备了纳米PTFE和纳米WC颗粒增强的镍基复合镀层,采用扫描电镜对纳米复合镀层的表面和截面形貌进行了观察,研究了基体表面粗糙度对纳米复合镀层耐磨性、耐蚀性和结合强度的影响.结果表明:随着基体表面粗糙度的减小,纳米复合镀层的表面更加平整致密,组织更加细小均匀,镀层厚度减小,镀层中的裂纹数量减少,镀层的耐磨性、耐蚀性和结合强度均得到明显提高.     

The Effects of Material Composition on the Quality of Ceramic-Metal Composite Cladding onto Al-alloys with a Pulsed Nd-YAG Laser

A pulsed Nd-YAG laser was adopted in this research in order to investigate the effects of ceramic–metal composite cladding processes on Al-alloys. The effects of various compositions of substrate Al-alloys and ceramic–metal composite powders on the cladding quality of high-power pulsed Nd-YAG laser cladding on Al-alloys was investigated using a constant energy intensity to isolate the materials as the variable. The cladding of a (SiC + Al-Si) ceramic–metal composite layer onto an A6061 Alalloy always caused serious shrinkage cavities within the substrate material. The cladding of a (WC + Al) ceramic– metal composite layer onto an A6061 Al-alloy significantly reduced the number of shrinkage cavities created within the substrate layer. The penetration depth of (WC + Al) cladding is, however, slightly less than that of (SiC + Al-Si) cladding.     

不同激光熔覆材料涂层的耐磨性能比较

本文研究了宽带激光熔覆不同熔覆材料的复合涂层的耐磨性能。结果表明:Ni60B熔覆层的硬度高于40Cr基材的硬度,Ni60B+WC梯度复合涂层具有最高的硬度,对于提高零件的抗磨损性能比较有利;Ni60B熔覆层和Ni60B+WC熔覆层均适合修复轴类零件;三层梯度复合涂层磨痕宽度最小,具有最好的耐磨性。     

WC颗粒增强镍基涂层改善制动盘组织与磨损性能

为提高汽车制动盘耐磨和高温氧化性能,延长其使用寿命,采用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了以WC颗粒为增强相的Ni基复合涂层.借助SEM和XRD等表征手段对制动盘表面涂层进行了组织和物相分析,利用维氏硬度计测试了制动盘表面涂层截面显微硬度分布,通过摩擦磨损实验研究了制动盘表面涂层的磨损性能.研究表明,制动盘表面涂层主要由γ-（Ni,Fe）固溶体、均匀分布WC颗粒和碳化物抗磨损相组成.涂层平均显微硬度HV0.2670,显微硬度值波动较小较为平稳,证明涂层组织比较均匀.在多种强化效果共同作用下,制动盘表面涂层的磨损量与基材相比明显减小,仅为基材的20％,抗磨损性能显著提高.