钛表面厚碳化钨涂层研究进展

钛表面制备厚的碳化钨耐磨涂层的方法主要有喷焊、喷涂、激光熔覆3种。火焰喷焊可在钛表面制备2 400μm厚的WC耐磨涂层,涂层性能稳定,与基体为冶金结合;可通过预活化钛合金表面、增加重熔、中温回火等方式改善涂层性能。采用超音速火焰技术喷涂团聚烧结型的WC-Co粉末,可在钛表面制备4 153μm厚的耐磨层,涂层易出现W_2C脆性相、η反应相;通过工艺控制,涂层孔隙率可小于1%。采用激光熔覆可在钛表面制备2 900μm厚的WC耐磨层,涂层与基体虽为冶金结合,但存在裂纹、气孔等缺陷。3种方法均可制备毫米级厚的WC耐磨涂层,这种厚涂层将大大延长设备的使用寿命。     

高硬度镍基自熔合金涂层高频感应重熔研究

在碳钢表面通过高频感应重熔工艺制备镍基合金熔覆层.用扫描电镜对熔覆层组织特征进行观察分析,用显微硬度测试仪进行硬度测试,与Ni60氧-乙炔火焰喷焊涂层进行了对比.结果表明:感应重熔工艺质量优良、速度快,并且对基体组织及力学性能无大影响;高频感应重熔后涂层与基体呈冶金结合,在涂层与基体之间形成了扩散转移层;熔覆层组织致密、气孔率小、硬度高.     

镍基合金火焰喷焊层气孔成因分析及预防

泥浆泵中的闸板起着调节流量的作用,由于其工况的要求,闸板必须具有耐磨损、耐腐蚀的性能,一般采用火焰喷焊的方法在闸板表面熔敷一层镍基合金,生产过程中发现,喷焊层常含有大量的气孔,致使该零件的合格率很低,且影响其使用寿命。本文对其喷焊工艺、喷焊材料、喷焊层的组织进行了研究,指出了气孔形成的原因,并提出采用二步法喷焊工艺、改手工喷焊为自动喷焊的改进措施,并进行了火焰自动喷焊机构的设计。     

喷焊工艺对钛基体镍基涂层显微组织和性能的影响

采用常规喷焊工艺和改进喷焊工艺,在Ti-6Al-4V合金表面上制备了镍基耐磨涂层,分析了涂层的形貌和合金元素的扩散,测试了涂层的显微硬度,定性地研究了基体和涂层的结合性能.结果表明:改进工艺所制备的涂层组织和性能均优于常规工艺的,涂层组织的均匀性大大提高,晶粒得到细化;基体和涂层为明显的冶金结合;涂层显微硬度的变化沿层深方向呈连续性和渐变性,其表层显微硬度高达HV933.2.采用合理的喷焊工艺能够在钛合金表面制备出性能优良的耐磨涂层.     

热喷涂工艺对Ni-Cr-Mo合金涂层元素扩散及耐蚀性能的影响

采用氧-乙炔火焰喷焊和等离子喷焊两种热喷涂工艺研究了不同工艺条件下喷焊层在80%硫酸、10%盐酸和饱和氯化铁溶液中耐腐蚀性能,并结合扫描电镜及能谱分析技术,对喷焊层与基体界面元素扩散进行了分析。结果表明:等离子喷焊层表面孔隙率低,表面缺陷少,涂层的致密性好,元素分布均匀,且Ni-Cr-Mo自熔性耐蚀合金涂层中主要元素Ni、Cr和Mo易于向基体内扩散。等离子喷焊涂层在还原性腐蚀介质和氧化性腐蚀介质中的耐蚀性能均优于氧-乙炔火焰喷焊涂层。     

重熔焊对TC4钛合金接头气孔及力学性能的影响

针对TC4钛合金接头内部易产生气孔缺陷的问题,开展了重熔焊对接头气孔消除作用的研究。研究表明,不同重熔焊电流均能得到外观成形良好的焊缝,X射线探伤结果显示,重熔焊能够有效减少气孔数量,气孔尺寸越大消除作用越显著,且增大重熔焊电流有利于提高气孔消除率。拉伸试验表明,R_(70)(重熔焊电流为70 A的接头,下同)、R_(80)重熔焊接头的抗拉强度与母材相当,硬度在母材区获得最低值,这主要与熔合区中存在的针状马氏体α′相有关。而R_(90)接头抗拉强度较高但延伸率显著降低,且在熔合区生成了粗大的块状初生α_m相,从而使熔合区成为整个接头的薄弱环节。     

1700轧机输送辊的喷焊工艺

通过对 170 0轧机输送辊的喷焊工艺研究 ,解决了输送辊成功喷焊所需的工艺装备 ,获得了有关大面积厚涂层重熔的工艺参数 ,为辊类产品表面制备耐腐蚀耐磨涂层创造了必要的技术手段     

火焰喷焊修复铸件的表面缺陷

选用F103、F303自熔性合金粉末为喷焊材料，采用氧乙炔焰“一步法”喷焊方法，针对HT220铸铁表面缺陷，通过喷焊修复试验，研究了喷焊工艺对涂层质量的影响，通过扫描电镜、金相显微镜等分析仪器，对涂层组织结构及结合机理进行了分析研究。结果表明，采用合理的喷焊工艺，可明显的提高涂层的结合强度，改善涂层组织的性能，可实现涂层与铸件基体具有良好的微冶金结合机理。     

镍基自熔性合金喷焊涂层的组织与性能研究

用两种镍基自熔性合金粉末,采用火焰喷焊技术在STB A22钢管基体表面制备了两种喷焊层,利用光学显微镜和扫描电镜观察了镍基合金喷焊钢管的表面形貌和喷焊层的断面组织,测定了喷焊层与基体之间的结合强度,利用扫描电镜和能谱仪测定了喷焊层与基体的界面组织以及成分分布,研究了喷焊层的成分分布、组织与性能.结果表明,镍基喷焊层与钢管基体形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了采用火焰喷焊技术得到的涂层与基体之间具有较高的结合强度.     

重熔时间对热喷焊件疲劳寿命及磨损性能的影响

采用粉末火焰喷焊技术制备了以40Cr为基体,Ni60A镍基自熔性合金粉末为涂层材料的试样,利用疲劳试验机及摩擦磨损试验机研究了经不同重熔时间处理后试样的弯扭疲劳寿命及耐磨损性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度计及非接触三维表面轮廓仪对涂层的磨损形貌、组织成分、表面硬度进行了分析.结果表明:合理的重熔时间长度为10 min.当重熔时间合理时,热喷焊件弯扭疲劳性能最强、涂层表面硬度最高、耐磨损能力最强.当重熔时间长度不合理时,涂层中Cr元素的偏析、SiO2颗粒物的生成等因素均显著影响了涂层的微观组织结构,降低了涂层件的疲劳寿命及耐磨损能力.     

激光重熔对Ni-WC涂层组织与开裂的影响

利用火焰喷涂的方法在45钢基体上制备了Ni-WC涂层,并对涂层进行激光重熔处理。通过扫描电镜、能谱仪、XRD分析了其界面结合界面组织的生长形态、元素及残余应力分布特性。结果表明,经激光重熔后,涂层变得致密,且涂层与基体发生相互扩散;激光重熔后WC颗粒部分烧损,获得了WC颗粒均匀分布的涂层,实现了涂层与基体界面良好的冶金结合;火焰喷涂制备的涂层为拉应力,会导致微裂纹扩展,而激光重熔处理后的涂层则表现为压应力,使涂层表面裂纹产生闭合效应。     

中温回火对钛基体上镍基喷焊涂层组织和性能的影响

对Ti-6Al-4V基体上火焰喷焊镍基涂层进行了中温回火处理,研究了涂层回火前后的显微组织和耐磨性能.结果表明,经中温回火处理后,喷焊层中析出了大量的硬质相,对喷焊层起到了弥散强化的作用,涂层组织的均匀性有较大提高,过渡层明显变厚,在整个横切面上的显微硬度变化更加平缓,软基体向硬涂层的性能变化梯度明显下降,喷焊表层的硬度比回火前略有提高,但其磨损失重仅为回火前的1/2.33.     

炉熔处理对等离子喷涂Ni基WC型自熔合金涂层组织形态的影响

研究了等离子喷涂Ni基WC型自熔合金涂层炉熔处理前后的组织形态。结果表明,经重熔处理后,涂层由富含孔隙,未熔颗粒的层状结构转变为致密的结晶组织结构,涂层与基材由机械咬合结合转变为冶金反应扩散结合,涂层的内聚强度和涂层／基体的结合强度都得以显著改善。涂层的相组成在重熔前后变化不大,均主要由γ-Ni固溶体相,Ni-B(Ni2B),Cr-B(CrB),Ni-Si(Ni5Si2)和WC硬质相等组成,由于等离子喷涂是一种快速凝固工艺,在喷涂态涂层中形成了部分非晶相,经重熔处理后,非晶相发生完全晶化。     

感应重熔Ni60/WC涂层的界面组织与耐磨性研究

用冷涂工艺在45钢表面制备了Ni基WC覆层,并采用高频感应加热的方法获得重熔涂层.用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪分析涂层的成分、显微组织和界面特征,分析了不同重熔温度对涂层组织和硬度分布的影响.进行了磨损试验.比较Ni基WC涂层与Ni60、T10钢的磨损性能.结果表明,冷涂结合高频感应重熔可以获得WC颗粒弥散分布的致密的Ni基涂层,涂层与钢基体间由于原子扩散形成一条冶金结合的白亮带;涂层的磨损机理是磨粒磨损和微犁削,Ni基WC涂层的磨损性能优于Ni60涂层,远高于淬火T10钢.     

火焰重熔高硬度镍基自熔性合金组织及性能研究

研究了火焰重熔火焰加热温度对镍基自熔性合金涂层显微组织的影响,测定并分析了基材至涂层的显微硬度分布.研究结果表明,氧-乙炔焰中性焰下火焰重熔涂层与基体形成了良好的冶金结合,且平均硬度达到830 HV,与基材相比提高了1.5倍.     

热喷涂Ni基复合涂层重熔处理的研究现状

热喷涂Ni基复合涂层因具有耐磨、耐腐蚀及耐高温等特点,被广泛应用于机械零件的表面修复和保护。但是,热喷涂层为典型的层状结构,具有微缺陷含量较高、与基体结合强度低等特点,难以适应苛刻的工作环境,其应用和发展受限。重熔处理可以消除热喷涂层的层状结构,消除或部分消除孔隙、裂纹等微缺陷,使涂层与基体形成冶金结合,提高涂层的使用性能。本文首先介绍了几种适用Ni基复合涂层的重熔技术(即激光重熔、火焰重熔、感应重熔等),随后介绍了重熔处理对Ni基复合涂层表面完整性(即微缺陷、结合强度和硬度)的影响,接着分析了重熔处理对Ni基复合涂层两种服役性能(即耐磨性、耐腐蚀性能)的影响,最后总结了目前在关于Ni基复合涂层重熔技术研究中存在的问题,进而探讨了相应的解决方案,并指出挖掘新的表面重熔技术和对不同的材料体系进行针对性研究是未来重点发展的方向。     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

T10钢表面激光熔覆Ni/WC-La_2O_3性能研究

采用激光熔覆技术在T10钢表而激光熔覆Ni基合金,并研究了在Ni基合金中加入WC硬质相、纳米稀土氧化物La_2O_3后的性能和组织结构的变化情况.实验表明:激光熔覆层由熔覆层、结合区和热影响区组成,在合适的工艺条件下可得到结合性能良好的熔覆层.Ni60+30%WC熔覆层的硬度与未加入WC相比改变不大,但耐磨性却得到很大的提高;Ni60+1.0%La_2O_3熔覆层主要由树枝晶组成,在激光熔覆层中添加La_2O_3,起到细化枝晶的作用,同时激光熔覆层平均硬度比未加稀土的提高约150 HV0.1.     

激光重熔Ni基WC涂层的组织与性能研究

研究了45钢为基体的Ni基WC涂层经激光重熔后形成涂层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:涂层经激光重熔处理后,WC颗粒部分分解形成W_2C,同时形成新的硬质相和共晶组织.涂层中包含γ固溶体和W_2C、Ni_3B、Cr_73、Cr_(23)C_6和(Fe,Ni)_(23)C_6等化合物;有效地改善了涂层的性能.     

盾构滚刀材料表面镍基碳化钨涂层摩擦学性能研究

目的 盾构滚刀磨损是盾构施工中最常见的问题之一,为减缓刀具的剧烈磨损、延长刀具的使用寿命,采用等离子堆焊工艺在盾构滚刀表面制备镍基碳化钨涂层以强化滚刀性能,基于盾构滚刀服役的真实工况,研究滚刀涂层的摩擦学性能及其合理的评价方式.方法 对镍基碳化钨涂层在往复滑动、冲滑复合(冲击+滑动)两种相对运动模式下进行摩擦磨损试验研究.结果 制备镍基碳化钨涂层后可提高滚刀的耐磨性.往复滑动磨损后,镍基碳化钨涂层的磨痕宽度为0.42 mm,而H13钢的磨痕宽度达到0.78 mm,镍基碳化钨涂层的抗冲滑性能也明显优于H13钢.两种相对运动模式下镍基碳化钨涂层均主要承受磨粒磨损,但往复滑动模式下涂层存在局部剥落,而冲滑复合模式下则伴随一定的粘着磨损.结论在两种相对运动模式下,镍基碳化钨涂层表面的高硬度碳化钨颗粒都可阻止磨粒对较软镍基合金区域的切削与碰撞.相较往复滑动模式,冲滑复合模式下镍基碳化钨涂层要承受冲击和滑动的耦合作用,涂层的磨痕特征以及损伤形式都有明显的不同.采用冲滑复合运动模式的摩擦磨损试验能对盾构滚刀刀圈的摩擦学性能进行更全面、合理的研究及评价.