激光熔覆Ni3Al/Cr3C2复合材料耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2(25%,质量分数)复合材料耐磨涂层,分析了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微组织由基体γ'-Ni_3Al相和原位自生M_7C_3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小M_7C_3弥散分布于γ'-Ni_3Al基体。与Ni_3Al合金熔覆层相比较,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微硬度提高了约4000 MPa。650℃时,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右,表明Ni_3Al/Cr_3C_2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。     

单晶高温合金真空钎涂MCrAlY-Cr_3C_2涂层的研究北大核心

为了提高单晶高温合金的高温耐磨抗氧化涂层,采用真空钎涂工艺制备了MCrAlY-Cr_3C_2复合涂层,并采用OM,SEM,XRD,EDS,EPMA和显微硬度试验等手段对涂层的组织、成分和硬度进行分析。结果表明,涂层主要由γ+γ',Cr_7C_3,Cr_(23)C_6,Ni_3Si和Cr_3Si组成,由于界面互扩散,界面上生成了含Mo,W的硅化物,且单晶基体的二次反应区中析出了各种形态的富Ta,Ti的碳化物。涂层中由于添加了碳化物强化相,显微硬度比单晶基体提高了近3倍,但分布不均匀;涂层与基体界面处由于固溶强化效果减弱,析出的硬脆相对硬度影响不大,因此硬度提升不够明显。     

单晶高温合金真空钎涂MCrAlY-Cr_3C_2涂层的研究

为了提高单晶高温合金的高温耐磨抗氧化涂层,采用真空钎涂工艺制备了MCrAlY-Cr_3C_2复合涂层,并采用OM,SEM,XRD,EDS,EPMA和显微硬度试验等手段对涂层的组织、成分和硬度进行分析。结果表明,涂层主要由γ+γ',Cr_7C_3,Cr_(23)C_6,Ni_3Si和Cr_3Si组成,由于界面互扩散,界面上生成了含Mo,W的硅化物,且单晶基体的二次反应区中析出了各种形态的富Ta,Ti的碳化物。涂层中由于添加了碳化物强化相,显微硬度比单晶基体提高了近3倍,但分布不均匀;涂层与基体界面处由于固溶强化效果减弱,析出的硬脆相对硬度影响不大,因此硬度提升不够明显。     

Cr_3C_2对Cr12钢光纤激光铁基熔覆层组织与硬度的影响

以Cr12冷作模具钢为基材,采用光纤激光在其表面熔覆铁基合金粉末。研究了Cr_3C_2含量对激光熔覆层组织和性能的影响。结果表明,Cr_3C_2/Fe基激光熔覆层的相组成主要为Ni-Cr-Fe、Cr_3C_2、Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、[Fe,Ni]等相。加入Cr_3C_2可提高该熔覆层的显微硬度。随着Cr_3C_2含量的增加,熔覆层组织逐渐细化。晶粒的形貌由粗大的树枝晶过渡到细小块状和圆钝化的树枝晶。     

718H模具钢等离子熔覆涂层的组织和性能研究

采用等离子熔覆技术在718H模具钢表面熔覆铁基合金粉末,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和材料表面性能综合测试仪对熔覆层的显微组织、化学成分、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:等离子熔覆铁基合金粉末的熔覆层的组织近表面为细晶区,中间为柱状晶,熔覆层与热影响区的交界处有一条平面晶组织,熔覆层与基体形成了冶金结合,热影响区组织为板条状马氏体;从基体到表面硬度大致呈梯度分布,熔覆层的硬度达到800 HV,大于基体材料的硬度;熔覆层中有较多M7C3碳化物和γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相,磨损量小于基体材料的,熔覆层的耐磨性明显好于基体材料。     

铜材表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂层

目的提高铜合金的表面硬度,改善其耐磨性能。方法利用激光表面合金化和激光熔覆工艺在铜合金表面制备出Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪,系统分析了合金化过渡层与熔覆层的物相构成及显微组织,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对梯度涂层的显微硬度和耐磨性进行评估。结果合金化过渡层组织致密且具有单一柱状晶结构,主要由α-(Cu,Ni)固溶体、Ni_3Al和Ni Al构成。Cr_3C_2/Co复合熔覆层中分布着未熔Cr_3C_2颗粒,且以未熔Cr_3C_2颗粒为中心,四周有大量呈杆状(或针状)的M_(23)C_6和M_7C_3型碳化物,这种碳化物可以有效提高熔覆层的硬度。梯度涂层的显微硬度从基体的80HV逐渐增加到熔覆层的640HV,梯度涂层的摩擦磨损失重仅为铜合金基体的1/8。铜基体的磨损表面发生大规模破坏并形成大量磨屑,其磨损机制主要是粘着磨损;Cr_3C_2/Co喷涂层由于内部结合力较弱,出现了大量的疲劳磨损面,其磨损机制为表面疲劳磨损;而Ni/Cu-Cr_3C_2/Co梯度涂层的磨损表面比较平整,只存在轻微的"犁沟",其磨损机制为典型的磨粒磨损。结论梯度涂层由于Cr_3C_2、M_(23)C_6及M_7C_3相的存在,显微硬度和耐磨性能显著提高。同时,涂层的成分与性能均呈一定的梯度变化,改善了铜基体与涂层的相容性。     

Monel合金表面激光熔覆Ni基稀土合金空蚀性能

采用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备Ni基稀土合金熔覆层。利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计及超声波金属材料空蚀仪等设备对熔覆层的组织形貌、相结构、硬度、空蚀性能及失效机制进行了系统研究。结果表明:Y_2O_3细化了熔覆层的组织,其组织主要由γ-Ni固溶体、Ni_3B和高硬度的Cr_(23)C_6和Cr_7C_3组成,熔覆层平均硬度可达9040MPa,抗空蚀性能是Monel400合金的8.7倍,熔覆层空蚀过程失效机制主要为枝晶干的冲蚀剥落,Ni基稀土合金熔覆层的细晶强化及空蚀过程中产生阻断晶界网状结构是提高其耐空蚀性能的关键。     

Ni包B_4C陶瓷颗粒增强Ni基合金激光熔覆层的性能

利用3 kW高功率半导体激光器,在304钢基体上制备不同含量Ni基Ni包B_4C复合陶瓷涂层,分别用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计及摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、物相、硬度及耐磨性进行研究。结果表明:熔覆层主要由γ-Ni固溶体、B_4C、Fe_3B、Ni_4B_3、Cr_5B_3、CrB、Cr_3C_2、Cr_2Ni_3等物相组成;熔覆层底部晶粒以近似垂直于基体界面的细小树枝晶的形态生长的,中部以一定方向柱状晶和树枝晶存在,上部是杂乱无章的等轴枝晶;Ni包B_4C含量为40%时,熔覆层组织均匀致密、晶粒细小,与基体冶金结合,显微硬度最高1261 HV,是基体的5.7倍,耐磨性也相对较好,是基体的12倍。     

FeCrCoWCBY2O3合金激光熔覆层的性能研究

通过对FeCrCoWCBY2O3合金粉末在低碳钢表面进行激光熔覆，获得了C、B含量较高的无裂纹熔覆层，其厚度在1．0～1．5mm之间。利用XRD、SEM等分析了熔覆层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的硬度和耐磨性。结果显示：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由马氏体、残余奥氏体枝晶和枝晶间碳化物组成；熔覆层的硬度比熔覆基体提高3倍多，且硬度最高值不在表层，而在距离表面0．3mm处；耐磨性相对基体提高接近2倍。     

激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响

以铁基合金为熔覆粉末材料,采用不同激光熔覆功率进行单层单道激光熔覆,分析了光纤激光功率参数对熔覆层组织和性能等方面的影响。结果表明,随着激光功率的增加,激光熔覆层的显微组织形态由胞状晶和柱状树枝晶向树枝晶转变。其他工艺参数不变,组织中的晶粒尺寸随着激光功率的增大而增加。熔覆层显微硬度随距熔覆层表面距离的增加而增加,在距表面0.8mm处达到峰值,随后降低至母材硬度值附近,当激光功率为700W时,0.8 mm处显微硬度值最大,硬度HV_(0.2)为681.16。熔覆层中所含有的主要物相为Fe_(0.94)Ni_(0.054)、[Fe,Ni]、Cr_3C_2和Cr_(23)C_6。     

发动机排气门等离子熔覆再制造

介绍了粉末等离子熔覆再制造系统.选择ST6合金粉末为熔覆材料,对失效发动机排气门进行再制造等离子熔覆试验,并通过OM和EDS对熔覆组织的显微形貌进行观察与分析.结果表明,熔覆层组织由Co中固溶Ni、Cr形成的奥氏体基体和基体上弥散分布的碳化物硬质相及其共晶组织组成,熔覆层平均硬度达552.8 HV0.1,性能检测表明采用粉末等离子熔覆技术熔覆ST6合金粉末完全能够达到排气门再制造的要求.     

激光熔覆TiC-WC增强NiCrMn合金涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCrMn-TiC/WC-La_2O_3硬质合金耐磨涂层。采用X衍射仪、扫描电镜、能谱仪分析了熔覆层的物相组成及显微组织。测试了涂层的显微硬度,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明:涂层主要由γ-(Ni,Fe)共晶化合物、未溶解的TiC和WC、原位生成的M_7C_3、TiC和(Ti,W)C、WC碳化物硬质相以及少量La_2O_3和Cr_3C_2组成。激光熔覆层的显微硬度大幅提高,显微硬度平均值为1172.74 HV,约为基体的3.48倍。熔覆层的摩擦系数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/4。磨损试验过程中在涂层表面生成的大量含氧粘附层出现在涂层表面,有利于提高涂层的耐磨性。     

钨极氩弧熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织及耐磨性的研究

采用钨极氩弧熔覆技术,在Q235钢板表面熔覆添加不同含量B和Si的铁基复合粉末,制备具有原位合成颗粒增强相的铁基复合涂层。分析了B、Si添加量对涂层组织、物相、硬度和耐磨性的影响。结果表明,铁基复合涂层主要由黑色的α-(Fe,Cr)基体和白色的(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3B、Cr_3C_2及Cr FeB等原位生成硬质相组成。B元素含量的增加,原位生成的硼、碳化物等硬质相数量增加。涂层的硬度随着B、Si含量的增加呈先增加后降低的趋势,B、Si含量均为1%时达到峰值。涂层的磨损失重与硬度不完全对应,添加1.0%B、1.0%Si的涂层耐磨性最差,添加0.5%B、0.5%Si的涂层具有良好的耐磨性。     

Ni基合金激光熔覆层组织特征及凝固过程的研究

采用自动送粉方法,在４５钢表面激光熔覆Ｎｉ基合金粉末,较为系统地研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织特征的影响。实验结果表明：Ｎｉ基合金粉末激光熔覆层显微组织由枝晶及块状（或针状）共晶组织构成,共晶碳化物的形态由化学成分确定;结合界面不存在白亮带,为细小亚共晶组织;离结合界面距离的增加,熔覆层组织逐渐变细,显微组织表现出明显不均匀性,提高激光扫描速度,明显细化了组织邮组织显微硬度。改善了熔覆层局部组     

感应熔覆铁基合金涂层的显微组织与性能

采用感应熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti基体上制备了Fe基合金涂层。利用带有能谱仪的场发射扫描电镜(FESEM)分析了熔覆层的显微组织形貌和元素组成,使用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成,采用差热分析仪对合金粉末进行了热分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及干摩擦条件下的滑动磨损性能。结果表明,感应熔覆铁基合金涂层组织致密,内部和界面无孔隙,涂层与基体形成了良好的冶金结合;涂层主要由α-Fe、(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3、Ni_3Fe和Fe_3C等组成,且α-Fe中均匀分布颗粒细小的(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3析出相;涂层显微硬度约为250HV_(0.1);在不同载荷下,感应熔覆Fe基合金涂层的耐磨损性能均优于1Cr18Ni9Ti基体,涂层磨损机理为典型的层状剥落和粘着磨损。     

碳弧堆焊和激光熔覆铁基合金粉块涂层的组织及性能

采用碳弧堆焊和激光熔覆法将Fe-05合金粉块分别熔覆在Q235钢基体表面。分析了涂层的显微组织和物相组成。测试了涂层的显微硬度和磨损失重。研究了熔覆工艺对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,碳弧堆焊和激光熔覆涂层的显微组织为黑色基体相上分布着白色的物相。其中黑色物相为基体α-(Fe,Cr)固溶体,白色物相主要为(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_2B、Fe_3B、Cr_3C_2、CrFeB及Ni_3Si。碳弧堆焊和激光熔覆涂层中均有裂纹产生,裂纹类型均为穿晶裂纹。激光熔覆涂层的显微硬度高于碳弧堆焊层,平均显微硬度约为989 HV。激光熔覆涂层的耐磨性高于碳弧堆焊涂层。     

核阀密封面激光熔覆无钨低碳中钴合金粉末

在0Cr18Ni12Mo3Ti不锈钢核阀试样表面进行了FCo-5合金粉末的单道激光熔覆。研究了熔覆层的显微组织特征、相结构,并讨论了与显微硬度的对应关系。试验结果表明:具有无钨低碳中钴特点的FCo-5合金粉末激光熔覆层与基体达到了良好的冶金结合;熔覆层组织主要为γ-Co奥氏体枝晶、枝晶间大量共晶组织及原位生成的Cr23C6颗粒相;熔覆层横截面显微硬度曲线呈"类M型"分布,最低硬度值较基体提高了192 HV0.2以上;弥散分布的Cr23C6颗粒对提高密封面的耐磨性非常有利。FCo-5合金粉末熔敷金属符合核阀密封面堆焊材料的技术要求,可以替代高钴含量的Stellite合金,并有益于减少二次污染、降低核阀成本。     

氩弧熔覆Ni35B-SiC层的强化机制

采用氩弧熔覆工艺在Q235基材上熔覆Ni35BSiC,获得硬度和耐磨性高的熔覆层。显微组织、相组分形貌和相结构分析证明熔覆层强化机制是:γNi5Si2相弥散强化、γNi基体上共格析出γNi3Si强化和C、Cr、B固溶强化的共同作用。     

铸铁表面等离子熔覆Fe-Cr-Si-B涂层的组织特征

利用常压弧光等离子体在铸铁表面熔覆Fe-Cr-Si-B合金粉末制备耐磨涂层,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对熔覆层的组织和性能进行了分析.结果表明,熔覆层组织主要由近似于六方形、U形、L形或H形的初生(Cr,Fe)7C3相及短杆状或小块状(Cr,Fe)7C3共晶碳化物、,cr)和Fe3C组成;熔覆层与基体界面形成细小的共晶莱氏体组织,在界面处熔覆层与基体中的合金元素发生了相互扩散,形成具有冶金结合的涂层;熔覆层显微硬度可达600～1200HV0.2.     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。