金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法

参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。     

端面密封材料S-07不锈钢滑动摩擦学行为的分子动力学模拟

为探究端面密封材料S-07不锈钢在不同参数下的摩擦学行为,构建纳米尺度下S-07不锈钢的摩擦磨损模型,以对偶件的压入深度和滑动速度作为变量,研究S-07不锈钢表面摩擦学性能及形貌变化。结果表明：随着摩擦相对滑动速度的增加(50、100、150 m/s),S-07不锈钢磨损表面粗糙度降低;随着对偶件压入深度(0.3、0.6、0.9 nm)的增大,摩擦因数呈上升趋势;磨损量随压入深度增大而增大,随滑动速度上升呈下降趋势。在微观尺度上,从位错、塑性变形等角度解释了在不同磨损条件下S-07不锈钢性能变化的原因,为该材料适用摩擦工况的选择提供了理论参考。     

高熵合金涂层的摩擦学性能研究进展

相比于传统合金的设计方法及性能规律,高熵合金这种新兴材料体系的出现,提供了一种新的研究发展思路,且在各应用领域上表现出了极好的性能及发展潜力,为合金领域注入了新的活力.以涂层这一领域为重点,简要介绍了高熵合金的定义,解释了其基本的四大核心效应(高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及"鸡尾酒"效应),以及近年来研究者们对此的新理解、新拓展,发现这种特殊的随机结构中依然存在许多目前仍未深入研究及理解的特性及规律,不能准确预测及控制物相组成的取向.从不同的强化方式出发,以材料体系设计、第二相掺杂、工艺处理三方面进行分类,重点阐述了高熵合金涂层这一体系在摩擦学方向上的研究与应用,总结各自的强化机制.通过探讨不同元素组成、复合方法、制备工艺及后处理手段下的具体表现,总结影响涂层表面摩擦学性能的关键因素,发现新的提升减摩耐磨性能的可行性或研究潜力.目前存在的主要不足有:基础理论研究不够系统全面,工业应用上对于涂层成形质量的控制与传统合金的精确度仍有较大差距,在自润滑复合体系上的探索仍比较局限.以上这些方面的工作都将是摩擦学领域研究的重点.     

Ti-6Al-4V合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC_2/CrS+Ti_2CS高温自润滑耐磨复合涂层研究

为提高Ti-6Al-4V钛合金的摩擦学性能,以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒WS2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、Ti2CS和CrS金属硫化物为自润滑相的高温自润滑耐磨复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相及显微组织结构;分别在室温、300℃和600℃时利用Si3N4陶瓷球对磨来测试涂层和基体的干滑动磨损性能,并分析了其磨损机理。结果表明:复合涂层的平均硬度为1005HV0.2,约为基体(360HV0.2)的3倍,从室温到600℃,由于增强相TiC、TiWC2和自润滑相CrS、Ti2CS的综合效应,复合涂层的摩擦系数和磨损率相比基体均显著降低,具有良好的高温自润滑耐磨性能。     

热处理对TA2合金表面激光熔覆Ti2SC/TiS涂层组织和力学性能的影响

目的对激光熔覆自润滑耐磨涂层进行热处理,获得具有较好摩擦学性能的复合涂层。方法采用激光熔覆技术在TA2合金表面熔覆40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2复合粉末制备自润滑耐磨复合涂层。将涂层置于500℃真空中分别保温1、2 h,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及原子力显微镜(AFM)系统地分析了热处理前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果未经过热处理和经过热处理涂层的主要物相均为α-Ti、(Ti,W)C_(1-x)、TiC、Ti_2SC和TiS。相比未经热处理涂层的显微硬度(1049.8 HV_(0.5)),经过热处理1 h和2 h涂层的显微硬度(1143.3 HV_(0.5)和1162.7 HV_(0.5))有所上升。热处理1 h和2 h涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.29和6.66×10~(-5) mm~3/(N·m)以及0.29和5.65×10~(-5) mm~3/(N·m),比未热处理涂层(0.32和18.92×10~(-5) mm~3/(N·m))的耐磨减摩性能有所提升。经过热处理1 h和2 h涂层的磨损机理均主要表现为磨粒磨损,未经热处理涂层的磨损机理主要为塑性变形和粘着磨损。结论相比未经热处理的涂层,经过热处理1 h和2 h的涂层显微硬度有所升高,摩擦学性能得到提升,但在两种热处理时间条件下,涂层显微硬度和摩擦学性能变化较小。     

Ti6Al4V合金激光原位合成自润滑复合涂层高温摩擦学性能

为提高Ti6Al4V合金的高温摩擦学性能,采用激光熔覆技术在其表面原位合成多相混杂金属基高温自润滑耐磨复合涂层,熔覆粉末的成分为Ni60-16.8%TiC-23.2%WS_2(质量分数,下同),系统地研究复合涂层的显微组织、物相结构及其在20,300,600,800℃下的摩擦学性能和相关磨损机理。结果表明:复合涂层的显微硬度(701.88HV_0.5)约为基体(350 HV_0.5)的2倍;由于原位合成固体润滑相(Ti_2SC/TiS/NiS/TiO/TiO_2/NiCr_2O_4/Cr_2O_3)和硬质相(W,Ti)C_1-x/TiC/Cr_7C_3的协同作用,复合涂层的耐磨减摩性能明显优于基体。随着温度升高,涂层和基体的摩擦因数和磨损率均呈下降趋势,在800℃时复合涂层和基体的摩擦因数分别为0.32和0.43,磨损率分别为1.80×10^-4,2.92×10^-5mm/Nm。在800℃下塑性变形、分层和氧化磨损为基体主要磨损机理,复合涂层以氧化磨损和轻微的黏着磨损为主。     

激光熔覆FeCoCrNiCux高熵合金涂层的显微组织和摩擦性能

利用激光熔覆技术制备了FeCoCrNiCu_x(x=0,0.5,1)高熵合金涂层,系统地分析了不同Cu含量涂层的微观组织、摩擦性能与磨损机制。结果表明：制备的FeCoCrNiCu_x高熵合金均为单一FCC相固溶体,并存在Cr、Ni(x=0)和Cu(x=0.5,1)偏析。室温下,三种涂层的摩擦因数均略高于基材的;FeCoCrNiCu涂层的加工硬化作用和延展性的提升使得其磨损率相较基材有显著下降。600℃下,FeCoCrNiCu_0.5和FeCoCrNiCu涂层的摩擦性能均有显著提升;FeCoCrNiCu_0.5涂层形成了平整致密的氧化层使得涂层磨损率仅为1.29×10^-4 mm³/N·m;FeCoCrNiCu涂层形成了由硬质氧化物和高韧性合金构成的机械混合层,使得涂层表现出较好的减摩耐磨性能,其摩擦因数仅为0.24。     

激光熔覆技术及其在核电阀门中的研究进展

比较了激光熔覆技术和目前常见的核电阀门密封面强化工艺,指出激光熔覆技术是最具应用前景的工艺方法.分析了激光熔覆技术在核电阀门密封面强化中的研究及应用状况,指出了激光熔覆层质量现存的主要问题,并提出了相应的解决方法.     

Ni-Cr-C复合耐磨涂层的研究

以Ni-Cr-C混合合金粉末为添加原料,采用等离子熔覆技术,在普通机械制造用钢Q235表面形成了以初生块状金属陶瓷Cr7C3为硬质耐磨增强相,以强韧性良好的γ/Cr7C3共晶为基体的复合材料冶金涂层,分析了涂层的显微组织和硬度,在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性.结果表明:涂层组织致密,硬度较高,与基体之间为完全的冶金结合,在干滑动磨损条件下具有良好的耐磨性.同时,讨论了复合涂层耐磨损的4种原因.     

超音速火焰喷涂TiB2-50Ni复合涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对Ni质量分数为50%的TiB2-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 选用“壳核型”Ni包覆TiB2复合粉末,通过超音速火焰喷涂（HVOF）在304不锈钢基材表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了粉末、涂层与摩擦磨损表面的显微结构和物相组成,并研究了TiB2-50Ni涂层和304不锈钢基材的高温摩擦磨损性能。结果 HVOF制备的复合涂层截面呈现明显的层片结构,涂层厚度、孔隙率、显微硬度、表面平均粗糙度及界面平均结合强度分别约300.8 μm、2.3%、766.1HV、2.3 μm及22.6 MPa。高温环境下,304不锈钢基材摩擦系数波动大,且随环境温度升高,其磨损率急剧增加,而TiB2-50Ni涂层的摩擦系数及磨损率波动较小。当环境温度达600 ℃时,涂层磨损率为(2.73±0.01)×10–5 mm3/(N?m),约为304不锈钢基材磨损率（(11.07±0.01)×10–5 mm3/(N?m)）的1/4。高温环境下,TiB2-50Ni涂层的磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。结论 HVOF所制备TiB2-50Ni复合涂层受摩擦环境温度影响较小,具有优异的耐高温摩擦磨损性能。