H13钢表面激光熔覆原位生成WC增强Ni60梯度涂层的组织及性能

在H13钢表面采用激光熔覆技术制备了WC增强Ni60梯度涂层,使用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、万能摩擦磨损实验机对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析。结果表明,WC增强Ni60梯度涂层气孔、裂纹缺陷较少,能够与基体形成良好的冶金结合。梯度涂层表面物相主要有铁碳化合物(Fe_xC)和铁镍固溶体((Fe, Ni)₂₃C₆、Ni₄B₃)以及WC、W₂C、Cr₇C₃等陶瓷增强相。制备的梯度涂层使模具钢表面的硬度和耐磨性得到了显著提高,其表面显微硬度最高值约为基体的4倍,磨损量仅为基体的18%左右,磨损机理主要为粘着磨损、脆性剥落和磨粒磨损,能够延长模具的使用寿命,减少资源的浪费。     

铺粉厚度对Mo2FeB2涂层组织与性能影响研究

为了探究铺粉厚度对Mo₂FeB₂涂层成形质量和性能的影响机制,采用激光熔覆预置粉末法制备Mo₂FeB₂涂层,研究铺粉厚度对Mo₂FeB₂涂层形貌、显微组织、显微硬度及耐磨性的影响。研究发现：当铺粉厚度增加,涂层的高度、宽度增加,稀释率逐渐降低;铺粉厚度对涂层的相组成没有影响,但涂层中存在的主要相组成有助于提高涂层的硬度、耐磨性等性能;对涂层的微观组织观察发现,随着铺粉厚度的增加,枝晶的数量呈现先增大后减小的趋势,枝晶大小先不变后减小,且铺粉厚度为1.0 mm时枝晶间隙小于另外两种厚度;金相打点测试和元素映射结果表明涂层中出现明显的元素偏析;显微硬度测试表明,铺粉厚度的增加有利于提高涂层的平均硬度;磨损测试表明,铺粉厚度的增加有利于提高涂层的耐磨性能。通过对不同铺粉厚度的宏观形貌、微观组织、硬度及耐磨性分析,综合实际需求与经济效益,1.0 mm为最佳铺粉厚度选。     

CeO_2添加量对45钢Ni-WC真空熔烧涂层性能的影响

利用真空熔烧技术将镍包碳化钨KF-56、稀土氧化物、镍基自熔合金Ni45B按不同质量百分含量在45钢基体表面,制备五种不同CeO_2添加量的Ni-WC-CeO_2复合涂层,研究CeO_2在Ni-WC复合涂层中最佳综合性能添加量。利用洛氏硬度计、显微硬度计分别检测不同CeO_2添加量涂层外表面洛氏硬度、纵截面显微硬度;利用摩擦磨损实验机检测不同CeO_2添加量涂层表面耐磨性;利用箱式电阻炉对试样反复进行650℃、750℃两种加热温度至常温的热循环热疲劳实验,以检测不同CeO_2添加量对涂层热疲劳性能的影响;利用中型盐雾腐蚀实验箱对涂层表面进行盐雾腐蚀,以检测不同CeO_2添加量对涂层的耐腐蚀性能的影响。实验结果表明,当CeO_2添加量为0.75%时,涂层外表面洛氏硬度和纵截面显微硬度最高,涂层耐磨性、耐腐蚀性最好,分别比不添加CeO_2涂层提高了50%和300%,抗热疲劳性能仅略低于添加量为0.5%的涂层,两种温度分别比不添加CeO_2涂层提高了18.5%、12.5%。Ni-WC涂层的最佳CeO_2添加量为0.75%。     

Y2O3对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及力学性能的影响

利用激光熔覆技术在Q235钢基体表面分别制备出添加不同质量分数Y₂O₃的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:AlCoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构（FCC）和体心立方结构（BCC）两相构成;随着Y₂O₃质量分数的提高,其体心立方结构相体积分数增加,而面心立方结构相的体积分数变化呈相反趋势。AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织由等轴晶构成,加入Y₂O₃后,促进了熔池流动,使气孔逐渐消失,致密性提高,晶粒明显细化。添加质量分数5%Y₂O₃的涂层组织呈树枝晶状,形成弥散分布的YAl₂和Y₂O₃相;涂层的显微硬度可达HV 350,约为AlCoCrFeNi高熵合金涂层硬度的2倍,强化效果明显。Y₂O₃的添加有利于促进涂层中体心立方相的形成和YAl₂相的析出,能有效提高高熵合金涂层的硬度及耐磨性能。     

Cr12MoV钢表面Ni60-WC复合涂层的烧结熔覆制备及组织性能研究

以Ni60-WC合金粉末为原料,通过烧结熔覆在Cr12MoV钢基体表面制备出Ni60-WC复合涂层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计等分析了Ni60-WC复合涂层的相组成、组织形貌、界面结构和剖面硬度分布,研究了烧结温度、保温时间及热处理工艺对复合涂层组织和性能的影响。结果表明:Ni60-WC复合涂层主要由γ-Ni基固溶体和WC、W_2C、B_6Fe_(23)、BNi_3、FeNi等硬质相组成。当烧结温度为1 050℃、保温时间为30 min时,复合涂层微观形貌致密,孔隙数量较少,界面处形成良好的冶金结合。热处理促进了涂层与基体之间合金元素的扩散,有效提高了基体和涂层的硬度,涂层硬度值由59 HRC提高到65 HRC。     

基于激光熔覆TiC/TiB2的钛合金表面组织及性能研究

在钛合金表面激光熔覆制备TiC/TiB₂复合涂层,分别采用SEM、显微硬度计和摩擦磨损设备分析了TiB₂+15%TiC复合涂层的微观组织和硬度、摩擦磨损性能。实验结果表明：涂层上部组织主要由粗大的TiB₂树枝晶和少量白色颗粒状的TiC/TiB共晶组织组成,涂层中部组织主要由棒状型、细针状型的TiB₂相和小块状的TiC相组成,涂层下部则由树枝型、块状TiB₂相、较大的片状TiC相和少量的小层片状金属间化合物TiAl组成。由测试结果可知,涂层硬度(960HV_0.2)约为基体的(350HV_0.2)的2.7倍。涂层的耐磨性能显著提高,涂层出现较少的剥落、细小磨痕和颗粒碎屑,基体表面主要是犁沟式的磨损。涂层的磨损量为1.132 mg是基体(5.342 mg)的20%。     

Ni-SiO2复合镀层电沉积制备及组织性能研究

利用直流电沉积方法在Zr-4合金表面制备了Ni-SiO₂复合镀层,采用场发射扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机等研究复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐腐蚀性及摩擦磨损性能。研究结果表明:与单一的Ni镀层相比较,Ni-SiO₂复合镀层的显微硬度值有所提升,表面更为均匀,Ni-SiO₂复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能也得到明显提升。且当SiO₂颗粒添加量为10 g/L时,复合镀层的综合性能较优。      

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

喷雾转换法制备超细晶WC-12Co复合粉末HVOF涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,以喷雾转换法制备的超细晶WC-12Co复合粉末为热喷涂粉末原料,在45#钢基体上制备WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性及抗磨粒磨损性能,利用XRD对复合粉末及涂层进行相结构分析,用SEM对复合粉末及涂层截面进行显微观察。结果表明,在喷涂过程中,多孔空壳球形复合粉末中WC颗粒有明显的脱碳分解发生,涂层中含有W2C、Co2W4C、W和非晶相;涂层组织呈典型的层状结构,WC晶粒有圆润化和长大现象;涂层显微硬度HV0.3/10平均值为1 084、开裂韧性平均值为5.24 MPa·m1/2,涂层表面抗磨损性能随粗糙度降低和硬度增加而提高,平均磨损质量损失为0.783mg/min。     

7075铝合金激光熔覆Al-Cr复合涂层

为了对7075铝合金进行表面强化,采用激光熔覆技术制备了Al-Cr复合涂层,采用扫描电镜(SEM)和光学金相显微镜(OM)观察复合涂层组织结构,采用能谱仪(EDS)进行元素分析,采用X-射线衍射仪(XRD)做物相分析,并测试了复合涂层的显微硬度。结果表明,通过激光熔覆技术制备的Al-Cr复合涂层较为平整,无明显裂纹,与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层由金属相(Al和少量的Cr)、陶瓷相(Al_xCr_y金属间化合物)共同组成;涂层中的Cr、Al反应有2种机理：液-固反应和固-固反应;金属Al相的作用为粘结涂层与基体、增加涂层的韧性和减少裂纹产生;涂层经历激光作用道次不同,各部位的组织结构和物相组成存在着差异,导致性能发生了变化,涂层的显微硬度沿熔池深度方向呈梯度分布,逐渐下降,其表面硬度最大为977.4HV_0.5,相对于T6态的7075提高了6.88倍。     

机械合金化制备Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。     

合金添加剂对WC基硬质合金氧化行为及其关联特性的影响

为了同步改善合金的高温抗氧化性能及物理与力学性能,设计WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1CeO₂和WC-12Co-1CeO₂等4组WC基硬质合金,分别对应1^#～4^#合金,对比研究合金的微观结构、物理与力学性能和700℃连续16 h的氧化行为。结果表明,CeO₂弥散相的存在不会导致WC基硬质合金强度降低,合金硬度遵循复合材料硬度及晶粒度和各相体积分数的耦合作用规律。4组合金中,4^#合金的硬度最高,其次为2^#合金,Co、Ni黏结金属对硬质合金硬度的影响显著。Cr₃C₂和CeO₂添加剂均可显著改善700℃下合金的抗氧化性能,但Cr₃C₂的改善效果明显优于CeO₂。在WC基硬质合金中添加适量的Cr₃C...     

铝基TiC–TiB2自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

以Ti粉、石墨粉、B₄C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene, PTFE)为原料, 采用反应熔覆技术, 结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法, 在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB₂复合涂层, 研究了固溶温度对基体和TiC-TiB₂涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响, 为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明: Ti-C-B₄C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K, 自蔓延高温合成反应可自发进行; 通过真空消失模铸造ZL205A铝合金, 引发自蔓延高温合成反应, 在基体表面可形成TiC-TiB 2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB₂复合涂层表现出良好的热稳定性, 硬度为HB 285, 20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg, 相对减少了90%, 大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。     

电接触强化对火焰喷涂Ni60-WC涂层及40Cr基材组织及性能的影响

在40Cr基材上利用氧-乙炔火焰喷涂镍基碳化钨(Ni60-WC)复合涂层后,对涂层进行电接触强化。通过金相显微镜观察电接触强化前后涂层截面的显微组织形貌,利用维氏显微硬度仪分析涂层截面的显微硬度分布,并通过SEM面扫描分析涂层与基材的钨元素分布。结果表明,电接触强化工艺能够显著提高涂层质量及硬度,并使涂层与基材间形成良好的冶金结合。     

磁场调控等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层北大核心

针对等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层存在的WC沉底问题,采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层,研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/WC涂层外加WC颗粒的分布调控问题。采用维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(EDS)表征涂层组织结构和性能。结果表明:未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线附近;在磁场作用下WC颗粒集中分布在涂层中间区域,WC底层距熔合线420μm;有无磁场条件下的硬度值波动状况不同,无磁场时涂层硬度最大值为1400HV,外加磁场时硬度最大值为1450HV。实验中WC颗粒几乎未发生热熔解,颗粒形貌保持完整。磁场细化了涂层组织,促进了硬质相的产生,提升了涂层的硬度。外加磁场解决了WC沉底问题,可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。     

料浆烧结法制备铌基Y2O3涂层的组织及抗热震性能

为推动核工业乏燃料回收再利用,满足熔炼核金属用坩埚的多轮次有效服役的要求,本文采用料浆烧结工艺在Nb-5W-2Mo-1Zr(Nb521)合金表面制备一系列双层复合Y₂O₃涂层,添加微量Si、Mo作增强剂,表面均为纯Y₂O₃涂层。借助有限元模拟、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等手段分析涂层的组织及抗热震性能。结果表明：Nb/Y₂O₃涂层呈典型的层状结构,由不规则的粉末颗粒相互堆叠而成,基体区、扩散区、过渡层、纯Y₂O₃层结构分明;有限元模拟计算及实验结果均证明双层梯度涂层可改变应力分布并有效减缓热冲击时材料内部应力的产生,其中,70%Y₂O₃+22%Nb+6%Si+2%Mo(7022)涂层的最大主应力为163.2 MPa,相较单层Y₂O₃涂层(313.4 MPa)下降47.93%。60次热循环后,7022-Y₂     

石油钻杆激光增材制备耐磨带的组织结构及性能研究

利用6kW高功率半导体激光器,在42CrMo基体上制备Fe基Co/WC复合陶瓷涂层及Stellite 12耐高温合金涂层,分别用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度及耐磨性进行研究。结果表明,涂层与基体呈冶金结合;涂层底部晶粒以近似垂直于基体界面的胞状晶的形态生长,中部以柱状晶过渡到树枝晶,上部是具有一定生长方向的细小枝晶;Fe~(-9)+30%Co/WC涂层组织均匀致密、晶粒细小,WC颗粒保存完整,耐磨性相较于42CrMo涂层提高18.6倍;Fe~(-3)+30%Co/WC涂层平均显微硬度最高达到489 HV0.5,是基体硬度的3.25倍,耐磨性也最好,相较于42CrMo涂层提高220倍。     

感应钎焊微纳米WC-Ni基复合涂层性能研究

以微米、纳米WC为增强相，自熔合金Ni60A为钎焊材料，采用感应钎焊的方法在Q235低碳钢基体上制备了微纳米WC—Ni基复合涂层。通过用扫描电镜观察涂层的显微组织、用X射线衍射分析相组成和用能谱分析涂层的成分，研究了纳米颗粒WC的加入对涂层的显微组织和相组成的影响，以及对涂层硬度和耐磨性能的影响。结果表明，在相同试验条件下，添加纳米WC的涂层中，相组成中WC相较多，并且出现了少量的W2C硬质相，提高了涂层的硬度和耐磨性。     

铝表面自蔓延-离心法合成α-Fe(Al)涂层

通过调整稀释剂和加料量等工艺参数,利用自蔓延-离心法在铝板表面制备了熔覆质量较好的α-Fe(Al)涂层.利用X射线衍射分析涂层的相组成,扫描电镜观察涂层及涂层基体连接处的组织,能谱仪分析涂层及连接处的元素分布,显微硬度仪测量内衬层硬度.结果表明,涂层主要由α-Fe(Al)组成,组织均匀.涂层与基体形成了冶金结合,涂层与基体之间呈锯齿状,涂层与基体连接处生成FeAl2.涂层显微硬度为3.73±0.09 GPa,是基体的6倍,且分布均匀.     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。