钴基合金渗层对钛合金耐磨、抗蚀性能的影响

采用双层辉光渗金属技术在Ti6Al4V钛合金表面制备钴基合金层以增强其耐磨、抗蚀性能,并考察了进行后喷丸复合以改善高温处理中对基材疲劳抗力损伤的处理对其性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪、显微硬度计、静态压入和动态压压疲劳设备分析和评价了钴基合金渗层的结构、成分分布、硬度和表面韧性,借助球-盘磨损试验机和电化学工作站研究了改性层对基材的干磨损行为和抗3.5%NaCl(质量分数)水溶液电化学腐蚀性能的影响。结果表明:在钛合金表面制备出由20μm沉积层和约5μm扩散层组成的钴基合金渗层,组成元素呈梯度渐变分布,表面硬度达HK_(0.98)N718,由于基材表面硬度提高了近一倍并具有良好的减摩润滑特性,使钛合金表面耐磨性提高了28倍,同时该渗层在3.5%NaCl(质量分数)水溶液中呈现良好的钝化特性,抗腐蚀性能优于钛合金基材。经陶瓷丸以0.15 mm A强度(Almen强度)喷丸后处理的钴基合金渗层的上表面沉积层减薄了1/5,表面硬度稍有增加,且表层硬度梯度呈现出一定程度的变缓,表面韧性却明显增强,但喷丸处理不仅使得钴基渗层表面耐磨性有所降低,其磨损率仅为钛合金的1/10,而且引起钴基合金渗层抗电化学腐蚀性能稍劣于钛合金基材。     

Q235钢表面氩弧熔覆MoNiSi/Ni_3Si金属硅化物复合涂层组织与性能研究

以Mo粉、Si粉、Ni粉为原料,采用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面原位合成了MoNiSi/Ni3Si金属硅化物复合涂层,分析和测试了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性.结果表明:在Q235钢表面成功制备了以MoNiSi/Ni3Si为基体,以金属硅化物MoNiSi为增强相的复合涂层.性能分析结果表明:涂层的显微硬度可达1 000HV,涂层耐磨性较基体提高12倍.     

氩弧熔覆TiB/FeB增强Fe基复合涂层组织与性能研究

以Fe粉、Ti粉和B粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面制备出TiB/FeB增强Fe基复合涂层,应用SEM和XRD方法分析了涂层的显微组织.并测试了涂层的硬度和耐磨性.结果分析表明:在Q235钢表面成功制备了以α-Fe为基体,以TiB/FeB颗粒为增强相的复合涂层.性能分析结果表明:涂层的显微硬度可达1 100HV,涂层耐磨性较基体提高近12倍.复合涂层的磨损机理为显微擦伤式磨损.     

Ti6Al4V钛合金表面火焰喷焊WxC层耐磨性分析

采用“一步法”火焰喷焊法在Ti6Al4V钛合金上制备Ni60过渡层、WxC+Ni60强化层，喷焊层在氩气气氛中冷却，避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好，没有孔洞等缺陷；强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布，与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为1230HV，相比基材，硬度提高了3倍多；相比基材，摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si3N4对磨后，喷焊层无明显磨损，对磨副GCr15和Si3N4磨损严重，喷焊层表现出优异的耐磨性     

等离子弧喷焊Mo涂层微观组织结构及摩擦磨损性能研究

本文采用等离子弧喷焊技术,在45钢板材表面喷焊制备了Mo涂层,通过XRD对涂层物相组成进行了检测,利用SEM观察了涂层微观组织形貌,并对涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了检测。研究结果表明,所制备的Mo涂层组织均匀致密,无明显孔洞、裂纹等缺陷,并与45钢基体实现了冶金结合;涂层主要物相为!-Fe固溶体,金属间化合物R-Fe_(63)Mo_3和μ-Fe_7Mo_6相;涂层硬度相对于基体提高了4倍;Mo涂层的相对耐磨性是45钢基体的15倍且摩擦系数降低了19%,磨损表面生成的MoO_3起到了润滑作用。     

TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。     

铁基合金粉末中碳化硼添加量对喷焊层性能的影响

为了提高铁基合金喷焊层的硬度与耐磨性,在铁基合金粉末中加入不同含量的碳化硼,采取火焰喷焊技术在42CrMo合金钢表面制备四种复合粉末喷焊层,然后用光学显微镜对喷焊层的显微组织进行分析,利用自动转塔显微硬度计、磨粒磨损试验机测定了喷焊层的显微硬度和耐磨性。实验结果表明:铁基喷焊层与基体形成了良好的冶金结合,涂层主要由细小的树枝晶及鱼骨状共晶组织组成;B4C的加入可显著提高喷焊层的硬度和耐磨性,细化组织,随着B4C含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性呈现先增加,后降低的趋势,当B4C含量为2%时,喷焊层的硬度和耐磨性最好。     

激光制备NiCrBSiCoWC熔凝层的特性

为改善汽轮机叶片性能,利用5 kW CO2激光器在汽轮机末级叶片表面制备NiCrBSiCoWC涂层,利用SEM观察熔凝层组织,利用HB1000B维氏硬度计测试熔凝层显微硬度,在XP-5数控高温摩擦磨损试验机上进行磨损试验,分析影响叶片熔凝层开裂行为的因素。实验结果表明:激光熔凝层与基材形成良好的冶金结合,熔凝层组织均匀,当熔凝层厚度为0.2～0.3 mm,基材预热至220℃时,熔凝层裂纹宽度和长度能得到有效控制,熔凝层平均硬度约为964 HV,其耐磨性比基体有明显的提高,熔凝层磨损后表面平滑,磨损体积减少约89%。     

激光沉积铝合金-陶瓷梯度材料组织与性能研究

为了提高铝合金的硬度、耐磨性,通过激光沉积制造技术制备铝合金-陶瓷梯度复合梯度材料层。观察梯度材料的显微组织,测试其显微硬度和摩擦磨损性能,并分析了磨损机制和强化机制。结果表明基体和梯度层结合良好无裂纹,相比铝合金基体,梯度材料层的组织更为细小均匀,并且随着陶瓷含量越多,晶粒越细小;显微硬度分析显示,从基材到12%陶瓷层的硬度呈上升趋势,基材硬度约为HV 80,梯度材料层硬度最高达到HV 170;随着梯度比例的增加耐磨性能随之增强, 12%陶瓷层摩擦系数最小,磨损失重最少,仅为4.2 mg,远远小于基体。梯度层的显微硬度和耐磨性提高的主要原因有陶瓷颗粒弥散分布强化、激光沉积组织的细晶强化。     

Ti6Al4V合金表面火焰喷焊W_xC涂层耐磨性分析

采用"一步法"火焰喷焊技术在Ti6Al4V合金表面制备出由Ni60过渡层和W_xC+Ni60强化层组成的喷焊层。喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为12. 3 GPa,相比基材,硬度提高了近3倍,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si_3N_4对磨后,对磨副GCr15和Si_3N_4磨损严重,而喷焊层无明显磨损,表现出优异的耐磨性。     

超音速火焰喷涂铁基非晶纳米晶涂层微观组织及性能的研究

利用先进的AC-HAVF喷涂技术制备了Fe基非晶纳米晶涂层,研究了其微观组织、热稳定性以及耐磨耐蚀性能.试验结果表明涂层主要由FeNi3和Fe2B相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为1.8%;涂层表面硬度分布不是均匀,最高可达1 570 HV,平均硬度为1361.1 HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Gr13Ni5Mo不锈钢的0.15倍,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的0.56倍,涂层的磨损机理主要是疲劳磨损;所获得的非晶纳米晶涂层有很好的热稳定性.     

激光熔覆马氏体/铁素体涂层的组织与抗磨耐蚀性能

为提高液压活塞杆的耐腐蚀和抗磨损性能,在45号钢表面采用激光熔覆技术在不同激光功率下制备具有马氏体/铁素体组织的Fe基合金熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪等手段表征涂层的物相组成、微观形貌和元素分布,采用维氏硬度计和干滑动摩擦试验机对涂层的显微硬度和抗磨损性能进行测试,并通过电化学工作站研究熔覆层的耐腐蚀性能。结果表明：Fe基合金熔覆层的主要物相为α-Fe、Ni-Cr-Fe、γ-(Fe,C)和Fe9.7Mo0.3等,主要组织为马氏体、铁素体和少量残余奥氏体。熔覆层的枝晶态组织均匀致密,无裂纹和孔隙缺陷,涂层与基体呈冶金结合。涂层的硬度与耐磨性能随激光功率增大而提高,当功率为2.4kW时,涂层的平均显微硬度(HV)为647.64,耐磨性能为45号钢的9.37倍,磨损机制为磨粒磨损。随激光功率提高,Fe基合金熔覆层的耐腐蚀性能先升高后降低,当激光功率为2.0 kW时涂层具有最佳耐腐蚀性能,显著高于活塞杆常用碳钢、不锈钢以及电镀硬铬等材料,可在相关领域替代电镀铬。     

超音速活性电弧制备锅炉用耐磨涂层性能研究

以FeCrNiBSi丝材为喷涂材料,采用Flame Arc超音速活性电弧喷涂系统在Q235钢为基体的工业锅炉用材料表面制备出结合强度高、耐磨性强的涂层;通过金相观察、拉伸试验、摩擦磨损试验,分别评价FeCrNiBSi涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度和耐磨损性能;并通过扫描电子显微镜观察涂层微观形貌和磨损形貌。结果表明,涂层与基体结合良好,界面处未见任何分离,涂层结构比较致密,孔隙较少,孔隙率为0.71%,硬度为720 HV0.3,与基体结合强度达到60 MPa。相对于Q235钢,FeCrNiBSi涂层具有优异的抗磨损性能,其抗磨损性能是Q235钢的28倍。FeCrNiBSi涂层磨损机理为显微犁削和黏着磨损,耐磨性良好,具有良好的应用前景。     

连接层和退火对 HVAF 喷涂Cr3C2-NiCr 涂层性能的影响

本文使用HVOF和HVAF技术在铜合金上喷涂Cr_3C_2-50wt%Ni Cr涂层,并就NiCr连接层和退火对HVAF喷涂层的耐磨性和耐腐蚀性进行研究。通过对涂层物相组成、显微结构、力学性能、摩擦磨损性能以及电化学动力学曲线进行测试。结果发现:HVAF喷涂层具有比HVOF更高的结合强度,且磨损体积差异较小,但致密的HVOF喷涂层其耐腐蚀性能优于HVAF喷涂层;NiCr连接层的添加提高了复合涂层的结合强度,且致密的连接层结构可阻碍腐蚀液向基体的侵蚀,使复合涂层的耐腐蚀性能提升;退火处理通过消除涂层内部缺陷提高组织致密性,使得耐腐蚀性增强,并且退火处理降低了涂层内部残余应力,导致涂层结合强度和耐磨性能提升;300℃磨损条件下,喷涂层的磨损机制包括黏着磨损、磨粒磨损和局部氧化磨损。     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

低合金高性能高速钢TiN涂层后的耐磨性及刀具切削性能的研究

本文研究了低合金高速钢W2Mo5Cr4V经TiN涂层后的耐磨性和切削性能,证实W2Mo5Cr4V钢的钨、钼、钒总含量虽仅为通用高速钢的60％左右,一次碳化物数量明显地少,但基体的性能(二次硬化、抗回火稳定性、高温性能等)与通用高速钢相当,加以TiN涂层后能获得与通用高速钢涂层后同样优良的耐磨性和刀具耐用度。本文还从磨损机制和切削力方面探讨了TiN涂层提高高速钢刀具耐用度的机制。     

喷涂距离对内孔HVOF喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响

利用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,分别通过45°和90°两种内孔喷枪研究了喷涂距离对涂层宏/微观组织及抗泥沙冲蚀性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的物相成分,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌,并结合金相显微镜分析了孔隙率;通过维氏硬度计测试了涂层的显微硬度,利用粗糙度仪和光学轮廓仪表征了涂层表面的粗糙度及三维形貌;采用泥沙冲蚀磨损试验机对比研究了涂层与不锈钢基材的抗泥沙冲蚀性能,并结合SEM分析了冲蚀磨损机理。研究发现,45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要物相成分均为WC、W₂C和非晶态CoCr合金相,未受到喷涂距离的影响。短喷涂距离会导致涂层孔隙缺陷的产生,孔隙率随着喷涂距离的增大先下降后上升。喷涂距离对90°喷枪所制备涂层显微硬度的影响较小,而45°喷枪在喷涂距离增大到150 mm以后涂层硬度有下降趋势,两者最高硬度分别为1 343.1 HV_0.2和1 275.4 HV_0.2;对...     

两相流抗磨蚀合金喷熔层的耐磨性

 采用氧 乙炔火焰喷熔工艺在45号钢表面喷覆两相流抗磨蚀合金(NiCrWCe)喷熔层，用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了这种喷熔层的显微组织结构、物相组成和性能，并对喷熔层的耐磨性进行了试验研究。结果表明：两相流抗磨蚀合金喷熔层与基体形成了牢固的冶金结合，结合层中含有较高比例的硬质相；稀土可显著提高喷熔层的耐磨性；在试验条件下，两相流抗磨蚀合金喷熔层的耐磨性明显高于ZGCr5Mo及Cr18Ni12Mo2Ti合金。     

TC4钛合金表面WSi_2/W_5Si_3复合涂层制备及性能研究

利用磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及热扩散渗硅方法在TC4钛合金表面制备WSi_2/W5Si_3复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对复合涂层的结构、组织形貌以及微区化学成分进行分析;对复合涂层显微硬度、附着力以及耐磨性进行测试。结果表明:WSi_2/W5Si_3复合涂层的WSi_2层和W_5Si_3层厚度分别为20、56μm,显微硬度平均值分别为10.70和8.32 GPa; WSi_2/W_5Si_3复合涂层与基体结合力为171.6 N; WSi_2/W5Si_3复合涂层表面摩擦因数为0.75,磨损率为1.184×10~(-6)mm~3·mm~(-1)。在TC4钛合金表面制备的WSi_2/W_5Si_3复合涂层结构均匀致密,与基体结合良好。     

HVAF喷涂La2O3改性WC-20Cr3C2-11NiMo涂层的耐磨耐蚀性能

为进一步提升高质量WC涂层的耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性。采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)在0Cr13Ni5Mo基体上制备稀土La₂O₃改性WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层。通过显微硬度测试、平面孔隙测试、摩擦磨损实验、电化学实验和模拟海水超声波气蚀实验,测试涂层的显微硬度、孔隙率、摩擦因数、摩擦磨损性能、耐海水腐蚀性能和耐海水气蚀性能,分析La₂O₃对WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,改性后的涂层显微硬度提升到1400 HV0.2左右,平均孔隙率降低约48.6%;涂层磨损质量降低约33%,摩擦因数降低约30%,摩擦磨损表面微凹坑和微裂纹明显减少;电化学自腐蚀电位明显右移,电化学自腐蚀电流密度明显减小;涂层的气蚀质量损失减少约20%,气蚀坑洞明显减少和变小。HVAF喷涂La₂O₃改性后的WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层硬度略微提升,致密性、耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性得到明显提升,除表面疲劳磨损外,表面摩擦磨损机理从严重磨粒磨损转变为轻微磨粒磨损,气蚀机理主要为流体冲击波侵蚀。