超音速火焰喷涂微米碳化物涂层的组织与性能

WC-Co,NiCr-Cr3C2喷涂层耐冲蚀、耐磨性优良,但耐盐酸腐蚀报道较少.为此,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层,测定了涂层的孔隙率和结合强度,用XRD分析了涂层腐蚀前后的相结构及在1 mol/L HCl溶液中浸泡涂层材料的失重情况,分析了涂层的均匀腐蚀机理.结果表明:WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层组织较为致密,孔隙率分别为2.67%,4.39%,结合强度分别为49.576,41.023 MPa.Cr3Cr2-NiCr涂层中相结构复杂,涂层中Cr3C2少量分解且含有非晶相;经1 mol/L HCl溶液浸泡后WC-Co涂层和Cr3C2-NiCr涂层失重较少.涂层的腐蚀机理为选择性腐蚀.缺陷越少涂层的耐蚀性越好,减少涂层中的孔隙、显微裂纹和夹杂等缺陷是提高涂层耐蚀性的关键.     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

活塞环用Mo-(NiCr-Cr_3C_2)复合涂层的优化研究EI北大核心CSCD

采用机械混合方法配制喷涂用粉末Mo-(NiCr-Cr3C2),并利用大气等离子喷涂方法制备活塞环耐磨涂层,对涂层进行力学性能以及摩擦学性能测试。结果表明,Mo的添加有助于减小涂层的孔隙率,涂层显微硬度随Mo含量的增加而降低,添加20%(质量分数)Mo的复合涂层具有较好的摩擦磨损性能。复合涂层的磨损主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,NiCr-Cr3C2含量高的涂层存在较多的剥落现象。涂层的耐磨性与涂层的硬度模量比(H/E)有较好的对应关系。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与摩擦学性能

为进一步提高超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的性能,采用超音速火焰喷涂技术在AISI1045钢基体上制备NiCr-Cr_3C_2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的形貌、相结构及化学成分;测试了涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度等;采用摩擦磨损试验探究了涂层的摩擦学性能,得出了摩擦系数随时间的变化曲线及涂层的摩擦磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层晶体结构复杂,含有单晶、纳米晶,还含有少量非晶相,且涂层结构致密,孔隙率低,显微硬度为916 HV3 N,弹性模量为248.671 GPa,结合强度为63 MPa;在不同载荷条件下,涂层的摩擦系数随时间变化趋势大致相同,且载荷越大,摩擦系数越低,磨损体积越大;载荷为20 N时,涂层磨损机制表现为黏着磨损,载荷增大到60 N时,涂层磨损机制过渡到磨粒磨损。     

Cr3C2-NiCr涂层对水力机械材料耐磨蚀性能影响研究

以水力机械材料中的A3钢为基体材料,选取UDS-200全自动爆炸喷涂系统为喷涂设备,通过不同喷涂功率在A3钢表面喷涂了5种不同孔隙率的Cr₃C₂-NiCr涂层样品。采用FE-SEM和显微硬度计,研究了Cr₃C₂-NiCr涂层样品的表面形貌和显微硬度;通过摩擦磨损试验和中性盐雾腐蚀试验,研究了Cr₃C₂-NiCr涂层样品对水力机械材料的耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,实施摩擦磨损后,Cr₃C₂-NiCr涂层样品表面的磨痕部位比其余部位更为光滑,磨痕呈现清晰的条纹状;Cr₃C₂-NiCr涂层样品的摩擦系数呈现先升高后降低的趋势,升高和降低的波动幅度较小,摩擦系数基本稳定在0.6左右;Cr₃C₂-NiCr涂层属于脆性材料,其质量磨损率与摩擦角度和摩擦速度成正比,而与摩擦温度成反比,孔隙率越高耐磨性能越差;Cr₃C₂-NiCr涂层样品的孔隙率越高,耐腐蚀性能就越差;随着孔隙率的逐渐提升,Cr₃C₂-NiCr涂层样品的失重量和失重速率均不断提升;喷涂层数越多,则Cr₃C₂-NiCr涂层的腐蚀速率越低,耐腐蚀性能越好,能够更好地保护水力机械材料不被介质腐蚀。     

304不锈钢激光原位合成自润滑涂层的宽温域摩擦学性能

由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差,制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能,以Ni60粉末为增韧相,WS2为合成润滑相的前驱化合物,TiC为高硬度耐磨相,采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机和探针式材料表面磨痕测量仪表征涂层和基体的物相、微观结构、显微硬度与表面形貌,并系统研究涂层和基体在20,300,600,800℃下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11,Ti2SC,Fe2C,Cr7C3,CrS和WS2组成;涂层的平均显微硬度(302.0HV0.5)略高于基体(257.2HV0.5),但涂层上部区域的硬度(425.4HV0.5)约为基体的1.65倍;涂层在所有等温摩擦学实验中摩擦因数和磨损率均低于基体,300℃时涂层润滑效果最好,摩擦因数为0.3031,600℃时涂层耐磨效果最好,磨损率为9.699×10^-5 mm^3·N^-1·m^-1。     

304不锈钢激光熔覆Co-Ti3SiC2自润滑复合涂层微观组织与摩擦学性能

采用激光熔覆同步送粉法在304不锈钢上制备出自润滑耐磨涂层,熔覆粉末配比为纯Co,Co-2％Ti3 SiC2(质量分数,下同)和Co-8％Ti3 SiC2.借助扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆涂层进行表征,系统地研究304不锈钢与涂层在室温和600℃下的摩擦学性能与磨损机理.结果表明:激光熔覆Co-Ti3 SiC2涂层的平均显微硬度高于基体(240.3HV0.5),N1,N2和N3涂层的硬度分别为285.7HV0.5,356.3HV0.5和463.8HV0.5,涂层主要由连续基体γ-Co固溶体,硬质相Fe2 C,Cr7 C3和TiC,润滑相Ti3 SiC2组成.在室温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数分别为0.56,0.62,0.68和0.42,N1,N2,N3三种涂层的磨损率分别为9.15×10-5,7.81×10-5,4.66×10-5 mm3/(N·m),均明显低于基体(66.42×10-5 mm3/(N·m));在高温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数为0.66,0.54,0.52和0.46,N1,N2,N3三种涂层磨损率分别为37.79×10-5,35.6×10-5,18.83×10-5 mm3/(N·m),均低于基体(41.3×10-5 mm3/(N·m)).在室温和600℃下,涂层具有高于304不锈钢基体的显微硬度,且Co-8％Ti3 SiC2涂层呈现出最好的自润滑耐磨性能.     

超音速火焰喷涂CoCrMoSi涂层的组织与性能

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在连铸结晶器(CrZrCu合金)表面喷涂CoCrMoSi合金涂层,通过金相显微镜、扫描电镜考察涂层的微观组织,并利用显微硬度计、磨损试验机等研究了涂层的耐磨性能.结果表明:利用HVOF技术制备的CoCrMoSi涂层均匀致密,边界氧化物含量较少,孔隙率为2.83%,涂层平均硬度为840 HV,是基体材料的4倍以上;加载150 N、磨损3 min后,未喷涂试样表面为黏着磨损,磨屑体积为256.594 mm3,摩擦系数为0.802 7;已喷涂试样表面为磨粒磨损,磨屑体积为1.607 mm3,摩擦系数为0.612 5;由此可见,CoCrMoSi合金涂层提高了基体硬度,降低了摩擦系数,显著地改善了CrZrCu基体的耐磨性能.     

电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究

为提高电磁轨道材料性能,采用等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo涂层,观察了涂层显微形貌,测试了显微硬度和载流摩擦磨损性能,并与基体进行了比较。结果表明:Mo涂层显微硬度平均值为482.3HV1 N,比基体45CrNiMoVA钢硬度提高1倍。涂层与基体结合强度为41.5 MPa,结合方式为机械结合;同等载流摩擦磨损试验条件下,与基体45CrNiMoVA钢相比,Mo涂层磨合时间较短,摩擦系数更小(0.6),耐电弧烧蚀能力强,磨损量小;涂层磨损机理为断续式黏着磨损。     

等离子喷涂NiCrMo-NiCrBSi合金减摩涂层的摩擦磨损性能

内燃机在工作时活塞环与缸套发生摩擦,将造成能量损失与缸体的磨损损伤。针对缸套与活塞环的摩擦磨损问题,采用复合材料理论设计了成分为NiCrMo-30%NiCrBSi的复合减摩涂层。利用大气等离子喷涂技术,采用NiCrMo-NiCrBSi混合粉末制备了减摩涂层,研究了该涂层的断面组织、硬度及其在模拟缸套-活塞环摩擦磨损条件下的摩擦磨损行为。试验结果表明,采用混合粉末喷涂,可以获得结合良好、硬度适中(564 HV_{3 N})的复合涂层。在干摩擦磨损条件下,NiCrMo-NiCrBSi复合涂层表现出优异的综合耐磨损性能,涂层自身与对磨件(销)的磨损量都较小,且表面可生成MoO₂,降低摩擦系数;在油润滑磨损条件下,由于表面生成MoS₂,摩擦系数显著降低(稳定后约为0.1),复合涂层与摩擦副的磨损几乎可以忽略。     

n-Al2O3/Ni复合镀层的组织与滑动磨损性能研究

用电刷镀技术制得了镍基n-Al2O3复合镀层，并对镀层的滑动磨损性能进行了试验研究。纳米复合镀层的表面形貌比较细腻，镀层中纳米粒子分布均匀，与基质金属结合紧密。镀层显微硬度达到HV700，比快速镍镀层提高约40％。滑动磨损试验结果表明，随着纳米粒子含量的增大，镀层的耐磨性提高，摩擦系数也呈增大趋势；但当镀层中n-Al2O3粒子的超过2.56%(质量分数）时，镀层的耐磨性显著下降。纳米复合镀层的磨损机制以疲劳磨损为主，而快速镍底层以粘着磨损为主。     

几种等离子涂层在蒸馏水润滑下的摩擦学特性

研究了等离子喷涂Cr₃C₂-NiCr、WC-Co和Cr₂O₃涂层自配对以及Cr₂O₃涂层与WC＋Co硬质合金和增韧SiC陶瓷配对在蒸馏水润滑下的摩擦学特性．结果发现：三种涂层自配对组成摩擦副在水润滑下,以Cr₂O₃涂层的耐磨性能最好,显示出＜10^-6mm³N^-1m^-1的磨损系数;三种涂层的磨损机理均主要表现为裂纹扩展和颗粒断裂,涂层的断裂韧性越高,气孔率和微裂纹长度越低,其耐磨性能越好．异质材料配对能有效地改善Cr₂O₃涂层的摩擦学特性,这主要与摩擦副材料的表面状态及摩擦化学反应有关．     

Effect of WC Particle Size on the Abrasive Wear of Thermally Sprayed WC-Co Coatings

Four types of WC-Co powders with different WC particle sizes are sprayed to produce WC-Co coatings with a Jet-Kote gun using a gas mixture of C₂H₂-30% C₃H₆ and pure propylene as fuel gases. The carbide size in sprayed high velocity oxy-fuel (HVOF) WC-Co coatings is measured from the microstructure. The abrasive wear of the coatings is characterized using a Suga abrasive wear tester. The abrasive wear mechanism of thermally sprayed WC-Co is discussed. The relationship between the relative wear of WC-Co coatings and carbide sizes is established according to the strength theory on hard alloy. The correlation with experimental data proves that the relative abrasive wear of WC-Co coating is proportional to square root of relative carbide size.     

纳米CeO2对激光熔覆Fe/Cr3C2复合涂层组织与磨损性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及滑动磨损试验,研究了1%纳米CeO_2(质量分数)对低碳钢表面激光熔覆Fe/Cr_3C_2复合涂层的组织结构和耐磨性能的影响。结果表明,Fe+Cr_3C_2+1%CeO_2复合涂层的主要组成相是α-Fe、γ-Fe、Cr_3C_2、Cr_(23)C_6及Cr_7C_3等化合物相;加入1%纳米CeO_2后,复合涂层组织明显细化,未熔Cr_3C_2数量显著减少,初生碳化物由粗大杆状向块状转变,数量增加,分布均匀,有效抑制和消除了裂纹的形成;复合涂层硬度和耐磨性能显著提高,Fe+30%Cr_3C_2+1%CeO_2涂层截面显微硬度提高105HV,增幅达到15.4%,且涂层沿深度方向硬度分布均匀性得到明显改善。     

用电热爆炸超高速喷涂法制备WC-Co合金涂层的研究

制备高性能表面耐磨涂层是抵抗工件磨损的有效途径.利用自行研制的电热爆炸超高速喷涂装置,进行了在大气环境下制备WC-Co硬质合金抗磨涂层的试验研究.分析了WC-Co金属陶瓷箔爆炸过程的电学变化特性,不同电压等级下的试验结果表明:爆炸箔的平均能量利用率约为30%,得到了亚微米级的超细晶涂层;涂层的平均显微硬度为原始喷涂材料硬度的1.1～1.5倍,最高可达2 220 HV;在涂层与基体结合面处形成了不同于涂层和基体组织的过渡层;晶粒直径最小可达70 nm,平均晶粒度级别数G=20.8.     

Cemented carbide reinforced nickel-based alloy coating by laser cladding and the wear characteristics

Composite coatings composed of metal matrix and ceramic particles have received particular attention in surface engineering. In this paper nickel base alloy powder and WC-Co cemented carbide particles have been chosen to manufacture composite coatings by use of kW CO₂ laser. Laser processing parameters including output power and scanning speed have been optimized. X-ray diffractor, optical and electron microscopes and energy dispersion spectra have been applied to investigate the phase constituents and microstructures of the coating. Block-on-ring dry sliding wear test and rubber wheel slurry erosive abrasion wear test have been conducted to study the wear properties of the composite coating as well as the reinforcing effect of WC-Co particles. A 50–100 mm wide ring appeared along the particle side of the particle-matrix boundary, showing superior wear and corrosion resistance, higher than even the original central part of the WC-Co particle. The mechanism of its formation has been probed.     

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-SiC复合镀层, 分析了Ni-SiC复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响, 并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明: 所制备的Ni-SiC复合镀层组织致密且与基体结合紧密, 硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明, Ni-SiC复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力, 在相同的摩擦条件下, Ni-SiC复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al₂O₃球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损, 同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损; Ni-SiC复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹, 与Al₂O₃磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。     

钛表面激光熔覆原位制备Ti5Si3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.     

热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响

为研究不同温度热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响,采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面制备40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2(质量分数)复合涂层,将涂层分别置于300,500℃和700℃真空中保温1h,分析热处理前后涂层的显微组织和微动磨损耐磨性能。结果表明:未经过热处理涂层及经过不同温度热处理涂层的主要物相均为α-Ti,(Ti,W)C_(1-x),TiC,Ti_2SC和TiS。未热处理及经过300,500℃和700℃热处理1h涂层的显微硬度分别为1049.8,980.7,1143.3HV_(0.5)和1190.7HV_(0.5)。经过700℃热处理1h涂层表现出优异的微动磨损性能,磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。     

等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr及其表面化学镀Ni涂层的摩擦学特性

考察了等离子喷涂Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层及其表面化学镀Ｎｉ镀层通过不同配副组成摩擦副的摩擦学特性,并应用ＳＥＭ、ＸＲＤ和ＸＰＳ对磨痕进行了分析．结果发现：等离子喷涂Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层及其表面化学镀Ｎｉ镀层自配副组成摩擦副,均表现出较大的摩擦系数和磨损系数;但是,Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层表面化学镀Ｎｉ镀层与Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层配副组成摩擦副,在于摩擦条件下,能达到０．１２的摩擦系数和接近１０－６ｍｍ３（Ｎｍ）－１的磨损系数．上述结果是由于Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层的磨损机理从强烈的层状颗粒剥落转变为沿气孔和微裂纹等处的颗粒断裂．