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。     

高频微振对激光熔覆镍基WC增强涂层的影响

目的改善传统激光熔覆工艺制备的涂层组织粗大,物相分布不均匀,易出现气孔裂纹等缺陷。方法采用松香酒精溶液作为粘接剂,将涂层材料(镍包碳化钨粉末)预置于Q235钢基体表面,选用最优激光参数(功率P=1600 W、光斑直径d=5 mm、扫描速度ν=4 mm/s),并在高频微振辅助工艺下进行熔覆试验,最终制备出镍基碳化钨增强涂层。分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及万能摩擦磨损试验机(UMT)对涂层的显微组织、元素成分及物相、显微硬度和耐磨性能进行测量分析。结果在高频微振产生的激振力作用下,涂层组织由粗大的树枝晶向等轴晶及细小枝晶转变,物相成分主要为γ-Ni(Fe)、Ni3Fe、WC、M(23)C6型化合物等,深色硬质相分布均匀,气孔裂纹等缺陷基本消失,涂层磨损机制主要为轻微磨粒磨损。与无高频微振辅助的涂层相比,显微硬度提高了17%,摩擦系数减小了29%,耐磨性提高了49%。结论利用高频微振辅助激光熔覆工艺,可使制备出的涂层质量显著改善,微观组织更加致密,成分分布更加均匀,细晶强化和弥散强化效果增强,硬度、耐磨性等力学性能得到明显提升。     

超声振动对激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的改善传统激光熔覆涂层中常出现的气孔和裂纹等缺陷,提高涂层整体质量和使用性能。方法首先利用粘接剂将镍包WC合金粉末预置于Q235基体材料上,采用正交试验得到的最优参数(激光功率P=1600 W,光斑直径d=5 mm,扫描速度ν=4 mm/s)进行熔覆试验,整个熔覆过程使用20 kHz的超声波发生器,以空气为载体,向激光熔池中同步施加超声振动,然后分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及万能摩擦磨损试验机(UMT),对涂层的显微组织、元素成分及物相、显微硬度和耐磨性能进行测量分析。结果施加超声振动后涂层的晶粒更加细小,主要由细小等轴晶和少量枝晶组成,涂层中气孔和裂纹明显减少,Cr、Ni、W、C等元素分布趋于均匀,涂层物相主要由固溶体γ-(Ni, Fe)、金属间化合物Ni3Fe、WC、Cr23C6等组成。施加超声振动后涂层平均显微硬度为937HV,与未施加超声振动的涂层相比提高了13%,摩擦系数为0.43,降低了约26%,耐磨性能提高了44%。结论利用空载式超声振动辅助激光熔覆,可使制备出的涂层质量显著改善,微观组织更加致密,硬度、耐磨性得到提升。     

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.     

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。     

机械振动对高频感应熔覆WC增强Ni60A合金层显微组织与耐磨性能的影响

采用机械振动辅助高频感应熔覆技术在45钢表面熔覆制备添加质量分数20%WC的Ni60A合金熔覆层,研究了机械振动对熔覆层显微组织、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:机械振动的施加使熔覆层具有良好的熔覆质量,内部气孔减少且组织更均匀;和未施加机械振动熔覆层相比,施加机械振动熔覆层的表面硬度更大,摩擦因数和磨痕面积更小,耐磨性能更好。