铁基合金等离子弧喷焊层组织及耐磨性研究

使用PT-40002ST型等离子弧喷焊设备,在45钢表面制备含有不同含量WC颗粒的铁基合金粉末喷焊层,并分别对喷焊层进行显微组织观察、显微硬度测试及摩擦磨损试验。研究结果表明:随着WC含量的增加,第二相增多;喷焊层的平均显微硬度较45钢的提高约2.5倍,且喷焊层表层硬度先提高后降低;当铁基合金粉末中w(WC)为10%时,喷焊层表层的显微硬度值最高,且耐磨性最好,耐磨性较不加WC时提高了约1倍,磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主。     

等离子弧喷焊镍基合金对喷焊层硬度的影响

以提高基体材料喷焊层的硬度及耐磨性为目的,使用等离子弧喷焊技术对基体材料(Q345C低合金钢)进行焊接,对于DG.Ni60B镍基合金粉末,选用100,150 A转移弧电流对其进行喷焊。而对于DG.Ni60WC25镍基合金粉末,则在100,150,170,200 A转移弧电流下进行喷焊。结果表明,当使用同一种镍基合金粉末喷焊时,喷焊层最大硬度值和耐磨性随转移弧电流增大而降低。在相同转移弧电流条件下,添加硬质复合材料(碳化钨,WC)镍基合金粉末DG.Ni60WC25焊层的硬度和耐磨性明显高于未添加硬质复合材料镍基合金粉末DG.Ni60B的焊层。试验得出:等离子弧喷焊时,随着转移弧电流的增大,会使喷焊层表面耐磨性减小。但在DG.Ni60B镍基合金粉末中加入硬质相WC之后,对其复合合金粉末进行喷焊,可使转移弧电流对焊层表面耐磨性的影响程度降低。同时,在喷焊层和基体材料结合界面之间出现较大的硬度值,甚至在界面处可获得硬度的最大值。     

纳米CeO2对铁基合金喷焊层组织和耐磨性的影响

采用等离子弧喷焊技术在Q235钢表面喷焊含纳米CeO2的铁基自熔性粉末。对喷焊层进行了显微组织、硬度和耐磨损性能的测试。结果表明,添加和未添加纳米CeO2的铁基合金喷焊层的主要组成相均为γ-（Fe,Ni）和（Cr,Fe）7C3,添加5.0%纳米CeO2的喷焊层中出现了（Cr,Fe）3C2相。此外,加入适量纳米CeO2可细化喷焊层的显微组织,提高喷焊层的硬度和耐磨性,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

铸造碳化钨添加量对镍基复合喷熔涂层性能的影响

在镍基合金粉末NiCrBSi中添加不同比例的铸造碳化钨(WC),并采用氧乙炔火焰喷熔工艺在低碳钢表面制备了相应的Ni基WC复合涂层.采用金相显微镜观察了涂层的显微组织,采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机测试了涂层的抗磨粒磨损性能,并采用扫描电镜观察了喷熔粉末和喷熔层磨损后的形貌.结果表明:喷熔层的组织为在NiCr合金基体上弥散分布着不同粒度的碳(硼)化物硬质相;涂层的显微组织和WC的含量对Ni基WC喷熔层的硬度和抗磨损性能影响很大,涂层的硬度和抗磨损性能随WC添加量的增加先增加后减小;当WC的含量为35％时,Ni基体WC喷熔涂层的硬度最高,相应的抗磨粒磨损性能最好.     

等离子弧喷焊镍基合金层组织及耐磨性试验研究

在16Mn钢表面等离子弧喷焊自熔性镍基合金喷焊层（Ni60)及加入w(WC)25％的镍基合金喷焊层（NWC25），对两种合金喷焊层进行了显微组织，X射线衍射分析，硬度及不同腐蚀介质下的腐损试验。结果表明，合金喷焊层显微组织均为γ固溶体基体和各种化合物相，如Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3,Cr7C3,NiB,WC等。NWC25喷焊层具有较高的硬度，在腐蚀介质中耐磨性明显高于Ni60，合金喷焊层在弱酸碱介质中的耐磨性比在中性水中都有所降低，在酸性介质中降低较为明显。     

WC对铁基合金喷焊层组织及磨损性能的影响

采用等离子喷焊技术在Q235表面制备铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜以及摩擦磨损实验,研究一定含量的WC对铁基合金喷焊层组织及磨损性能的影响。结果表明:铁基合金喷焊层主要由α-Fe,γ-Fe,(Fe,Cr)_7C_3和(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入WC后,出现了(Fe,Cr)_(23)C_6,WC,W_2C等新物相。未加入WC的喷焊层出现了疲劳剥落,数量较多、较深且平直的犁沟,表现为粘着磨损和磨料磨损;加入WC后疲劳剥落减弱,犁沟减少,表现为磨料磨损。喷焊层中硬质相的弥散强化作用提高了硬度和耐磨性。     

WC/17Co含量对Ni基喷焊涂层性能的影响

将不同比例的WC/17Co与Ni60粉末进行混合,并采用氧乙炔火焰喷焊工艺制备了相应的涂层。分别用洛式硬度计和X衍射仪测试了各涂层的硬度和相结构;采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损实验机对各涂层的抗磨粒磨损性能进行了测试,采用扫描电镜观察了喷焊粉末形貌和喷焊层的磨损形貌,并进行了能谱分析。结果表明,喷焊层的组织为在γ-Ni固溶体基体上弥散分布着细小的Cr7C3、Cr23C6、Cr2B、CrB2和WC等硬质相。喷焊层的硬度随WC/17Co添加量的增加先增加后减小,当WC的含量为25wt%时,喷焊涂层的硬度最高,相应的抗磨粒磨损性能最好。     

WC添加量对Ni60基合金粉末喷焊层耐磨耐蚀性的影响

采用"一步法"氧气-乙炔火焰喷焊技术,在Q235钢基体上分别喷焊Ni60、Ni60+20%WC和Ni60+35%WC三种合金粉末,对喷焊层进行了金相观察、硬度试验和干摩擦磨损、腐蚀磨损试验,分析了三种合金粉末的喷焊层的金相组织,探讨了WC加入量对喷焊层硬度以及对喷焊层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,WC含量升高,Ni60基合金粉末喷焊层的耐磨耐蚀性提高。     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层.用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌.结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降.涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

Ni包WC含量对激光熔覆Ni45/Ni-WC复合涂层显微组织与性能的影响

利用光纤激光器在Q235钢上激光熔覆Ni包WC粉末增强Ni45合金涂层,系统研究了不同Ni包WC含量下熔覆层组织形貌、稀释率和显微硬度的变化规律。结果表明:WC颗粒受到激光辐照会发生熔解,并与周围元素相互作用形成低熔点共晶。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐增大,且熔覆层γ-Ni枝晶持续增多且细化。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的平均显微硬度也逐渐增加,当未添加Ni包WC时,熔覆层显微硬度约为基体的3倍;当Ni包WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均显微硬度可达到基体的4倍。     

激光重熔及回火对Ni基合金火焰喷焊层组织和性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射物相分析以及显微硬度测定的方式,分析比较了原始喷焊层和激光重熔喷焊层以及经400℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃和750℃分别进行1 h和3 h回火处理的Ni基合金喷焊层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:原始喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)和硬质相Cr23C6、Cr5B3、NiB、Fe3B、Ni3B、CrB、Fe2B等组成.经激光重熔的喷焊层与原始喷焊层相比,显微组织得到明显细化,而且硬度和耐磨性都有较大提高.激光重熔喷焊层再经600℃×3h回火后硬度值达到最大,耐磨性最好.     

等离子喷焊镍基合金耐磨性能研究

采用等离子弧喷焊技术在不同转弧电流下喷焊DG.Ni60A和DG.Ni60WC25两种镍基合金粉末,对各喷焊层进行了硬度和耐磨性分析。试验结果表明,转弧电流大小对喷焊镍基合金层的耐磨性影响较大,喷焊DG.Ni60A合金粉末时,转弧电流为100 A时的试样磨损量为0.090 57 g,转弧电流为150 A时的试样磨损量高达1.116 17 g,相差10余倍。喷焊DG.Ni60WC25合金粉末时,转弧电流为100 A时的磨损失质量仅为0.018 83 g,转弧电流为200 A时的磨损失质量高达0.744 97 g,相差约40倍。镍基合金中加入WC,在一定条件下可以提高喷焊层的耐磨性能;转弧电流为150 A时,未添加WC硬质相的DG.Ni60A合金粉末喷焊层的磨损失质量高达1.116 17 g,而添加了WC硬质相的DG.Ni60WC25合金粉末磨损失质量为0.018 83～0.744 97 g。     

热锻模等离子喷焊制备Ni60基陶瓷覆层的试验研究

使用等离子喷焊技术,在以W6Mo5Cr4V2为基体的热锻模模膛表面,用SiC、Cr3C2和WC含量分别为10%、20%、30%的镍基粉末制备涂层。主要对涂层进行了显微组织分析和显微硬度测试,并对涂层主要热物性参数进行检测。实验结果表明,配比为70%Ni60和30%SiC的粉末得到等离子喷焊层的性能最好。微观组织、显微硬度(可达到1100 HV)和热物参数均能达到热锻模的工作要求。     

AlN对铁基合金等离子喷焊层组织和摩擦磨损性能的影响

目的 加入AlN提高铁基合金的摩擦磨损性能。方法 采用PTA-400E3-HB等离子喷焊设备在Q235钢表面制备添加AlN的铁基合金喷焊层。通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究喷焊层的组织和相结构。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和台阶仪对喷焊层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。结果 添加AlN的喷焊层主要物相为α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3。未添加AlN的喷焊层由等轴晶组成,添加AlN的喷焊层呈现柱状树枝晶,且随AlN量增加,树枝晶组织愈加粗大。添加1%AlN喷焊层的平均显微硬度最高,为(890.1±46.8)HV0.3,比铁基喷焊层的显微硬度高131.6HV0.3;当AlN含量增加,未转变奥氏体量增加,导致喷焊层的硬度降低。加入AlN的喷焊层的摩擦系数均降低,摩擦系数稳定在0.40~0.57之间。当AlN添加量为3%时,喷焊层的磨损形貌最光滑,磨损率为1.15×10-14 m3/(N?m)。添加AlN后,喷焊层的磨损机理从之前的粘着磨损变为磨粒磨损。结论 添加AlN能提高铁基喷焊层的摩擦磨损性能。     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

表面改质及强化技术

20092293微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能/贺定勇…//焊接学报.-2008,29(8):1~4采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层。用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌。结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降。涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落。图4表1参820092294TC4表面反应电火花强化层物相及磨损行为分析/马跃进…//焊接学报.-2008,29(10):21~24利用DZ-1400型电火...     

表面改质及强化技术

20092293微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能/贺定勇…//焊接学报.-2008,29(8):1~4采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层。用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌。结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降。涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落。图4表1参820092294TC4表面反应电火花强化层物相及磨损行为分析/马跃进…//焊接学报.-2008,29(10):21~24利用DZ-1400型电火...     

纳米NbC对低碳钢等离子喷焊铁基合金层组织和耐磨性的影响

采用等离子喷焊技术在Q235低碳钢表面制备了不含和含1%、3%和5%纳米NbC(质量分数)的铁基合金层。采用X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)检测了喷焊层的显微组织、相组成、微区成分及磨损试验后的形貌,测定了喷焊层的硬度梯度,采用摩擦磨损试验机和台阶仪检测了喷焊层的耐磨性能。结果发现:铁基合金层主要由α-Fe、γ-Fe和(Cr,Fe)_3C组成,纳米NbC添加量从1%增加至5%,喷焊层的显微组织发生明显细化,硬度和耐磨性能均明显提高。含5%纳米NbC的喷焊层表面硬度最高(达720 HVO.3),摩擦因数最小(0.57),磨痕最浅(17.93μm),磨损机制从疲劳剥落转变为磨粒磨损。纳米NbC的加入有助于提高低碳钢喷焊的铁基合金层的硬度和耐磨性。