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。     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2/NiCr、Stellite6、Inconel625、Inconel718涂层耐冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术,在15Cr_2Mo合金钢上制备了Cr_3C_2/NiCr、Stellite6、Inconel625、Inconel718涂层。测定了涂层的显微组织、结合力、显微硬度、孔隙率。研究了涂层耐固体颗粒冲蚀性能。结果表明,Cr_3C_2/NiCr涂层在结合力、显微硬度和孔隙率方面均优于其他涂层。同时,Cr_3C_2/NiCr耐固体颗粒冲刷性能最好,其冲蚀试验失重量仅为基体15Cr_2Mo的20%左右。Cr_3C_2/NiCr涂层显微组织中,高硬度的碳化物Cr_3C_2陶瓷相以多边形弥散分布在较软的基体NiCr合金相上。固体颗粒冲刷试验后,Cr_3C_2/NiCr涂层表面磨痕比较明显,但是没有发生明显的涂层分层剥落现象。优异的微观结构、细小的硬质颗粒以及较低的孔隙率等因素对涂层耐冲蚀性的显著提高起着关键作用。Cr_3C_2/NiCr涂层应用于冲蚀磨损环境,可有效提高部件寿命。     

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。     

模具钢表面Co/TiC熔覆层的组织与高温磨损性能

利用6 kW横流CO2激光器制备了Co50熔覆层和不同成分配比的Co/TiC复合涂层来改善H13模具钢表面的热磨损性能.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和高温摩擦磨损试验机分析了涂层的结合特征、物相组成和不同温度下的摩擦磨损性能.结果表明,当预置层粉末TiC含量(重量百分比)小于等于20％时,熔覆层与H13钢基材呈良好的冶金结合;随着TiC含量的增加,Co/TiC复合涂层截面平均显微硬度呈上升趋势,但涂层中基体相种类减少:Co+10％TiC涂层由TiCo3、Cr2Ni3和Cr-Ni-Fe-C组成,Co+20％TiC涂层由Cr2Ni3和γ-Co组成,Co+30％TiC涂层为γ-Co固溶体.Co+ 20％ TiC涂层的高温耐磨性比C050涂层显著提高,摩擦系数平稳;700℃时复合涂层的磨损机制主要为氧化磨损和疲劳磨损.结果显示Co+20％TiC涂层具有良好的综合性能.     

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。     

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。     

Fe基非晶涂层的组织结构与耐磨性研究

利用电弧喷涂技术在45#钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层。与YG8球配副,在干摩擦条件下对涂层与45#钢的摩擦磨损性能进行了对比研究。采用XRD、扫描电镜及显微硬度计等分析仪器对涂层组织结构及磨损形貌进行表征。结果表明:涂层中含有非晶相,孔隙率较少,涂层平均硬度高达HV1124。与45#钢相比,涂层的摩擦因数较小,耐磨性明显高于45#钢基体,其磨损机制以片状剥落为主。     

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。     

镍包SiC_p增强Ni35合金激光熔覆层的显微组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆工艺在H13模具钢基体表面制备镍包SiC_p增强Ni35合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织以及在25,600℃下的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层由γ-Ni(Fe)+M_3(B,Si)共晶相、M_(23)C_6型碳化物、M_7C_3型碳化物、Ni_(31)Si_(12)镍硅化物和石墨组成;在不同温度下摩擦磨损后,熔覆层表面的显微硬度均高于基体的,磨损体积小于基体的;25℃下熔覆层的耐磨性能较基体的明显提高,且提高效果高于600℃下的;25℃下熔覆层的磨损机制主要为微磨粒磨损和黏着磨损,600℃下的则主要为磨粒磨损、黏着磨损以及轻微的氧化磨损。     

Fe基非晶纳米晶电弧喷涂层的摩擦磨损行为

利用超电弧喷涂技术在20#钢基体上制备含有非晶纳米晶的铁基涂层。采用扫描电镜分析涂层的组织形貌,用X射线衍射分析涂层的相结构,并对涂层与基体20#钢在干摩擦条件下的摩擦学性能进行对比研究。结果表明:Fe基非晶纳米晶涂层中含有非晶相和纳米相,孔隙率较低,具有较高的硬度;相同条件下,涂层的摩擦因数较小,磨损量较小,涂层的耐磨性优于20#钢;20#钢基体的磨损失效形式为黏着磨损,而Fe基非晶纳米晶涂层的失效形式开始时是疲劳磨损,随着粒子的脱落,失效形式就变为磨粒磨损。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层及其对2Cr10MoVNbN钢疲劳性能的影响

采用爆炸喷涂方法在2Cr10MoVNbN钢基体表面制备了Cr3C2-NiCr涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计、电子拉伸试验机、X射线应力仪、疲劳试验机等分析测试了涂层的缺陷、显微硬度、断裂韧度、结合力、残余应力、疲劳性能等,主要研究了涂层对基体疲劳性能的影响.结果表明:在2Cr10MoVNbN钢基体上采用爆炸喷涂方法制备的Cr3C2-NiCr涂层的孔隙率为0.5%,表面硬度为921 HV,断裂韧度为3.67 Mpa·m1/2,涂层与基体的结合强度为63 Mpa,涂层表面、涂层/基体界面处均处于压应力状态;爆炸喷涂Cr3C3-NiCr涂层明显降低了2Cr10MoVNbN钢基体的疲劳性能,在应力幅小于500 Mpa时,与基体试样相比,涂层试样的疲劳寿命减少了75%以上,疲劳强度下降了134.7 Mpa,涂层试样的疲劳裂纹源出现在涂层/基体界面的Al2O3夹杂物处.     

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能.研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成.基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面.添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加.在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损.     

1100℃下MoSi_2涂层的高温摩擦磨损性能研究

为提高K403镍基高温合金的高温耐磨损能力,采用大气等离子喷涂在镍基上制备了金属间化合物MoSi2涂层,比较分析了基体和涂层与Al2O3配对摩擦副在1100℃下的高温摩擦磨损性能,并采用X射线衍射仪和扫描电镜对摩擦磨损表面进行了物相、形貌和成分分析,进而分析了基体和涂层的磨损机理。研究结果表明:K403合金的摩擦因数在0.35～0.5范围内变化,而MoSi2涂层的摩擦因数在0.65左右波动;MoSi2涂层的磨损率约是基体材料的0.5倍,涂覆MoSi2涂层后,提高了镍基高温合金耐高温磨损能力;镍基合金的高温摩擦磨损机制主要为氧化磨损和疲劳断裂,载荷较小(10N)时,MoSi2涂层的磨损机制主要表现为氧化磨损,较大载荷(40N)时,MoSi2涂层的磨损机制主要表现为氧化磨损和疲劳脆性断裂。     

TC4合金表面双阴极等离子溅射沉积NbTiN2涂层的摩擦磨损性能

采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了NbTiN₂涂层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、硬度、与基体的结合情况以及摩擦磨损性能。结果表明:NbTiN₂涂层具有很强的(220)晶面择优取向特点;涂层表面质量良好,无明显缺陷,厚度约为10μm,平均硬度为2 478.46 HV,约为基体的6倍,涂层划痕试验的临界载荷为68.5 N,涂层与基体结合良好;在2～5 N载荷、室温下涂层的摩擦因数低于基体,磨痕比基体窄,磨损率比基体低一个数量级,涂层的主要磨损机制是疲劳磨损;500℃下涂层的摩擦因数较室温高,磨痕更窄更浅,磨损率较低,磨损机制为黏着磨损和氧化磨损,涂层表现出更好的耐磨性能。     

炮弹冲头钢电火花沉积YG8涂层的摩擦磨损行为研究

应用电火花表面沉积技术将YG8合金沉积到H13钢（炮弹冲头钢）表面,应用显微硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电镜和x射线衍射仪。研究了涂层的微观结构、硬度和摩擦磨损行为。研究结果表明,YG8涂层稳定摩擦磨损阶段的平均摩擦系数显著低于H13钢的摩擦系数,具有显著的减摩作用。H13钢的磨损机制主要是严重的磨料磨损,而YG8涂层的磨损机制是微切削磨料磨损、剥层磨损和氧化磨损。     

激光熔覆WC/Ni60B涂层磨损析出强化研究

采用激光熔覆的方法,以45#钢为基体,Ni60B自熔性合金粉末为基体相,微米和纳米WC-12%Co为增强相,研究制备了WC-12%Co颗粒增强金属基复合涂层.采用MM-200环块磨损试验机,对熔覆涂层在干摩擦滑动磨损条件下进行相同载荷不同磨损距离的磨损试验,分析了涂层在干摩擦磨损中的析出现象.试验结果表明:磨损后,2种熔覆涂层的表面显微硬度均比磨损前有所提高;磨损过程中,熔覆涂层中有析出现象;析出相有望改善涂层的磨损性能.     

模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN（200）面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN（200）面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。     

ZL104合金表面反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织和性能

采用反应等离子喷涂技术在ZL104合金基体上依次沉积NiCrAl黏结层和TiN复相涂层,通过X射线衍射、组织观察、硬度测试、拉伸及磨损试验等方法研究了涂层的物相组成、微观形貌、结合强度、硬度及耐磨性能,并探讨了磨损机制。结果表明:复相涂层由TiN、TiN_(0.3)和少量TiO_2组成,其组织致密,存在少量孔隙和微裂纹;涂层与ZL104合金结合良好,结合强度达17.7MPa;TiN复相涂层的平均显微硬度为1 330HV,约为基体的22倍,磨损量随载荷的增加而增加,且远小于基体的;ZL104合金的磨损机制为微切削磨粒磨损和微疲劳磨损,TiN复相涂层的为微切削磨粒磨损。     

TiB2陶瓷颗粒增强电弧喷涂涂层滑动磨损性能的研究

采用电弧喷涂含TiB2陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备了NiCr-TiB2和304L-TiB2金属基复合涂层,在摩擦磨损试验机上研究了按环/块线接触方式作往复运动条件下无润滑时室温下的摩擦磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析。结果表明,涂层的相对耐磨性能远高于碳钢基体,约为9到11.5倍。304L-TiB2涂层的低磨损率除了与硬质相有关,还和涂层具有较高的硬度有关。NiCr-TiB2涂层的耐磨性能好,细小的TiB2陶瓷相在局部涂层中连成网状,与基体结合良好,有效提高了涂层的磨损性能。     

纳米Cr_3C_2颗粒含量对等离子堆焊Co40合金层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Q890低碳钢表面制备了不同纳米Cr_3C_2颗粒含量(质量分数分别为0,20%,30%,40%)的Co40合金层,研究了纳米Cr_3C_2颗粒含量对该合金层组织与耐磨性的影响。结果表明:Co40合金层主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加纳米Cr_3C_2颗粒后其组织发生细化,结晶方式由亚共晶结晶转变为过共晶结晶且合金层的硬度和耐磨性均得到了明显提高;当纳米Cr_3C_2颗粒为30%时,合金层的磨损质量损失最小,比未添加Cr_3C_2的减少了55.8%,磨损表面较平整,只存在轻微的犁沟,几乎没有剥落现象。