金属喷涂、堆焊与修复——金属喷涂工艺与设备

热喷涂纳米结构热障涂层的最新研究;渗铝及扩散处理对电弧喷涂层结合强度的影响;高速电弧喷涂3Cr13钢涂层的组织及在含细沙油润滑条件下的磨损性能;锌合金快速模具表面改性技术;过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响     

高速电弧喷涂 Mo 涂层性能初探

目的初步研究高速电弧喷涂Mo涂层的综合性能,为进一步发展热喷涂Mo涂层制备工艺提供参考。方法利用高速电弧喷涂设备在45Cr Ni Mo VA钢表面制备Mo涂层,采用场发射扫描电镜、X射线能谱仪、显微硬度测试仪及电子万能试验机等对涂层形貌、成分、显微硬度及结合强度进行表征和测试,并结合断口微观形貌对拉伸断裂机理进行分析。采用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机,在润滑条件下对涂层进行不同载荷的摩擦磨损实验,通过磨损体积及表面磨痕微观形貌分析涂层的摩擦磨损性能及机理。结果 Mo涂层具有一定量的微观孔隙,氧化物含量低,与基体结合牢固可靠,平均显微硬度高达416.3HV0.1,平均内聚强度为22.7 MPa。拉伸断口呈脆性断裂,并伴有半熔融颗粒剥落留下的剥落坑。润滑条件下,涂层在10,30,50 N载荷下的磨损体积分别为1.1×107,4.4×107,5.5×107μm3。结论高速电弧喷涂可成功制备Mo涂层,涂层与基体为机械结合。在润滑条件下,涂层的磨损体积随载荷增大而增大,不同载荷下的磨损机理均以粘着磨损为主。     

工艺参数对高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织结构的影响

用高速电弧喷涂制备Al/1Cr13复合涂层,采用3因素3水平正交试验法系统研究了电弧电流、电弧电压和喷涂距离对复合涂层的组织结构、孔隙率和氧含量的影响规律。采用扫描电镜对复合涂层的显微组织和孔隙率进行表征,采用氧氮含量分析仪测得涂层的氧含量。结果表明,在第9组喷涂参数即电弧电流为240A,电压为32V,喷涂距离为150mm的条件下制备的高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织较致密,Al和1Cr13涂层的孔隙率最低分别为1.6%和2.2%。Al涂层氧含量显著低于1Cr13涂层,最低约为2%。     

金属喷涂、堆焊与修复——金属喷涂工艺与设备

不同喷涂方法制备马氏体不锈钢涂层组织性能对比,不同电弧喷涂工艺对3Cr13钢涂层结合强度的影响，高速电弧喷枪中电弧场的数值模拟,聚酰亚胺复合材料等离子弧喷涂温度场数值模拟,等离子体喷涂纳米结构热障涂层微观组织及性能,[编者按]     

高速电弧喷涂FeMnCrAl/Cr3C2涂层的组织及抗高温氧化性能

使用高速电弧喷涂技术在20钢样品表面制备了FeMnCrAl/Cr3C2涂层,采用光学显微镜、场发射扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法,对FeMnCrAl/Cr3C2涂层的显微组织和抗高温氧化性能进行了研究,并与电弧喷涂FeMnCr/Cr3C2涂层、316L不锈钢涂层和20 钢做了对比试验.研究结果表明:三种涂层增重均明显低于20 钢;FeMnCrAl/Cr3C2涂层氧化增重约为FeMnCr/Cr3C2涂层的1/3,略高于316L不锈钢涂层,FeMnCrAl/Cr3C2涂层氧化后表面生成具有保护性的、致密的含Al氧化膜和Cr与Fe的复合氧化物,阻碍了涂层进一步氧化,但存在不均匀性,原因是电弧喷涂层成分的微观不均匀性和涂层中存在孔隙.     

高速电弧喷涂FeAlCr涂层的组织与耐磨性研究

为了提高Fe-Al金属间化合物涂层的结合强度和耐磨性,改善其室温韧性,研制了一种新型FeAlCr电弧喷涂粉芯丝材,利用高速电弧喷涂技术在45#钢基体表面制备了涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDAX)和X射线衍射仪分析了涂层的微观结构和微区成分,用显微硬度计、拉伸试验机和CETR微动摩擦磨损试验机等试验设备对涂层的力学性能进行了分析。结果表明,喷涂FeAlCr粉芯丝材过程中合金元素反应充分,涂层组织均匀、致密,氧化物含量极低。主要相组成有Fe-Al、Ni3Al金属间化合物,硬质相Cr3C2、氧化物Cr2O3和Al2O3弥散分布在韧性相α-Fe基体上。涂层平均HV显微硬度为5.50 GPa,约是基体的2倍,平均结合强度约47.2 MPa,载荷100 N油润滑条件下涂层的耐磨性高于基体,磨损率随着摩擦过程的进行呈降低趋势。     

高速电弧喷涂含稀土FeMnCrNiAl/Cr3C2复合涂层的组织与耐磨性能

利用高速电弧喷涂技术在20钢表面分别制备了含稀土和不含稀土的FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、显微硬度、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织、显微硬度、结合强度、常温滑动摩擦磨损、高温冲蚀磨损等性能进行研究。结果表明:FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层具有较高的结合强度、显微硬度和耐磨性能,加入稀土能降低涂层摩擦系数、提高涂层常温滑动磨损和高温冲蚀磨损性能。     

电弧喷涂工艺参数对7Cr13增强Fe基涂层组织及性能的影响

采用电弧喷涂技术在A3钢表面制备7Cr13增强Fe基涂层,利用正交试验研究了喷涂工艺参数对涂层硬度、孔隙率和磨损质量损失的影响。结果表明,在研究范围内,影响涂层硬度和磨损质量损失最主要的参数为喷涂电流,影响涂层孔隙率的最主要参数为喷涂电压。优化的工艺参数为:喷涂电流160 A,喷涂电压36 V,喷涂距离200 mm,喷涂气压0.5 MPa,7Cr13增强Fe基涂层组织呈现出典型的网络框架结构,其涂层硬度为373.7 HV,孔隙率为19.5%,磨损质量损失1.27 mg,具有较好的综合性能。     

电弧喷涂工艺参数对涂层组织和性能的影响

为研究电弧喷涂中工艺参数对涂层的组织和性能的影响,以低碳钢为基材,选用1Cr13、3Cr13两种丝材为电弧喷涂材料制备了不同工艺参数下的涂层,对比了不同材料、不同工艺参数下制备的电弧喷涂涂层的组织和性能,通过实验分析了工艺参数对涂层组织和性能的影响,说明了喷涂工艺参数对涂层组织影响的基本规律.     

电弧喷涂Cr3C2增强Fe-Al涂层的组织与性能

采用电弧喷涂方法在20g钢表面制备了以Fe、Al为基、Cr3C2作为增强相的涂层.研究了涂层的组织结构、干摩擦条件下的磨损性能和在650℃时的氧化行为.结果表明:呈层片状的涂层主要组成相为AlFe、AlFE3、FeCr金属间化合物和Al2O3,涂层中存在纳米结构和非晶态组织;经过静态650℃×1h氧化后涂层中有不连续的Al2O3膜和Cr2O3形成,提高了涂层的抗氧化性能;添加的Cr3C2和反应生成的金属间化合物提高了涂层的磨损抗力,在干摩擦条件下涂层的抗磨损性能高于淬火处理的45钢.     

NiCrBSiWCe合金粉末喷熔层滑动磨损特性研究

采用热喷熔方法在45钢表面制备了NiCrBSiWCe合金粉末喷熔层,在SRV磨损试验机上进行小振幅滑动磨损试验研究.结果表明,NiCrBSiWCe合金喷熔层的摩擦磨损性能明显高于SAE52100钢.在较低载荷和滑动速度较低下,小振幅滑动磨损机理为磨损表面的划痕、裂纹和疲劳脱层.而在较高滑动速度下,小振幅滑动磨损机理为磨损表面的氧化磨屑层的形成,含稀土的磨屑层阻碍了喷熔层小振幅滑动磨损.     

1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

激光熔覆Cu包SiCp/Ni35覆层组织及磨损性能

目的研究Cu包SiC_p/Ni35激光熔覆层的显微组织、物相及其在25℃和600℃下的摩擦机理。方法采用化学镀的方法在SiC_p表面包覆一层Cu,并用激光熔覆的方法在H13钢表面制备了Cu包SiC_p增强Ni35熔覆层。用XRD、OM、SEM和EDS对熔覆层的物相、组织和成分进行了分析,用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,用高温磨损试验机测试了熔覆层在常温、高温下的耐磨性能。结果熔覆层由基相γ-Ni(Fe)固溶体、增强相M7C3以及硼化物、硅化物和石墨构成。熔覆层的显微硬度和常温摩擦性能较H13钢显著提高,而其高温摩擦性能较H13钢基体提高较少。结论 SiC_p化学包覆Cu能减缓激光熔覆过程中SiC_p的分解,但分解速度还是过快。常温磨损时,高硬度碳化物和硅化物的覆层提高了材料的耐磨性能。高温下模具钢表面形成致密的氧化物薄膜,起到减磨降摩的作用,而高温下覆层无法形成致密氧化膜,导致其耐磨性能弱于常温。     

活性燃烧高速燃气喷涂WC-CoCr涂层的微观组织及性能

利用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了WC-CoCr涂层,并利用XRD、SEM、滑动磨损以及电化学试验分析了涂层的微观组织以及耐磨耐蚀性.结果表明,涂层具有优异的微观结构以及良好的耐磨耐蚀性.XRD分析未发现其他喷涂技术普遍存在的W2C以及W相,AC-HAVF喷涂技术可以有效抑制WC的分解;涂层致密且与基体结合良好,孔隙率仅为0.75%.滑动磨损试验表明,涂层具有很低的磨损率.其主要原因为涂层硬度极高、WC颗粒细小和没有W2C相.电化学试验表明,WC-CoCr涂层的耐蚀性优于基体0Cr13Ni5Mo不锈钢,Cr的加入、W的缺少以及孔隙率低是WC-CoCr涂层耐蚀性优异的重要原因.     

Q235钢氩弧熔覆铁基合金涂层的耐磨性研究

和用氩弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢材表面熔覆了铁基合金耐磨涂层.通过金相显微镜和SEM分析了熔覆涂层的显微组织,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性.结果表明,在Q235钢表面制备了以马氏体组织和γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体为基体,以(Cr,Fe)7C3、Fe3C、Fe2B等化合物为增强相的合金涂层;涂层的显微硬度可达600 HV;涂层的耐磨性较基体提高近8倍.在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,既保留了低碳钢较高的塑、韧性,又提高了表面层的硬度和耐磨性.     

Q235钢表面热镀铝微弧氧化陶瓷层的性能

通过热浸镀铝后进行微弧氧化的方法在Q235钢表面获得一层陶瓷层,测定了微弧氧化陶瓷层的耐蚀性、耐磨性及硬度。结果表明无论是在NaCl溶液还是在海水中,陶瓷层的耐蚀性均优于热浸镀铝层。热浸镀铝层与陶瓷层都在10%NaCl溶液中的耐蚀性最差。陶瓷层的耐磨性显著优于经840℃淬火 150℃回火的45#钢,当摩擦延长米为70m时,陶瓷层的耐磨性提高了2倍多。陶瓷层的硬度比基体提高了约10倍。     

氩弧熔敷原位自生TiCp/Ni60A复合材料组织和耐磨性

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层.采用XRD、SEM等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能.结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中.涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性.     

SiC/Ni基合金激光熔覆层磨损性的研究

采用扫描电子显微镜、盘销式摩擦磨损试验机等方法对45钢表面SiC／Ni基合金激光熔覆层的组织和磨损性进行了试验分析。结果表明,激光熔覆后试样从表面至心部可分为熔覆区、结合区、热影响区和基体。熔覆层显微组织以枝状晶和胞状晶为主,结合层以细晶为主,激光熔覆层与基体结合良好。磨损试验结果显示激光熔覆可显著改善钢的耐磨性,SiC／Ni基合金复合熔覆层比Ni基合金熔覆层具有更好的耐磨性;在一定成分范围内,适当提高熔覆层中SiC的含量,可提高材料的耐磨损性能。     

H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究

目的提高H13钢表面的力学性能和耐蚀性,延长模具的使用寿命。方法用Nb棒作为电极,氩气作为保护气体,通过电火花沉积技术在H13钢表面制备Nb沉积层。利用扫描电子显微镜分析沉积层的表面形貌、显微结构及磨痕形貌,利用X射线衍射仪分析沉积层的相组成,利用能谱仪分析沉积层的元素分布,采用显微硬度计和磨损试验机测试沉积层的显微硬度和耐磨性,采用电化学工作站对沉积层进行耐蚀性测试。结果 Nb电火花沉积层表面呈橘皮状,具有一定的粗糙度,主要由Fe_2Nb和Fe_(0.2)Nb_(0.8)等相组成。沉积层截面组织连续、致密,无明显缺陷,强化层内存在大量的微晶组织和非晶组织。Nb涂层与基体发生了元素的相互扩散和冶金结合的过程。沉积层显微硬度高达642HV,为基体的3.2倍。在同等磨损条件下,Nb沉积层磨损失重约为基体的1/3,磨痕较浅。沉积层在3.5%NaCl溶液中的电化学自腐蚀电位比基体提高了113 mV,自腐蚀电流密度显著降低。结论在H13钢表面电火花沉积Nb涂层,可有效提高其表面的显微硬度、耐磨性和耐蚀性,从而延长模具的使用寿命。     

激光制备镍基纳米WC/Co复合涂层的耐磨性研究

对不锈钢表面激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的耐磨性进行了研究。结果表明,与热喷涂及喷焊Ni基WC／Co涂层相比,激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的相对耐磨性明显较高。在选定的试验条件下,激光涂覆层的相对磨损体积分别为热喷涂及喷焊层的6．91％及15．46％,其原因是激光快速涂覆工艺及纳米WC／Co综合作用的结果。