反应电火花沉积合成TiN金属基复合涂层

利用自制的反应电火花沉积合成系统，以TA2为电极，以工业纯氮为保护气，在45#钢基体试件表面上原位反应合成了TiN金属基陶瓷复合涂层。利用X射线仪测定了涂层的物相组成，利用显微镜观察分析了涂层断面形貌及组织，利用硬度仪测试了涂层的显微硬度，利用磨损试验机对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能。结果表明：涂层的平均维氏硬度为13230MPa，涂层中TiN物相的平均晶粒大小为50nm，涂层具有较好的耐磨性。     

反应电火花沉积合成TiN金属基复合涂层

利用自制的反应电火花沉积合成系统,以TA2为电极,以工业纯氮为保护气,在45应合成了TiN金属基陶瓷复合涂层.利用X射线仪测定了涂层的物相组成,利用显微镜观察分析了涂层断面形貌及组织,利用硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用磨损试验机对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能.结果表明:涂层的平均维氏硬度为13230 MPa,涂层中TiN物相的平均晶粒大小为50 nm,涂层具有较好的耐磨性.     

电火花沉积反应合成TiN增强金属基复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45钢试件表面上电火花沉积反应合成制备了TiN增强金属基陶瓷复合涂层.利用X射线衍射仪测定了涂层的物相组成,利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的显微组织结构,利用硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性能.结果表明,涂层与基体结合致密,涂层主要由电极材料钛、原位自生的TiN和基体材料铁组成,涂层的平均显微硬度可达1 323 HV0.1,涂层具有较好的耐磨性.     

电火花沉积反应合成TiN增强Fe基金属陶瓷涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45#钢基体试样表面制各出了厚度为60～80 μm的TiN增强金属基陶瓷涂层.采用扫描电镜(SEM)观测了涂层微观结构和界面行为,分析了涂层形成机理,利用X射线仪(XRD)测定了涂层的物相组成,利用显微硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验机对比了涂层与淬火W18Cr4V高速钢的耐磨性.结果表明:涂层主要由TiN和FeTi两相组成,涂层组织致密、均匀、较连续,涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层显微硬度HV高达15.88 GPa,约是基体硬度的5倍,涂层具有较好的耐磨性.     

柔性钛电极电火花合成TiN涂层

文中提出一种利用柔性钛电极在钛合金TC4表面合成TiN涂层以改善工件表面性能的新方法.在加工中利用柔性钛电极与钛合金TC4表面进行电火花放电,同时通过钛电极内部向加工区域通入氮气,利用电火花放电能量在工件表面反应生成TiN涂层.测量其表面硬度并利用SEM,XRD等手段对其涂层微观形貌和组分进行测试.结果表明,在TC4工件表面制备出了TiN强化涂层,涂层致密、均匀、连续;TiN涂层厚度超过1 mm;涂层主要由TiN强化相组成,显微硬度高达1859.6 MPa;涂层表面的放电坑大而浅且存在刮削痕迹,柔性钛电极丝对TiN涂层有较强的刮削涂覆作用;TiN涂层与基体之间相互渗透形成冶金结合.     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

点焊电极表面电火花沉积复合涂层的组织和性能

采用振动电极电火花沉积的方法在点焊电极表面得到合金复合涂层,用XRD、SEM、EDX,显微硬度仪以及焊接试验研究了涂层的显微组织和性能。结果表明,沉积涂层是由TiC、Cu、CuNi2Ti组成的复合涂层;复合涂层形貌的主要特征是表面呈现裂纹以及由于电弧放电引起的飞溅坑;涂层与基体之间是良好的冶金结合;在1N载荷下复合涂层的显微硬度HV高达1144。与无涂层的电极相比,电火花沉积处理的电极寿命提高了1.4倍。     

电火花沉积Ni基涂层的质量过渡及电极损失

采用逐层沉积的方法,在基材表面获得了1-8层Ni基电火花涂层,探讨了电火花沉积过程中Ni基电极的质量过渡规律及电极材料的流失形式。结果表明:Ni基电极向基材的平均质量过渡系数为0.76;电极的损失有气化、液态溅射和氧化三种形式;氩气保护在沉积过程中起重要作用;随着沉积层厚度的增加,基材对涂层的稀释越来越小。     

点焊电极表面电火花沉积TiB_2涂层的特征

在CuCrZr电极表面通过电火花振动沉积制备了TiB_2功能涂层,测试了功能涂层的显微形貌、物相、硬度以及界面元素分布.试验表明,TiB_2涂层电极具有典型的电火花涂层结构,存在明显的元素互扩散,表明功能层与基体之间为冶金结合.但TiB_2涂层结构不致密,存在裂纹和孔洞,硬度较低.随着电火花电容和电压的增加.涂层的硬度降低.元素扩散和涂层氧化的加剧,是导致涂层硬度降低的主要原因.由于基体Cu的气化、脆性剥落和熔敷棒的切削作用,沉积TiB_2后基体质量反而降低.高电压下电火花沉积以及预涂敷Ni,都会导致基体质量降低更多.     

钛合金表面反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TC4钛合金表面上反应电火花沉积制备了TiN/Ti复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子仪(XPS)分析了涂层的组织、物相和元素组成,利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比涂层与淬火W18Cr4V高速钢的磨损性能.结果表明,涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN组成,涂层的平均显微硬度可达1 388 HV0.1,是基体硬度的6倍以上,涂层具有较好的耐磨性.

Abstract：

TiN/Ti composite coating was deposited on TC4 titanium alloy substrate with the self-made special gas-filled-closed electric-spark deposition device and electric-spark deposition machine modeled DZ-1400, the industry pure titanium (TA2) was used as electrode and the industry pure nitrogen gas as shielding and reacting atmosphere. The microstructures, interfacial behavior, phase and element in the coatings were investigated by scanning electronic microscope, X-ray diffraction and X-ray photo spectrum. The microhardness of coatings was tested and its wear-resistance property was tested by the self-made abrasion machine and compared with Wi8Cr4V rapid steel treated by quenching. The results show that an excellent bonding between the coating and substrate is ensured by the strong metallurgical interface. The coatings are mainly composed of Ti and synthesized TiN. The highest microhardness of coating reaches to 1 388 HV0. 1, which is six times higher than that of the substrates. Wear resistance of the coatings is excellent.     

电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层的组织结构与耐蚀性

目的 通过在45Mn2钢表面进行电火花沉积FeCoCrNiCu高熵合金涂层,改变其表面性能。方法 采用真空吸铸法制备直径为3 mm的FeCoCrNiCu高熵合金电极,采用电火花沉积技术,在45Mn2钢表面制备高熵合金沉积层。通过X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）等分析研究沉积层的相组成、表面形貌、表面粗糙度和显微组织。通过三电极体系对涂层进行极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）测试,分析其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果 制备的FeCoCrNiCu涂层连续、均匀,具有简单的FCC结构,表面呈银灰色橘皮状,厚度约为25 μm。涂层表面凸凹不平,为典型的“溅射状”花样形貌,表面粗糙度均方根偏差Rq约为4 μm。极化曲线表明,高熵沉积层自腐蚀电位为-0.548 V,较45Mn2基材正移约180 mV,腐蚀电流密度为1.59 μA/cm2,约为基材的1/6。电化学阻抗谱EIS测试结果显示,FeCoCrNiCu高熵合金沉积层较45Mn2基材具有更大的容抗弧半径和极化电阻,其模拟电路可以用R(Q(R(QR)))表示。结论 电火花沉积技术是一种极具发展潜力的高熵合金涂层制备技术,制备的FeCoCrNiCu高熵合金涂层可有效提高基材的耐蚀性能。     

不同气氛下电火花沉积钛合金涂层的组织性能

分别在氮气、氩气和空气3种气氛下,在45钢上电火花沉积制备TC4钛合金涂层。利用OM、SEM、EDS、XRD、XPS等对钛合金沉积层的微观形貌、组织结构进行分析;利用纳米力学探针仪测试对比沉积层的力学性能;采用CETR摩擦磨损仪测试涂层的耐磨性。结果表明:氮气下电火花沉积生成含TiN及少量TiO和TiO2的陶瓷增强层。氮气中制取的涂层微裂纹较明显,但几无坑蚀和微孔,表面形貌优于氩气和空气下的沉积层。纳米硬度高达15.18GPa,无需增加沉积层厚度,即可获得较高硬度和抗变形能力。其摩擦因数为0.41,磨损量为2.2mg,均远低于45钢,也低于空气和氩气下制备的普通的钛合金涂层,并且改善了钛合金涂层的粘着磨损。     

放电等离子烧结铁基非晶涂层的滑动与冲蚀磨损性能

目的研究放电等离子烧结的Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)Y_2C_(15)B_6非晶涂层在滑动和冲刷条件下的耐磨性。方法利用放电等离子烧结(SPS)技术,制备Fe基非晶态合金涂层。通过滑动磨损实验和冲蚀磨损试验,分别评价非晶涂层的滑动磨损性能和冲蚀磨损性能,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析非晶涂层的组织结构以及磨损形貌。结果非晶涂层在滑动摩擦条件下,随着载荷由10 N增加至20 N,磨损率由0.089×10~(-3)mm~3/m上升到0.216×10~(-3)mm~3/m,但摩擦系数由0.841减小到0.778。非晶涂层在冲蚀磨损条件下的体积磨损率随着冲蚀角度(30°~90°)的增加,先增大后减小,45°时达到极大值(15.80 mm~3/h)。磨损表面形貌表明,铁基非晶的滑动磨损机制主要是疲劳磨损和粘着磨损,冲蚀磨损机制主要表现为构成涂层的粉末颗粒的脆性剥落。结论与常用AISI 52100轴承钢相比,SPS制备的非晶涂层在滑动摩擦条件下有着显著的低磨损率和低摩擦系数,但在冲蚀磨损条件下的耐磨性能较差。     

电泳-电沉积 Ni-金刚石复合镀层及其耐磨性能研究

先采用电泳技术在铜基体表面沉积均匀、致密的金刚石微粒,再将已覆盖有金刚石微粒的基体放入电镀液中进行电沉积金属镍,获得了金刚石质量分数约为48%且分布均匀的Ni-金刚石复合镀层。与纯镍镀层进行磨损试验对比,发现制备的Ni-金刚石复合镀层磨痕较浅,磨损量较小,其对磨件的磨损体积约为纯镍镀层对磨件的17倍,表明此两步沉积工艺制备的复合镀层具有良好的耐磨性能。     

等离子熔化沉积TiC增强Inconel 718基原位自生复合材料显微组织及高温耐磨性

为改善镍基高温合金Inconel 718的高温耐磨性,利用同轴送粉等离子熔化沉积快速成形技术原位合成了TiC增强Inconel 718高温合金基高温耐磨复合材料。分析了复合材料的显微组织结构和原位自生过程,探讨了增强相TiC的含量对复合材料的显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能的影响规律,研究了复合材料的高温磨损机理。结果表明:复合材料组织细小致密,显微硬度随TiC增强相体积分数增加而相应提高;在高温干滑动磨损实验条件下,复合材料表现出优异的耐磨性。     

Effects of process parameters on microstructure and wear resistance of TiN coatings deposited on TC11 titanium alloy by electrospark deposition

In the present study, the effects of process parameters (output voltage x, nitrogen flux l and specific strengthening time s) on the microstructure and wear resistance properties of TiN coatings prepared by electrospark deposition (ESD) were investigated systematically. The microstructure of the coatings was characterized for thickness (TOC), content of TiN (CON) and porosity (POC). A statistical model was developed to identify the significant factors affecting the microstructure and wear resistance of the coatings. The results show that the output voltage x and nitrogen flux l present significant effects on majority of the evaluation indexes such as TOC, friction coefficient (COF) and wear mass loss (I_d), while the specific strengthening time s has a significant effect on POC and a small effect on the other indexes. The optimal process parameters were obtained as follows: output voltage (x, 60 V), nitrogen flux (l, 15 L/min) and specific strengthening time (s, 3 min/cm²). The variation of wear mass loss (I_d) by the variation of the output voltage (x) and nitrogen flux (l) is attributed to the change of wear mechanisms of TiN coatings. The main wear mechanism of TiN coating prepared under optimal process parameters is micro-cutting wear accompanied by micro-fracture wear.     

Ni-Cr-W-RE合金粉末喷熔层的显微组织与耐磨性能

对Ni-Cr-W-RE合金粉末喷熔层的微观组织与耐磨性能进行了分析研究，结果表明：喷熔层中的析出相主要有硼化物和碳化物；这些硬质相分布均匀、细小、边缘圆滑，耐磨性能很好；Ni-Cr固溶体基体对耐磨相有很好的支持力度；喷熔层与基体之间有少量的元素相互扩散，形成良好的冶金结合，结合界面呈现细条白亮带；耐磨性能是高碳高铬铸铁的6倍，是ZGCr5Mo耐磨钢的11倍。     

ZL101表面电火花沉积Zr基非晶涂层的组织结构

目的提高铝合金材料的表面性能,开拓非晶涂层的应用。方法以直径为2 mm的Zr55Al10Ni5Cu30非晶合金棒为电极,采用电火花沉积技术在氩气保护下沉积两遍,在ZL101A铝合金表面制备非晶沉积层。通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和共聚焦显微镜等,分析研究了沉积层的相组成、表面形貌、组织结构、微区成分和界面特性。结果沉积层表面呈银灰色橘皮状,表面较致密、均匀,为典型的"火山坑"和"溅射状"花样形貌。涂层表面凸凹不平,表面粗糙度均方根偏差Rq约为3μm,沉积层厚度约为40μm,主要由非晶、ZrO_2、Cu_8Zr_3和ZL101基体Al(Si)相等组成,非晶以团块状或条状分布在晶体相之间。结论由于元素互扩散,非晶涂层与基材在界面处形成了3~4μm厚的过渡层,且呈良好的冶金结合。     

TiN涂层性能的分析与测定

测定并分析了用PCVD法获得的TiN涂层内的残余应力、涂层的抗变形性以及涂层的耐磨性。实验结果表明,TiN涂层内有残余应应力存在,在一定的变形力作用下,涂层将发生脆性断裂,TiN涂层的耐磨性是45°淬火钢的24倍。TiN涂层这些特性为它的应用奠定了基础。