化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

Ni60合金包覆WC粉激光熔覆涂层的组织与性能

通过激光熔覆Ni60合金包覆WC粉(简称镍包WC粉)在45钢基体上制备了WC增强镍基合金熔覆涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成、显微硬度与耐磨性能等,并与Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的进行对比。结果表明:2种熔覆涂层均与基体形成冶金结合;与Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层相比,镍包WC粉熔覆涂层组织更细小,成分偏析程度较轻;2种熔覆涂层均由γ-(Ni,Fe)固溶体、WC、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、W_2C等物相组成,镍包WC粉熔覆涂层中WC相的结构完整性较好;镍包WC粉熔覆涂层的平均显微硬度为933.1HV,略高于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的(901.4HV);镍包WC粉熔覆涂层的平均摩擦因数和磨损体积分别为0.4,7.52×10~(-3) mm~3,均低于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的,镍包WC粉熔覆涂层的耐磨性能优于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的。     

激光熔覆NiCrBSi/WC-Co复合涂层的组织与耐磨性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi_3、B_2Co_3、CoC_x、FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)、W3_C、Co_3W_3C_6等物相组成;复合涂层顶部为方向杂乱的细小树枝晶,中部为较粗大的柱状树枝晶,底部为垂直于结合界面生长的胞状晶,涂层与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层表面的平均硬度为810HV,远高于基体的(270HV),磨损质量损失为0.3mg,远低于基体的(1.9mg),其磨损机制主要为磨粒磨损;复合涂层可显著提高42CrMo钢基体的耐磨性能。     

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.     

真空环境与基体预热对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织和性能的影响

在真空和基体预热200℃条件下,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备WC增强镍基合金涂层,研究了涂层的宏观与微观形貌、物相组成、硬度和耐磨性能,并与在大气环境氮气直吹保护和基体未预热条件下激光熔覆涂层的进行对比。结果表明:在真空和基体预热条件下,涂层中不存在裂纹与气孔,组织均匀致密,以胞状晶为主;涂层物相主要由Cr_(23)C_6、Cr_3C_2、γ-Ni、FeNi组成,Cr_(23)C_6硬质相含量低于在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的;涂层的平均显微硬度为751.14HV,比在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的低约85.43HV;涂层的稳定摩擦因数为0.50,表面磨痕横截面积约为0.4×10~(-3) mm~2,比在大气环境氮气直吹保护和基体不预热条件下的分别降低约23%和58%,耐磨性能显著提高。     

超音速激光沉积镀铜CNTs/Cu复合涂层微观结构及耐磨损性能

采用超音速激光沉积技术(Supersonic laser deposition, SLD)在Cu基体上制备CNTs/Cu复合涂层以提高其耐磨损性能，利用化学镀对CNTs表面进行了表面镀铜处理，在CNTs表面获得了均匀分布的纳米Cu颗粒镀层。对复合涂层的截面形貌、微观结构、磨损性能及机制等进行了分析，结果表明，由于在冷喷涂(CS)过程中同步引入了激光辐照对Cu粘结相进行加热软化，SLD制备的CNTs/Cu复合涂层具有较高的沉积效率和致密性。得益于表面铜镀层的缓冲作用，CNTs在沉积过程中保持了其结构的完整性，在复合涂层中均匀分布且与Cu粘结相结合良好。表面镀铜CNTs的添加使复合涂层具有较低的摩擦因数、磨痕宽度和深度，呈现出较好的耐磨损性能。纯铜涂层的磨损机制为粘着磨损，而CNTs/Cu复合涂层则呈现出粘着磨损与磨粒磨损共存的机制。     

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.     

EN8钢轴件表面激光熔覆BNi74CrSiB/微-纳米WC金属陶瓷涂层

在不同工艺条件下,EN8轴件表面采用横流CO2激光器熔覆BNi74CrSiB/微-纳米WC金属陶瓷涂层。通过对熔覆层组织、显微硬度和摩擦磨损性能分析测试表明,在激光功率为2kW,扫描速度为15mm/s、光斑直径为3mm时,可获得较微米粒度WC熔覆层更细小致密的晶粒熔覆层,熔覆层平均显微硬度可达980HV,约为基体硬度的4倍,微-纳米WC的加入能够改善摩擦磨损性能。熔覆后EN8钢轴件的显微硬度和耐磨损性得到极大的提高。     

ZrN涂层刀具的滑动磨损特性研究

山东大学摘要:采用电弧离子镀法在硬质合金刀具表面制备了厚度为2.19~5.23μm的ZrN系列涂层,测定了涂层的显微硬度,并通过划痕试验和摩擦磨损试验考察了涂层与基体的结合强度及其摩擦磨损性能。在扫描电镜下观察磨损表面形貌,结果表明:ZrN系列涂层能够显著提高硬质合金刀具的表面硬度;涂层与基体的结合强度较高,划痕临界载荷高于60N;与此同时,电弧离子镀法ZrN系列涂层可以显著改善硬质合金刀具的耐磨性能。磨损机理主要是磨粒磨损和涂层的微剥落。     

激光熔覆Fe/(Ti,W)C复合材料的研究

采用CO2激光加工成套设备在45#钢板表面熔覆Fe基涂层和Fe/(Ti,W)C金属陶瓷复合涂层。研究了加入(Ti,W)C对涂层相结构、组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明,Fe基熔覆层主要组成相为马氏体相,显微组织主要由均匀细小的树枝晶组成;而Fe/(Ti,W)C复合涂层主要由马氏体和(Ti,W)C两种相组成,显微组织主要为花瓣状组织,加入(Ti,W)C颗粒对熔覆层组织有明显影响;熔覆层显微硬度由HV0.2 670提升至HV0.2 900;耐磨性能也有显著提升。     

CeO2加入含量对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织与性能的影响

以镍包碳化钨粉和CeO2粉的混合粉为原料,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备WC增强镍基合金涂层,研究原料中CeO2质量分数(0～2.0％)对涂层物相组成、显微组织、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:添加CeO2后涂层的物相由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni3 Fe、WC、Cr23 C6、M7 C3(M=Fe、Cr)以及少量的CeNi3组成;涂层与基体间形成了良好的冶金结合;当CeO2的质量分数为1.0％时,组织致密均匀,细化效果最明显;随着CeO2含量的增加,涂层的硬度呈先升高再下降的趋势,摩擦因数和磨损量呈先降低后增加的趋势;添加质量分数1.0％CeO2涂层的平均硬度最高,为956.0 HV,比未添加CeO2的提高了29％,平均摩擦因数和平均磨损体积最小,分别为0.383,11.25×10-3 mm3,与未添加CeO2的分别降低了27％和20％,涂层的耐磨性能最好,磨损机制为轻微的磨粒磨损.     

纯铜表面CNTs/Cu激光熔覆层的组织和性能

在纯铜表面预置由质量分数为0.1%~0.5%碳纳米管与铜粉组成的混合粉,然后采用激光熔覆技术制备了CNTs/Cu激光熔覆层,对熔覆层的微观组织、显微硬度、耐磨性能和电导率进行了研究。结果表明:激光熔覆层的组织均匀致密,熔覆层中的物相有Cu相和C相;当CNTs质量分数为0.5%时,熔覆层的硬度可达168 HV0.05,为铜基体的2.3倍,其耐磨性是纯铜的3.5倍;激光熔覆试样的电导率可达纯铜的70%,且其电导率与CNTs含量的关系不大。     

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。     

Zr-4合金表面激光熔覆制备复合陶瓷涂层组织和性能研究

为了提高锆合金表面的性能,采用富氮型Ti N粉末作预置涂层原料,在Zr-4合金表面激光原位熔覆制备出了高性能氮化物和氧化物的复合陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪分别分析了涂层宏观形貌、显微组织、物相组成、硬度分布情况。结果表明:激光熔覆涂层表面无气孔裂纹等缺陷,涂层厚度约为600μm,表层主要含Zr O2、Zr N、α-Zr和Ti N等物相,涂层主要由树枝状、球状、针状、枝晶间无定形组织构成,熔覆层硬度最高达1427 HV0.1,是基材的8倍。     

钢基体表面空气助燃超音速火焰喷涂制备铁黄铜涂层的组织和性能

采用空气助燃超音速火焰喷涂技术在30CrMnSi钢基体表面上制备出厚3 mm的HFe59-1-1铁黄铜涂层,对涂层的化学成分、物相组成、显微硬度及耐磨性能进行了研究。结果表明：制备的铁黄铜涂层呈层状结构,晶粒细小,致密度高,孔隙率小于1％,和基体结合强度高,显微硬度为241 HV,且表现出比同牌号铸造铁黄铜更为优良的耐...     

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。     

模具钢表面盐浴渗钛层的制备及性能研究

采用盐浴法在Cr12Mo V冷作模具钢表面进行渗钛处理,研究了不同温度和时间对渗层厚度的影响。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪和旋转摩擦试验仪分析了渗层的显微形貌、相结构、表断面硬度和耐磨性能。结果表明:通过配方优选,在适宜的渗入温度(1000℃)和时间(6h)下,可在模具钢表面形成致密、厚度约13μm的渗钛层,相组成主要为Ti C,渗层具有较高的表面硬度(约2789HV0.3)。室温干摩擦试验表明,与基体相比,相渗层试样的磨损量降低约17倍,平均摩擦系数为0.4054,仅为基体的70.6%,说明模具钢盐浴渗钛处理后具有较佳的耐磨减摩性能。     

NiTi合金表面改性及其微动磨损性能研究

采用多弧离子镀技术在NiTi形状记忆合金表面制备TiN涂层。利用SRVⅢ摩擦磨损试验机研究NiTi合金表面改性后在37℃Hank’s模拟体液中微动磨损性能,分析法向载荷对TiN合金磨损机制的影响规律。利用SEM扫描电镜及能谱考察磨损表面形貌,结果表明：制备的TiN涂层表面致密均匀,无明显缺陷。说明TiN涂层可有效提高基体的耐磨性能,其磨损机制主要表现为剥落损伤与磨粒磨损并存。TiN涂层显微硬度为784 HV,远高于基体,TiN/NiTi膜基硬度比缓慢下降,涂层与基体结合强度高。     

Q235钢表面超音速电弧喷涂制备FeCrBSiNi耐磨涂层的性能

以FeCrBSiNi丝材为原料,利用自有专利技术的超音速电弧喷枪及喷涂装置在工业锅炉用Q235钢表面制备FeCrBSiNi涂层,研究了涂层的孔隙率、微观形貌、显微硬度、耐磨性能和结合强度。结果表明:超音速电弧喷涂制备的FeCrBSiNi涂层的孔隙率为0.71%,涂层与基体的结合界面相对平整,涂层没有明显的分层现象,涂层结构致密,孔洞较少;FeCrBSiNi涂层的平均显微硬度为720HV0.3,远高于基体Q235钢的;涂层与基体以机械结合为主,结合强度可达到60MPa;摩擦磨损试验后,基体的质量损失是涂层的28倍,涂层的耐磨性能远优于基体的。     

激光熔覆Ni/TiC复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢样品表面制备了Ni/TiC复合涂层,利用光学显微镜、SEM,EDS,XRD、显微镜硬度计及摩擦磨损试验机等检测设备研究了Ni/TiC复合涂层的组织和性能。试验结果表明：Ni/TiC复合涂层没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基体之间具有良好的冶金结合,涂层显微硬度沿层深皆呈明显的阶梯状分布,最外表面的熔覆层硬度最高,约为800 HV;熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了86.5％,表明Ni/TiC复合涂层具有较好的耐磨性能。