等离子熔-喷WC-17Co涂层的组织结构II

采用等离子熔-喷技术,在Q235钢表面制作了具有冶金结合的WC-17Co金属陶瓷涂层.采用光学显微镜、SEM、TEM、及EDS等方法,对熔-喷层的组织形貌、相结构及成分进行了分析研究.结果表明,熔-喷涂层组织结构比较复杂,而且有规律地分布在涂层中的不同区域,表层主要由十字花状Fe3W3C初晶、鱼骨状γ-Fe Fe3W3C共晶、鱼骨状共晶周围的"黑边"和基体组成.中部主要由粗大的树枝状Fe3W3C初晶和枝晶间γ-Fe Fe3W3C(FeW3C)共晶组成.底部组织比较细密,主要由碳化物WC、Fe3W3C初晶和γ-Fe Fe3W3C(FeW3C)共晶组成.     

等离子熔-喷WC-17%Co涂层的组织结构(I)

采用等离子熔-喷技术,在Q235钢表面制作了WC-17%Co金属陶瓷涂层,实现了涂层与基体为冶金结合的高结合强度涂层结构,从而解决了陶瓷涂层结合强度低的关键性难题。采用光学显微镜、SEM、TEM及EDS等方法,对熔-喷涂层接头形貌进行了分析研究。试验结果表明,熔-喷接头具有类似焊接接头的特征,是由涂层、熔合区、扩散区、热影响区所组成。熔-喷涂层与常规的喷涂涂层组织结构大不相同,组织结构比较复杂,主要由M6C(Fe3W3C或Co3W3C)、WC、γ-Fe、Co3O4、γ-Co、FeW3C、Fe2W和W2C等相组成,而且有规律地分布在涂层中的不同区域,根据组织结构的不同,涂层可分为表面层、中间冶金反应层和底层三个区域。     

等离子熔-喷WC-17% Co涂层的组织结构(Ⅰ)

采用等离子熔-喷技术,在Q235钢表面制作了WC-17%Co金属陶瓷涂层,实现了涂层与基体为冶金结合的高结合强度涂层结构,从而解决了陶瓷涂层结合强度低的关键性难题.采用光学显微镜、SEM、TEM及EDS等方法,对熔-喷涂层接头形貌进行了分析研究.试验结果表明,熔-喷接头具有类似焊接接头的特征,是由涂层、熔合区、扩散区、热影响区所组成.熔-喷涂层与常规的喷涂涂层组织结构大不相同,组织结构比较复杂,主要由M6C(Fe3W3C或Co3W3C)、WC、γ-Fe、Co3O4、γ-Co、FeW3C、Fe2W和W2C等相组成,而且有规律地分布在涂层中的不同区域,根据组织结构的不同,涂层可分为表面层、中间冶金反应层和底层三个区域.     

等离子熔—喷WC-17Co涂层的组织结构II

采用等离子熔—喷技术,在Q235钢表面制作了具有冶金结合的WC-17Co金属陶瓷涂层。采用光学显微镜、SEM、TEM、及EDS等方法,对熔—喷层的组织形貌、相结构及成分进行了分析研究。结果表明,熔—喷涂层组织结构比较复杂,而且有规律地分布在涂层中的不同区域,表层主要由十字花状Fe3W3C初晶、鱼骨状γ-Fe+Fe3W3C共晶、鱼骨状共晶周围的“黑边”和基体组成。中部主要由粗大的树枝状Fe3W3C初晶和枝晶间γ-Fe+Fe3W3C(FeW3C)共晶组成。底部组织比较细密,主要由碳化物WC、Fe3W3C初晶和γ-Fe+Fe3W3C(FeW3C)共晶组成。     

超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能研究

采用超音速等离子喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了纳米和微米WC-Co涂层,并对比了两种涂层的孔隙率、结合强度、硬度和耐磨性。结果表明,纳米涂层的致密性和结合强度均高于微米涂层,其孔隙率仅为0.56%,结合强度大于69.2 MPa;纳米涂层和微米涂层的硬度是基体的3.9和3.8倍,硬度值从涂层的表面到底部逐渐增加;基体磨损为磨粒磨损 粘着磨损 层状剥落,两种涂层磨损均为磨粒磨损。纳米涂层的孔隙率低、硬度高、表面抗压性强使其表现出更优的耐磨性。     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

超音速等离子喷涂WC-17Co涂层的工艺及性能分析

以低成本压缩空气和丙烷作为工作气体,采用超音速等离子喷涂制备了WC-17Co涂层,研究了喷涂功率对涂层组织、孔隙率和相组成的影响,测试了涂层的抗压性和耐磨性.结果表明,喷涂功率显著影响粉末的熔化和脱碳程度,功率过小时,WC颗粒熔化程度低;功率过大时,WC严重脱碳生成W₂C甚至W相.喷涂功率为65 kW制备的涂层孔隙率最低（0.87%）,未出现严重脱碳产物钨,涂层具有很强的抗压入变形能力,由于高硬度WC颗粒的存在,涂层的耐磨性显著提高,其磨损量仅为基体的15%,磨损形式由基体的严重磨粒磨损+粘着磨损变为涂层的轻微磨粒磨损.     

等离子喷涂WC-12Co涂层抗冲刷磨损行为

目的探索WC-12Co复合涂层抗冲刷磨损的能力。方法采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS),对涂层微观形貌和相组成及成分进行分析。采用维氏显微硬度计表征了涂层的力学性能。采用自制的干砂型常温冲刷磨损试验机对涂层进行冲刷磨损实验。结果所制备的涂层主要由WC以及少量的W2C、Co3W3C和Co6W6C相组成。涂层以机械结合方式为主,同时伴有微冶金结合。截面显微硬度高于粘结层,其截面平均显微硬度为1169HV0.05。WC-12Co涂层厚度为300μm,粘结层厚度为50μm。在冲刷角为60°时涂层失重率最大,为0.4788 mg/g;在30°时涂层失重率最小,为0.3696 mg/g。结论在小角度30°冲刷时,具有较好的抗塑性冲刷磨损能力;在冲刷角为60°时出现最大的冲刷失重率,抗冲刷磨损效果较差;在大角度90°时,有一定的抗脆性冲刷磨损性能。     

铝合金表面超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

在经磨抛处理后的光滑铝合金表面上,利用超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察分析,对涂层的结合机理进行了研究.发现涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散.实验及模拟结果表明:硬质相WC能够嵌入到基体内部,基体的硬度越小,WC颗粒嵌入基体表面的深度越大;颗粒的速度越大,撞击基体产生的凹坑深度也越大.     

三种WC-12Co粉末超音速等离子喷涂层的性能研究

对烧结破碎、喷雾干燥和团聚烧结的3种不同WC-12Co粉末,采用新研制的超音速等离子喷涂系统制备了涂层.分析了3种涂层SEM形貌、XRD相结构和孔隙率,对比了耐磨性、显微硬度和结合强度.结果表明,用喷雾干燥WC-12Co粉末制备的涂层孔隙率（0.86%）最低、显微硬度（1 336 HV0.1）最高、氧化失碳（0.92%）最轻,显示出最好的耐磨性和综合性能.     

等离子喷涂纳米WC-17Co涂层高温磨损性能

磨损是材料失效的主要失效形式之一,纳米WC-Co涂层技术可望成为解决重大装备关键零部件耐磨的关键技术。文中用等离子喷涂的方法制备了纳米WC-17Co涂层以及超细WC-17Co涂层,研究了涂层的高温磨损性能及失效机理。结果表明,WC-17Co纳米涂层与同成分的超细涂层相比具有较高的耐高温磨损性能。纳米涂层与超细涂层高温磨损失效机理不同,WC-17Co纳米涂层的高温磨损失效机理以磨粒磨损为主,伴随着黏着磨损,超细涂层的高温磨损失效机理以低延性开裂和黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损。     

爆炸喷涂WC-12%Co涂层的滑动磨损性能

采用爆炸喷涂技术制备纳米和普通WC-12%Co涂层,用往复试验机对涂层的干滑动磨损性能进行了研究,分析了涂层磨损前后的形貌、结构及成分变化.结果表明:相同的喷涂条件下,WC-12%Co纳米涂层比普通涂层结构均匀、致密,但碳化物分解严重.尽管纳米涂层与普通涂层具有相近的硬度,但普通涂层的耐磨性优于纳米涂层,尤其是在重载条件下.普通涂层的磨损机制为微切削;纳米涂层在轻载(10 N)下,以塑性变形为主要磨损机制,随载荷增加至30 N,纳米WC粒子不能起到阻抗陶瓷球对磨副的磨削作用,而是随粘结相一起被去除,同时由于纳米涂层脱碳导致的层间结合薄弱,在滑动磨损中易发生成片剥落,耐磨性大幅下降.     

Tribological behaviour of HVOF sprayed near-nanostructured and microstructured WC-17wt.%Co coatings

A ‘duplex cobalt coated’ near-nanostructured WC-17wt.%Co powder was used to produce nanostructured coatings. The tribological performance of this coating was compared with a commercial WC-17wt.%Co microstructured coating using a pin-on-plate method (ASTM G133-05 standard) with a data acquisition software to perform a real time analysis of the sliding wear process. The wear rate was studied using loads from 10 to 60 N and for various sliding distances. The metallurgical analysis of the coatings showed that the duplex Co coated powder could be sprayed to produce dense coating. Furthermore, the near-nanostructured coating showed better fracture toughness values and this corresponded to a difference in wear mechanism between the two types of coatings. The greater “plasticity” in the near-nanostructured coating was recorded as microgrooves in the wear tracks and, in comparison, brittle fracture was observed in the wear tracks produced on the microstructured coating.     

镁合金表面冷喷涂纳米WC-17Co涂层及其性能

采用冷喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)在AZ80镁合金表面制备了纳米WC-17Co涂层。利用SEM分析了原始粉末形貌、喷涂粒子沉积行为及涂层显微结构,并采用球盘式摩擦磨损实验机考察了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的WC-17Co涂层,涂层的显微硬度为(1 380±82)HV,磨损率为9.1×10-7 mm3/Nm,其耐磨性较HVOF制备的WC-17Co涂层提高了1倍,较镁合金基材提高了3个数量级。研究表明,冷喷涂WC-17Co涂层在不对镁合金基体产生热影响的情况下,可以显著提高镁合金的表面性能,是一种新型镁合金表面强化工艺。     

粉末原料粒径对WC-17Co涂层性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术喷涂四种不同粒径的WC-17Co粉末,评价粉末粒径对涂层机械性能和抗磨粒磨损性能的影响。结果表明,粉末的粒径越小,在超音速焰流作用下获得的速度和温度越高,形成的涂层越致密,颗粒间的粘接强度越高,同时涂层的显微硬度也越高。WC-17Co粉末的粒径越小,获得涂层的孔隙直径越小,颗粒间的粘接缺陷越少,因此涂层的抗磨粒磨损性能越好。但是当WC-17Co粉末的粒径过于微小时,涂层的断裂韧性将受到影响。在本文研究的四种粒径分布的WC-17Co粉末中,中间粒径且分布范围集中的粉末制得的涂层兼具良好的机械性能和抗磨粒磨损性能。     

Effects of particle density on depositing properties of WC-17Co by HVOF process

The in-flight and deposition properties of three types of WC-17 Co powder with different particle densities during a high-velocity oxygen fuel （HVOF） thermal spray process were investigated. Three types of powder exhibited similar velocity upon impact on the substrate surface. The powder with the lower particle density exhibited a higher temperature upon impingement process, resulting in the generation of a higher flattening ratio. Thus, the coating derived from the powder with the lower particle density possessed superior micro-hardness, porosity and surface roughness. However, the coating with the lowest particle density showed the poorest fracture toughness because of the generation of the largest amount of amorphous phase.