激光熔覆TiC增强FeAl金属间化合物基复合材料涂层磨损性研究

利用激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制得了以TiC为增强相、以FeAl 金属间化合物为基体的耐磨复合材料涂层，研究了激光熔覆。FiC／FeAl复合材料涂层在干滑动磨损条件下的耐磨性能及磨损机制。结果表明：随着载荷和滑动速率的增加，TiC／FeAl金属间化合物基复合材料涂层的磨损速率增加，其磨损机制随着载荷的增加逐渐由磨料磨损向粘着磨损转变；激光熔覆层中TiC体积分数的增加，一方面提高了涂层的磨料磨损抗力，另一方面降低了熔覆层表面与对磨材料之间的粘着倾向，提高了TiC／FeAl涂层的滑动磨损性能。激光熔覆TiC/FeAl金属间化合物基复合材料涂层具有优异的耐磨性能并随TiC体积分数的增加而提高。     

激光熔覆H13/TiC复合涂层中TiC的生长机制

采用激光熔覆技术,在H13钢表面制备H13/TiC复合涂层.通过XRD、TEM和SEM对熔覆层中的物相、微观形貌和组成进行表征,研究了不同TiC含量形成的熔覆层中,TiC颗粒的形貌变化.结果表明:随着TiC含量的增加,熔覆层内TiC颗粒由少增多,由分散的不规则的多边形演变为放射状的树枝晶和花状;并对TiC的生长机理进行了初步分析.     

TiC含量对TC4合金激光熔覆层组织和性能的影响

采用激光熔覆工艺在TC4钛合金基体表面制备了添加不同质量分数(0%、2%、4%、6%)TiC的Ni60A复合熔覆层,通过光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、摩擦磨损机分析了不同TiC含量对熔覆层组织及性能的影响。结果表明:未添加TiC的熔覆层组织以树枝晶为主,添加TiC后出现了花瓣状物相;XRD分析发现熔覆层中出现了AlCCr₂、Al_0.24B_0.01Ni_0.75等硬质增强相,这些能够显著提高熔覆层的硬度。显微硬度及摩擦磨损试验结果表明,添加TiC的熔覆层平均硬度均较基体硬度有大幅提高,摩擦因数显著降低,且随TiC含量的增加,熔覆层硬度先增加后降低,摩擦因数先降低后增加,4%TiC熔覆层的硬度最大,相比基体提高了213.3%,摩擦因数最小,为0.309 774。     

激光熔覆原位合成TiC/Fe的研究

利用激光熔覆技术合成TiC/Fe复合熔覆层,通过改变激光功率P和扫描速度v,获得不同激光参数下的试样。对不同试样进行SEM、EDS,分析其熔覆层的微观形貌和元素组成;进行XRD,确定熔覆层的组织成分;同时对每个试样进行耐磨性的测试。分析表明,当P=3.7 kW、v=3 mm/s时,熔覆层的效果最佳。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

TiC增强钛基复合材料激光熔覆层显微组织及形成机理

在Ti-6A1-4V（质量分数，下同）合金表面进行了Ti＋TiC激光熔覆试验研究。利用SEM对熔覆层的显微组织进行了分析，提出了一个激光熔覆层显微组织演化过程模型，对显微组织的形貌特征和形成机理进行了解释。从复合材料的制备过程、质量、工艺性、制造成本和增强效果等多个方面，对激光熔覆Ti＋TiC复合粉末制备钛基复合材料的方法进行了分析。结果表明：采用激光熔覆Ti＋TiC复合粉末制备TiC／Ti复合材料是一种可行的方法。     

钛合金表面激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备以反应合成TiB2和TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层,利用УТИТВ-100型销-盘摩擦磨损试验机研究了激光熔覆层在真空(10-5Pa)中的干滑动摩擦磨损性能,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了摩擦偶件的磨损表面形貌,讨论了激光熔覆层的磨损机制。结果表明,激光熔覆层的摩擦系数在0.25～0.5之间,明显低于TC4合金的摩擦系数(0.45～0.8),磨损体积约为TC4合金的40%。随法向载荷和滑动速度的增加,激光熔覆层的磨损体积增加,激光熔覆层的磨损机制主要为粘着磨损和粘附转移物引起的磨粒磨损。     

激光熔覆原位生成增强相强化铁基涂层性能研究

目的 采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层,并对涂层的微观组织及其性能进行研究分析,以期为以后工业化应用提供理论基础.方法 对钛铁(钛质量分数70%)+硼铁(硼质量分数70%)+石墨(纯度99.9%)复合粉末质量分数分别为5%、10%、20%、30%的4种熔覆层(其余熔覆材料为304不锈钢粉末)进行了实验研究,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射对激光熔覆层的微观组织形貌和增强粒子的成分进行研究分析,用光学显微硬度计对激光熔覆层的显微硬度进行测试,用电化学工作站对熔覆层的耐蚀性能进行测试.结果 熔覆层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;加入的石墨与钛铁、硼铁在激光熔覆过程中发生了反应,原位生成了Cr23 C6、Cr3 C2、TiO2、Ti1.8 B50等硬质增强相;随着钛铁、硼铁和石墨所占的质量分数增加,熔覆层中生成的硬质增强相含量增加,熔覆层的显微硬度值也随之得到明显提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层硬度是基材的3.6倍;激光熔覆试样较基材的耐腐蚀性也随着复合粉末质量分数的增加而提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层的耐蚀性是基材的1.58倍.结论 激光熔覆制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层较基材性能有明显提高.     

等离子熔覆TiC/Fe基熔覆层显微组织及碳化物演变机理分析

目的 为了提高3Cr13马氏体不锈钢的硬度和耐磨性,在其表面制备TiC/Fe基熔覆层,分析熔覆层组织的均匀性及碳化物类型,探究碳化物演变机理和对熔覆层硬度的影响规律。方法 采用等离子同步送粉熔覆,在3Cr13不锈钢基材上熔覆球形TiC/Fe基熔覆层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱仪分析熔覆层微观形貌特征、相组成以及析出相的元素分布规律,利用显微硬度计测量熔覆层的硬度。结果 随着TiC添加量的增加,熔覆层中的Ti和C元素含量也增加,说明有部分TiC熔解。未添加TiC的熔覆层组织主要是Fe-Cr固溶体和(Fe、Cr)7C3,TiC/Fe基熔覆层的为Fe-Cr固溶体和TiC、(Fe、Cr)3C2、(Fe、Cr)7C3。两种熔覆层中的析出相主要以(Fe、Cr)7C3为主,但在TiC/Fe基熔覆层中还存在其熔解后重新析出的TiC及过渡相(Fe、Cr)3C2。TiC添加量增加,熔覆层显微硬度也增加。结论 TiC/Fe基熔覆层中的第二相除(Fe、Cr)7C3,还有原始TiC、析出的TiC和(Fe、Cr)3C2。在研究范围内,随着TiC添加量增加,熔覆层中熔解的TiC量也增加。析出的TiC可以作为(Fe3Cr4)C3的有效形核质点,促进(Fe3Cr4)C3的形成,形成过程是(Fe、Cr)3C2以析出的TiC为形核核心形核长大,随后相变为更加稳定的(Fe、Cr)7C3,在快速冷却过程中有未转变完的(Fe、Cr)3C2保留下来。熔覆层中的原始TiC、析出的TiC、生成的(Fe、Cr)7C3和(Fe、Cr)3C2作为硬质相提高了熔覆层的硬度。     

表面Ni-Co/WC复合熔覆层的组织与三点弯曲性能

在ZG45表面采用真空熔覆技术制备了Ni-Co/WC复合熔覆层,通过SEM、EPMA和XRD观察并分析了熔覆层的显微组织结构和相组成,通过三点弯曲试验研究了熔覆层的弯曲行为,并分析了断口形貌和断裂机理。结果表明,WC颗粒在镍-钴基合金中呈现网状分布,熔覆层的主要组成相有WC、Cr7C3、Cr23C6、Ni3Si、Fe Ni3和镍-钴基固溶体;三点弯曲试验表明,Ni-Co基合金熔覆层与基体结合良好,即使熔覆层朝下承受拉应力时试样自拉应力最大的熔覆层表面开始产生延伸至基体内的纵向裂纹,并无沿结合界面的横向裂纹,而Ni-Co/WC复合熔覆层却在弯曲过程中与基体沿界面发生剥离;断裂试样的基体断口有大量韧窝,基体区域属于韧性断裂,而Ni-Co/WC复合熔覆层的断裂方式包括穿晶断裂和沿晶断裂。     

表面激光熔覆改性对体育器材耐磨性能的影响

采用激光熔覆改性技术在碳钢表面制备316L不锈钢涂层和不同成分配比的316 L+Al_2O_3复合涂层,研究了Al_2O_3含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明,复合熔覆层主要由γ奥氏体相和α铁素体相组成。随着距离熔覆层表面距离的增加,316 L熔覆层和316 L+Al_2O_3激光熔覆层的显微硬度都逐渐减小。随着复合熔覆层中Al_2O_3含量的增加,熔覆层的硬度呈现先增加而后减小的趋势。随着熔覆层中Al_2O_3含量的增加,复合熔覆层的磨损量先减小而后增大,在Al_2O_3含量为6%时磨损量最小。     

EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层的微观组织及性能

在EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及显微硬度仪研究熔覆层微观组织及物相结构,并分析熔覆试样的力学性能。结果表明,Fe314合金熔覆层成型良好,无缺陷。熔覆层底部组织由平面晶与平面晶上方垂直于界面生长的粗大树枝晶组成,中部与上部组织以交叉树枝晶为主。熔覆层主要由奥氏体枝晶与枝晶间的(Cr、Fe)7C3相组成。熔覆层的显微硬度值高于基体,熔覆试样抗拉强度升高,但塑性韧性降低。冲击试样断口熔覆层为宏观上解理断裂,微观上局部准解理断裂的混合断裂机制,基体为宏观上小孔聚集型断裂,微观上准解理断裂的韧性断裂机制。     

γ-TiAl金属间化合物合金表面激光熔覆TiC-Ti-Al涂层研究

在TiAl合金表面预置TiC-Ti-Al粉末层,通过激光熔覆处理制得了以TiC为增强相,以TiAl及少量Ti3Al金属间化合物为基体的复合材料涂层。采用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了熔覆层的显微组织形貌,用X射线衍射仪（XRD）和能谱分析仪（EDS）进行了熔覆层的物相分析,并分别测试了激光处理前后基材和熔覆层显微硬度的变化。研究了激光扫描速度对熔覆层的显微组织和显微硬度的影响。结果表明：随着激光扫描速度的增加,增强相TiC颗粒形貌由树枝状向短棒状和颗粒状转变,并且均匀地弥散分布在熔覆层内,起到细晶强化和弥散强化的作用。同时,随着激光扫描速度的增加,熔覆层显微硬度有所提高,但厚度有所降低。     

TIG熔覆原位自生TiC-TiB2/Fe复合涂层

利用氩弧作为热源,以G302铁基合金粉、FeTi70粉和B₄C粉作为原料粉末,在Q235表面原位生成TiC-TiB₂增强的铁基复合涂层. 采用一系列的分析测试方法对涂层进行了表征,结果表明,氩弧熔覆过程冶金反应充分,熔覆层中生成了TiC,TiB₂和M₇C₃等硬质增强相;熔覆层组织呈现出由母材界面到熔覆层表面硬质相逐渐增多的梯度分布特征. 增加FeTi70和B₄C粉末比例提高了熔覆层硬度,质量比为G302:FeTi70:B₄C=6:3:1时,试样最大硬度达到976 HV0.1,是母材硬度的5倍左右. 在与GCr15钢对磨时,熔覆试样磨损量仅为Q235钢的1/30左右,熔覆层磨损表面基本无塑性变形痕迹,涂层中坚硬的TiC,TiB₂陶瓷相起到阻磨作用.     

感应熔覆原位合成TiC/Ti复合涂层的显微组织演变规律

以石墨和Ti粉为原料,在Ti6Al4V基体表面感应熔覆原位合成了TiC增强Ti基复合涂层,研究了预置反应物粉末中C含量和熔覆工艺参数对复合涂层微观组织演变、物相组成、增强体形态与分布、界面结合行为以及显微硬度的影响规律。结果表明,复合涂层内部原位自生TiC增强体分布均匀,与Ti基质相结合紧密、界面洁净,TiC增强体的最终形态与分布主要受涂层成分、凝固过程和自身晶体结构的影响。随着石墨含量升高,TiC增强体形态逐渐由短纤维状演变为等轴晶状,尺寸和体积分数以及涂层显微硬度逐渐增大。随着热输入量增加,Ti C尺寸逐渐增大,界面过渡区宽度及基体热影响也随之增加。     

激光熔覆对Cu抗烧蚀性能的影响

应用激光熔覆法使Ti粉和B4C粉在铜基体表面发生原位反应形成了熔覆层,通过XRD分析确定了熔覆层相组成为TiB2/Cu。熔覆层试样和纯Cu的抗电弧烧蚀实验在自制设备上进行,并采用SEM观察了电弧烧蚀表面的形貌。研究结果表明,随着电弧烧蚀次数的增加,熔覆层试样表面电弧烧蚀和氧化现象并不明显,烧蚀孔洞少且小,没有液态金属喷溅现象;而纯铜试样表面变得较为粗糙,电弧作用的中心处烧蚀氧化严重,有大量的烧蚀坑存在,并且出现液态金属飞溅现象。因此,相对纯铜,TiB2/Cu复合涂层电弧烧蚀显著降低,抗电弧烧蚀性能明显提高。     

含钛铁基耐磨复合材料的研制

为了研制一种铁基耐磨复合材料,采用等离子熔覆技术,通过调节铬含量制备多组Fe-Cr-Ti-C合金系统.借助SEM和XRD等分析手段对熔覆层组织和碳化物形貌进行分析.结果表明,熔覆层中随着铬含量的提高,基体组织由A+F向F及M转变;碳化物M7C3及TiC等硬质相的数量逐渐增多.此外研究了铬含量对熔覆层耐磨粒磨损性能的影响规律,熔覆层的耐磨性随着铬含量的增加而提高,当铬含量达到20.1%时,大量高硬度六边形M7C3复合物结合一定量的呈开花状、球状或团聚状TiC颗粒均匀弥散分布在具有较高强韧性的板条马氏体基体中,使得熔覆层具有最佳的耐磨性.     

激光熔覆MoS2／TiC／Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料，在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层。采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究，结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、M02C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成。用FALEX。6摩擦磨损实验机对MoS2／TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比，并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察。实验表明：MoS2／Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数，但磨损失重最大；MoS2／TiC／Ni复合涂层在载荷17．8N、转速200r／min条件下，磨损40分钟，其磨损失重仅为45钢的1／6。     

激光熔覆MoS2/TiC/Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料,在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层.采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究,结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、Mo2C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成.用FALEX-6摩擦磨损实验机对MoS2/TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比,并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察.实验表明:MoS2/Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数,但磨损失重最大;MoS2/TiC/Ni复合涂层在载荷17.8N、转速200r/min条件下,磨损40分钟,其磨损失重仅为45钢的1/6.     

AZ31镁合金表面激光选区熔覆Ti-6Al-4V粉末的显微组织及界面缺陷研究

利用选择性激光熔化设备在AZ31镁合金基体上对Ti-6Al-4V粉末进行单道多层以及多道多层熔覆试验研究。通过调整激光扫描速度研究了不同激光能量密度对熔覆层显微组织的影响,并分析了熔覆层中孔洞的形成机制。结果表明,经单道多层激光熔覆形成的试样,侧面形貌为不规则"S"形,且随激光能量密度的增加,不规则"S"形熔覆试样的宽度逐渐增加。在多道多层熔覆试验中,随激光能量密度的增加,熔覆层组织的致密度先增加后减小;Ti-6Al-4V熔覆层与AZ31镁合金基板未发生明显冶金结合,但形成的锯齿状界面有利于提高熔覆层与基体镁合金的结合强度。