耐热钢表面等离子喷涂热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验。试验结果表明，1Cr18Ni9Ti经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；经等离子喷涂处理后，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；经高温隔热性能试验，NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）热障涂层隔热效果较为明显。用XRD，SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌。     

w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对等离子熔覆镍基复合涂层结构与性能的影响

以Ni60A合金粉、钛(Ti)粉、石墨(C)粉和B4C粉为原料,其中w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)(w为质量分数/％)分别为0:100,10:90,20:80,30:70,采用反应等离子熔覆技术在304不锈钢表面制备镍基复合涂层,研究了w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对涂层成形性、显微组织、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:添加Ti+B4C+C的镍基复合涂层与基体呈冶金结合,且主要由(Ni,Fe)、CrB、TiC和Cr3Si相组成;增大w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)会增加强化相析出量,降低成形性;CrB在涂层中下部呈灰黑色细长条状,在上部呈细小块状或棒状,TiC主要以细小颗粒弥散分布于涂层中;当w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)为20:80时,涂层综合性能较优,平均显微硬度最高(948HV),磨痕截面面积约为纯Ni60A合金涂层的1/5;镍基复合涂层主要发生黏着磨损和氧化磨损.     

等离子喷涂制备镍基自润滑复合涂层的研究

为提高车轴用材料35CrMo的耐磨性,在Ni60A中添加粒度均为(-280～340)目的二硼化钛TiB2钴Co和铬Cr粉;将等离子喷涂和均匀设计方法引入轴减磨抗磨设计中,在35CrMo上等离子喷涂制备200μm镍60A基二硼化钛TiB2、钴Co、铬Cr复合自润滑涂层。研究结果表明:由SEM可看出涂层与基体结合良好且涂层呈层状结构分布,由EDS可看出各元素渗透到了Ni60A基体里并产生了冶金结合;将验证组结果和神经网络预测值对比,磨损误差在12%之内,显微硬度误差在11%之内,涂层相比基体耐磨性提高了6倍,显微硬度提高了3倍;可从人工神经网络的预测结果中选出具有优良性能的镍60A基二硼化钛TiB2、钴Co、铬Cr复合自润滑涂层的配比范围。     

等离子弧功率对Al2O3-13wt％TiO2涂层组织与磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂方法在Q235钢基体上制备了不同等离子弧功率的Al2O3-13wt％TiO2涂层,粒度为(20～40)μm.采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对涂层微观形貌、相组织结构进行表征,测定了涂层截面孔隙率、沉积厚度、显微硬度以及干摩擦磨损性能.等离子弧功率为29640W时涂层质量较好,截面显微硬度达1145 HV0.2、沉积厚度为338μm,孔隙率为3.9％,干摩擦磨性能最佳.在较大载荷下犁沟效应明显,涂层失效形式表现为颗粒剥落、磨粒磨损.载荷减小时,涂层微观脆性断裂显著,磨损失效形式为疲劳剥落和显微犁削.     

冷加工变形对1Cr18Ni9Ti不锈钢在含溴醋酸溶液中耐腐蚀性能的影响

在室温条件下,通过单轴拉伸试验对1Cr18Ni9Ti不锈钢产生不同程度的塑性变形,利用铁磁法测量得到了塑性变形量与α＇-马氏体相含量的关系.在此基础上,采用化学浸泡法和电化学测量技术对产生塑性变形的1Cr18Ni9Ti试样在含溴醋酸环境下的腐蚀行为进行了研究.结果表明：冷加工变形诱发马氏体相变,1Cr18Ni9Ti不锈钢的年腐蚀速率增加,点蚀电位下降,点蚀敏感性增强;但在18%～27%塑性变形量下,1Cr18Ni9Ti不锈钢耐腐蚀性能增强.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性能研究

从1Cr18Ni9Ti耐蚀机理分析入手，对采用常规热处理方式处理后的1Cr18Ni9Ti耐蚀性能进行了对比研究，为不同成分(Ti／C)的1Cr18Ni9Ti选用热处理方式提供参考。     

等离子热喷涂制备陶瓷涂层及激光重熔研究

本文以铁基合金粉为预制喷涂粉末,利用钛铁与石墨原位生成法,在Q235钢基体材料上通过选择合适的等离子喷涂工艺参数制备Fe-Cr-TiC金属陶瓷涂层,并用激光重熔进行后处理。结果表明:激光重熔处理可以改善等离子喷涂涂层组织不均匀缺陷,提高等离子喷涂涂层的显微硬度和耐磨性。当石墨和钛粉加入到喷涂粉末中时,在喷涂层中形成两种碳化钛(TiC and Ti8C5)。     

TiN/Ti涂层在波箔轴承中的摩擦磨损性能

采用真空离子镀的方法在304不锈钢基体上喷涂厚度为3μm的TiN/Ti薄层,利用硬度计、三维形貌仪、划痕试验仪对涂层基本力学性能进行分析,通过球盘试验机分析涂层试样的摩擦磨损性能,根据波箔轴承性能测试实验台的测试结果:研究TiN/Ti涂层对基体表面耐磨减摩性能的影响。研究结果表明:TiN涂层硬度可达HV1500,是基材硬度的5.5倍;TiN/Ti涂层平均摩擦因数为0.23,相对不锈钢304基材的平均摩擦因数0.71,降低了68%,磨损量也仅为基材的18.75%;GCr15与PTFE对磨的最大摩擦力矩可达2.4 N·mm,而TiN/Ti与PTFE对磨的最大摩擦力矩仅为1 N·mm,仅为GCr15的41.7%。TiN/Ti涂层表现出了优异的承载能力和耐磨减摩性能。     

海洋环境下不锈钢材料耐腐蚀性能的试验研究

选取碳钢结合耐高温涂层、06Cr18Ni11Ti、14Cr17Ni2、00Cr22Ni5Mo3N共四种材料,制成试样,通过金相试验、自然腐蚀电位试验、应力腐蚀试验、盐雾加速腐蚀试验等,分析材料在海洋环境下的耐腐蚀性能。结果表明:三种不锈钢试样的腐蚀失重量比较接近,都不到碳钢结合耐高温涂层试样的腐蚀失重量的10%;00Cr22Ni5Mo3N的耐腐蚀性最好,06Cr18Ni11Ti略逊于00Cr22Ni5Mo3N,14Cr17Ni2更逊于06Cr18Ni11Ti。     

等离子喷涂Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层的摩擦学性能

等离子喷涂工艺作为一种表面强化方法,已广泛应用于耐磨、减摩、耐蚀和耐高温等功能涂层的制备.采用等离子喷涂技术,在Q235钢表面制备Cr3C2和Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层.对涂层的耐磨特性进行摩擦磨损实验研究,测定显微硬度,并分析涂层的微观结构和物相组成.结果表明,Cr3C2及Cr3C2/MoS2复合涂层的表面硬度平均提高近9倍;在室温干摩擦条件下,Cr3C2型喷涂层的抗磨性能比Q235基体有大幅度提高,加入一定量的MoS2即可维持Cr3C2型涂层的高硬度和抗磨损性能,又可有效降低摩擦因数.     

用12Cr18Ni9替代1Cr18Ni9Ti制造某型轴承保持架的可行性分析

由于新的不锈钢材料国标中删除了1Cr18Ni9Ti,研究用12Cr18Ni9替代1Cr18Ni9Ti制造某特殊用途轴承冲压保持架的可行性,并对其化学成分、力学性能、耐腐蚀性能及加工性能进行分析。结果表明:在该轴承使用工况下,2种材料的性能相当,经主机考核证明,用12Cr18Ni9替代1Cr18Ni9Ti是完全可行的。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr_3C_2-NiCr涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密,厚度约为340μm;涂层由Cr_3C_2硬质相、NiCr黏结相及少量Cr7C3相组成,组织致密,孔隙率为0.63%;Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90,0.75,涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2,涂层耐磨性能较好;Cr_3C_2-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

镍-铬系涂层对锅炉管材高温持久强度的影响

对等离子喷涂NiCr—Cr3C2／Ni45Cr涂层的过热器管材12Cr2MowVTiB(钢研102)在现场运行3万h后取样,与无涂层锅炉管材及未运行过的原始锅炉管材进行了高温持久强度对比试验。结果表明：涂层锅炉管持久强度性能明显优于无涂层保护炉管,据此进一步分析讨论了燃煤烟气的热腐蚀对钢研102管材持久强度的影响及涂层防护机制。     

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层.在YTи-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能.结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1 μm增加到3.5μm.分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关.原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主.     

等离子喷涂对铜基表面Ni60涂层性能的影响

通过等离子与超音速等离子两种喷涂方法,分别进行Ni60合金粉末的涂层试验,发现涂层表面性质与涂层的性能上有很大差异,等离子喷涂使铜基体表面Ni60涂层得到强化,硬度更高;耐磨性能更好,可以将此技术广泛应用于工程实践中。     

等离子喷涂镍基合金涂层的摩擦学研究

Ni60是一种镍铬硼硅合金,具有良好的可塑性且硬度高、耐磨、耐蚀、耐热等综合性能;选用粒度为-125-325目且有较高硬度的钼Mo和钴Co及能显著提高涂层耐磨性的铬Cr作为添加合金粉;用均匀设计方法进行试验设计和等离子喷涂镍基钼、钴、铬400m涂层来提高齿轮轴20CrMoTi的摩擦学性能,涂层相比20CrMoTi显微硬度提高(2～4)倍,耐磨性提高(2～4)倍;采用SEM对涂层剖面及表面组织形貌和元素进行分析,涂层与基体结合良好且呈层状结构分布;将验证结果和神经网络预测值对比,显微硬度误差在20%之内,磨损误差在15%之内,可从人工神经网络的预测结果中选出具有优良性能的Ni60基Mo、Co、Cr合金涂层的配比范围。     

1Cr18Ni9Ti自配副的高温摩擦学特性

以1Cr18Ni9Ti为自配副摩擦材料,在MMUD-10B销-盘型摩擦磨损试验机上考察不同温度(分别为21、100、200、300、400℃)对其摩擦学行为的影响。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分别对磨痕、磨屑形貌进行表征,采用SEM配备的能谱仪(EDS)对磨屑进行微区元素分析。结果表明:1Cr18Ni9Ti自配副的摩擦因数和磨损率均随温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,在温度为200℃时摩擦因数和磨损率获得最大值;在温度为21～200℃之间,磨损机制以黏着磨损和颗粒磨损为主,而在温度为200～400℃之间,黏着磨损、疲劳磨损和氧化磨损三机制共同作用于摩擦过程; 1Cr18Ni9Ti自配副在高温摩擦中发生了较为强烈的氧化反应,在摩擦配副表面形成了稳定存在的含Ni、Cr的耐磨氧化层,使得摩擦因数降低,磨损率减小。     

Y2O3改性石墨/CaF2/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能研究

为提高石墨/CaF₂/TiC/镍基合金（GCTN）复合涂层的力学性能和摩擦学性能,运用等离子喷涂技术在45钢表面制备了Y₂O₃改性GCTN复合涂层,研究了Y₂O₃对复合涂层的微观组织、显微硬度、断裂韧性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：Y₂O₃改性GCTN复合涂层主要由γ-Ni、CrB、Cr7C₃、TiC、CaF₂和石墨等物相组成。Y₂O₃在等离子火焰加热作用下与C元素反应生成活性元素Y,Y净化了复合涂层的微观组织,并细化了CrB、Cr₃C7等硬质相晶粒,提高了其致密性。当Y₂O₃质量分数为0.5%时,复合涂层的显微硬度和断裂韧性分别为593.3MPa和6.82MPa·m^1/2,比不含Y₂O₃的复合涂层分别增大了8%和22%,其机理主要是Y₂O₃细化了CrB、Cr₃C₇等硬质相晶粒,起到了细化强化作用。由于GCTN-0.5Y₂O₃复合涂层的显微硬度和断裂韧性显著提高,减少了其黏着磨损和微观断裂磨损,因而GCTN-0.5Y₂O₃复合涂层的摩擦因数和磨损率最小,分别为0.085和0.39×10-3mm3/m。     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

表面纳米化焊接接头组织和结构

采用超声速微粒轰击技术对0Cr18Ni9Ti不锈钢和16MnR合金钢焊接接头进行表面纳米化处理,利用金相显微镜、透射电镜和X射线衍射对材料表面的微观组织和表层结构进行分析与表征,并利用显微硬度仪对硬度沿厚度方向的变化进行分析。结果表明：经超声速微粒轰击处理后,0Cr18Ni9Ti不锈钢和16MnR合金钢两种焊接接头的晶粒尺寸由里及表逐渐减小,据表层70 µm处,晶粒尺寸平均分别为94.8、89.4 nm,样品表层晶粒尺寸平均分别为22、20 nm;0Cr18Ni9Ti不锈钢和16MnR合金钢焊接接头表层硬度分别提高至570 HV及470 HV左右,是内部硬度的2倍以上。母材、热影响区、焊缝三个区域的硬度在表层趋于一致,表层组织得到均一化。