硼硅共渗增强激光重熔Ni基WC喷焊层耐磨性的研究

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明:喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni_(2.9)Cr_(0.7)Fe_(0.36)、FeNi_3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W_2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr_3C_2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到9090MPa,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni_3B、Ni_2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近1倍。     

激光重熔镍基合金复合涂层组织和性能

研究了激光重熔Ni60 20% WC喷涂层的组织和性能,通过对涂层显微组织、硬度、耐磨性等试验的结果分析表明:火焰喷涂后的Ni基WC喷涂层经激光重熔处理后,涂层中有新的硬质相和共晶组织形成,WC均匀地分布在涂层中.涂层中除了包含γ固溶体外,还有WC,W2C,Ni3B,CrB,Cr7C3,Cr23C6,Cr2B,(Fe,Ni)23C6等硬质相和化合物.这些化合物有效地改善了涂层的组织和性能,得到了硬度和耐磨性较好的喷涂层.涂层表面的硬度值可以达到HRC60,涂层截面的显微硬度可以达到800 HV.     

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.     

NiCr-Cr_3C_2/Ni60B等离子喷焊层的组织与性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等研究了Ni Cr-Cr3C2添加量、喷焊层数对H13钢表面Ni60B等离子喷焊层显微组织与性能的影响。研究表明:随着Ni Cr-Cr3C2添加量增加,喷焊层硬质颗粒相明显增多,组织更加细密和均匀。当添加10%Ni Cr-Cr3C2时,其显微硬度可达基材的4倍以上;喷焊层数增加,喷焊层出现明显的分层现象,且组织也变得不均匀,显微硬度下降;熔合区白色胞状晶粒为部分熔化的残留基材晶粒,柱状树枝晶区为联生结晶和以基材残晶为核心的"包覆结晶"共同作用的结果,与现有研究结果不同;喷焊层主相均为Cr2Ni3、(Ni,Fe)、Fe Ni3、(Fe,C)、Cr23C6,硬质强化相Cr2Ni3、Cr23C6、B2Fe3Ni3、Fe23B等显著提高了喷焊层的力学性能。     

火焰喷涂Ni基WC复合涂层组织和性能的研究

研究了以T9铜为基体的Ni基WC火焰喷涂层的组织和性能特点。试验结果表明：自熔性合空粉末末喷焊后所形成的复合涂层除生成了γ-Ni固溶体外．还包含有WC、W2C、Ni，B、CrB、Cr7C3、Cr2B、Cr23C6、(Fe，Ni)23C6等化合物和硬质相，有效地提高了基体表面的硬度和耐磨性，其平均显微硬度达900HV。     

激光重熔及时效处理对Ni基合金火焰喷焊层组织与性能的影响

本文利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）,研究了Ni基合金火焰喷焊层经激光重熔及不同温度时效处理后的金相组织,并进行了显微硬度和耐磨性的测定。试验结果表明,原始喷焊层主要由γ-（Fe,Ni）固溶体和Cr7C3、CrB、Cr5B3、Cr3C2、Fe3B等硬质相组成,经激光重熔后,喷焊层组织为细小的树枝晶及枝晶间分布的共晶组织,使得表面硬度和耐磨性得到很大提高;重熔喷焊层随后经不同温度时效处理后,其组织中不但二次枝晶出现断开现象,硬质相组成发生了改变,而且表面硬度和耐磨性得到进一步的提高。相比较而言,重熔喷焊层经600℃时效处理6h后,表面硬度和耐磨性最好。     

渗硼温度对Inconel 625合金渗硼层组织及耐磨性的影响

采用固体颗粒渗硼技术对Inconel 625合金进行表面处理,研究了不同渗硼温度对渗硼层组织结构、相成分、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Inconel 625镍基合金在900℃渗硼处理后,渗层主要由镍硼化合物相和少量铬硼化合物相组成,试样表面硬度增大,耐磨性能提高。950℃渗硼后的渗层由镍硼相和铬硼相组成,表面硬度达到最大值1239.1 HV0.3,耐磨性能最好。1000℃渗硼后试样在镍硼相和铬硼相的外侧生成硅化物Si31Ni12,造成表面硬度下降,耐磨性能变差。综合比较,渗硼温度在950℃时,Inconel 625镍基合金试样的表面硬度最高,耐磨性能最优。     

WC-Cr3C2-Ni超音速火焰喷涂层的激光热处理

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、气孔率测定等试验手段,研究了WC—Cr3C2-Ni超音速火焰喷涂层在激光热处理前后的显微组织和性能。结果表明,激光热处理前后超音速火焰喷涂层中均存在WC、W2C、Ni2O3、Cr3C2等相;激光热处理后涂层的组织致密,孔隙率降低,厚度减薄,显微硬度有较大幅度的提高。     

Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊组织结构和性能研究

借助扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪和显微硬度计研究了Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊的组织、结构和显微硬度.结果表明,喷焊合金层主要由以γ(Fe、Ni)为基的固溶体,以及分布在其中的Cr 5-xSi 3-y(C,B) x+y(属于复杂六角结构)和CrB等硼、碳化物组成;经过600℃时效60 h后,合金层的组织和物相发生了很大的变化,析出了新的化合物相(Cr,Fe)7(C,B)3和Cr2B,使合金层剖面显微硬度明显提高.     

超音速火焰喷涂结晶器铜板Ni60A涂层真空退火研究

采用超音速火焰喷涂技术在结晶器铜板表面制备了高硬度、高耐磨性的Ni60A涂层,研究了真空退火对喷涂层显微组织、显微硬度及高温磨损性能的影响。采用金相显微镜、场发射扫描电镜和X衍射仪分析了喷涂层的显微组织、磨痕形貌和相结构,利用显微硬度计和销盘高温磨损仪检测了喷涂层的硬度和高温耐磨性。结果表明:喷涂层主相为固溶体相γ-(Ni,Fe),此外还有Cr23C6和NixSi相;真空退火后喷涂层显微硬度减小,但涂层组织变得更加致密,涂层500℃高温摩擦系数明显降低,磨损机理均为较轻的黏着磨损。     

灭茬刀火焰喷焊 Fe6 涂层组织及耐磨性能

目的解决灭茬刀耐磨性不足,报废更换频繁的问题。方法在Q235钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备Fe6涂层,分析涂层的硬度及微观组织形貌,并与原65Mn灭茬刀进行摩擦系数、磨损失重对比试验。结果 Fe6涂层与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层组织主要由Fe-Cr-Ni固溶体合金相、Cr7C3相、Cr23C6相和Cr2B相组成,表面硬度平均值在56.6HRC左右,约为Q235钢的2倍。Fe6涂层摩擦系数稳定在0.65左右,约为65Mn灭茬刀试样的2/3;磨损失重实验进行3 h后,Fe6涂层与65Mn试样的磨损失重相差1倍左右。结论经氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层进行表面强化后的Q235钢灭茬刀在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,使用寿命可得到有效延长。该研究为氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层在灭茬刀耐磨强化与修复上的推广及应用提供了可靠的依据,同时也为其他农业机械关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的参考。     

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。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。     

Microstructure and Wear Resistance Evolution of HVOFSprayed WC-（W,Cr）2C-Ni Coating with Post Heat Treatment In Air Atmosphere

WC-(W,Cr)2C-Ni coating was prepared on 1Cr18Ni9Ti stainless steel and C-276 Ni-base Hastelloy by high velocity oxy-fuel(HVOF)spraying.The effect of post heat treatment in air atmosphere on the microstructure,phase composition,microhardness,fracture toughness,and wear resistance of HVOF-sprayed WC-(W,Cr)2C-Ni coating was investigated.The microstructure and phase composition of the coatings were analyzed by means of field emission scanning electron microscopy(FESEM)and X-ray diffraction(XRD).The microhardness and fracture toughness of the coatings were measured using a microhardness tester and a Vickers hardness tester.Moreover,dry friction and wear behavior of the coatings sliding against Si3N4 ball was investigated using an oscillating friction and wear tester;and the worn surfaces of the coatings were analyzed by means of scanning electron microscopy(SEM).It was found that heat treatment within 500-800°C resulted in crystallization of amorphous phase in as-sprayed coating,generating nanoscale new phases such as NiWO4,CrWO4 and Cr2WO6.Besides,heat treatment led to increase of the microhardness of as-sprayed coating,and the highest microhardness was obtained after heat treatment at 800°C.The fracture toughness and wear resistance of the as-sprayed coating increased with increasing heat treatment temperature up to 700°C but tended to decrease with further elevating temperature.In other words,the mechanical properties and wear resistance of the as-sprayed coatings were worsened owing to excessive growth of oxidation grains and depletion of ductile Ni binder after heat treatment above 700°C.Thus it was suggested that as-sprayed ceramic composite coating should be post heat treated in air at a moderate temperature of 700°C so as to achieve the optimized mechanical properties and wear resistance.     

电流密度对喷射电沉积Co-Ni-Cr3C2复合镀层组织及性能的影响

目的研究不同电流密度下,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中纳米Cr3C2的含量变化及其对组织性能的影响,确定最佳电流密度。方法采用喷射电沉积的方法,选择不同电流密度(30、40、50、60 A/dm^2)制备Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层。利用SEM、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、3D测量激光显微镜对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的形貌、成分、结构、硬度和耐磨性能进行研究,并对Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层和Co-Ni合金镀层在不同退火温度下的硬度变化进行比较。结果纳米Cr3C2颗粒的加入未明显改变Co-Ni的异常共沉积,在电流密度为40A/dm^2时,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层中Cr3C2纳米颗粒的质量分数最高,为12.05%。复合镀层表面凹凸不平,呈瘤状结构。电流密度的增加对复合镀层的成分及相结构影响不大,出现了Co和Cr3C2的衍射峰。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层的硬度随电流密度的升高,先增大后减小,在电流密度为40 A/dm^2时,硬度最高,为585HV0.05。复合镀层的摩擦系数在电流密度为30、60 A/dm^2时波动较大,在40、50 A/dm^2时波动较小。其磨损体积随电流密度的升高,先减少后增加,在40 A/dm^2时,磨损体积最小。Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层硬度随退火温度的升高,先升高后降低,在退火温度为400℃时,显微硬度最高,为602HV0.05。结论Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在电流密度发生变化时,其Cr3C2纳米颗粒的沉积量、硬度及耐磨性均发生了变化,在电流密度为40A/dm^2时,沉积量最高,硬度和耐磨性能最佳。此外,Co-Ni-Cr3C2纳米复合镀层在高温退火条件下仍能保持较高的硬度。     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

等离子熔覆NiCr-Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的研究

目的研究碳化铬含量及磨损载荷力对复合涂层摩擦磨损性能的影响,探究不同磨损载荷下的磨损机制。方法采用5种Ni55和NiCr-Cr_3C_2的混合粉末(Ni Cr-Cr_3C_2质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%),通过等离子熔覆技术制备金属基复合涂层。采用XRD、SEM对涂层物相进行检测分析,使用Rtec万能摩擦磨损试验机对复合涂层表面进行不同载荷下的摩擦磨损性能测试。对涂层组织、摩擦系数、磨损体积及磨损表面微观形貌进行对比分析,探究碳化铬的含量以及摩擦载荷对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果 NiCr-Cr_3C_2在熔覆过程中发生熔化,XRD测得涂层中的碳化物主要以Cr_7C_3为主,其他主要物相包括Cr_3C_2、Cr_(23)C_6、Cr_5B_3、Ni_3Si。复合涂层的硬度及耐磨性能随着碳化铬含量的增加而增大,硬度最高达1500HV以上,耐磨性是基体Q235的2～16倍。当磨损载荷低于80 N时,主要发生磨粒磨损;当磨损载荷为100 N时,主要发生粘着磨损和磨粒磨损,其中S5的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。结论加入碳化铬,随着碳化铬含量增加,复合涂层的耐磨性不断提高,并且随着磨损载荷的增大,涂层磨损机制发生转变。     

碳化铬/Ni3Al复合堆焊层组织及摩擦磨损分析

采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射分析钨极氩弧堆焊碳化铬增强Ni3Al基复合堆焊层的组织结构,并采用销盘式干摩擦磨损试验机对堆焊层与活塞环用蠕墨铸铁材料的干摩擦磨损性能进行试验比较.结果表明,复合堆焊层内形成Ni3Al金属间化合物基体,其中弥散分布有大量细小的块状和条状碳化物硬质相Cr3C2和Cr7C3;焊接时焊丝中Cr3C2颗粒溶解析出,重新析出的碳化铬颗粒中包含Fe和Ni元素,碳化铬颗粒与Ni3Al基体形成良好的冶金结合;弥散分布的碳化铬颗粒和Ni3Al基体固溶强化的Cr元素决定了堆焊层具有较高的硬度.室温条件下,复合堆焊层具有优异的耐干摩擦磨损性能,其摩擦系数为0.23,远低于活塞环蠕墨铸铁的0.39;磨损率仅为蠕墨铸铁材料的43%.