真空熔结镍基合金的界面组织研究

采用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计等研究了真空熔结镍基合金涂层的微观组织、相结构以及显微硬度的分布特征。结果表明，在真空烧结镍基合金Ni60与45钢的界面处出现薄白亮的熔合带，涂层的相由Ni基固溶体及Cr7C3、Ni3B、Ni3Si、CrB等组成。涂层显微硬度最高为935HV。     

真空熔烧涂层与母材的界面研究

采用法向拉伸法测定了真空熔烧涂层与母材的界面结合强度 ,并用电子探针分析了合金元素沿层深分布情况。结果表明 ,真空熔烧法制得的涂层与母材间形成了牢固的冶金结合 ,界面结合强度可达 3 60～40 0MPa ,提高了材料的抗热疲劳性能。合金元素在界面两侧的扩散是影响材料显微组织、显微硬度及界面结合强度的关键     

激光熔覆法制备Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面开展了Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层的研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi_3、α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3等相组成。涂层的显微硬度达到1000~1300HV_(0.3),比基体硬度360~390HV_(0.3)高2倍。     

镍基熔覆涂层受冲击载荷作用下的性能研究

45钢及1Cr18Ni9Ti表面激光熔覆WFCL-11涂层，研究了激光熔覆涂层与基体界面及表面显微组织和硬度特点，分析在冲击载荷作用下，显微组织、结合性能、硬度变化等特点。发现了不同基材与熔覆材料对结合面性能的影响。     

稀土活性梯度生物陶瓷涂层的组织结构研究

文章采用宽带激光熔覆技术在TC4钛合金上制备了含羟基磷灰石活性相的生物陶瓷复合涂层。利用晶相显微镜、显微硬度计分析手段对复合涂层的组织、硬度进行了研究,采用MG63人成骨细胞与材料共培养的方法,对梯度活性陶瓷涂层进行了细胞形态实验。结果表明,稀土梯度生物活性陶瓷涂层界面结合良好,显微硬度较大,且涂层表面细胞生长旺盛、形态正常,细胞相容性更好。     

脉冲宽度对激光熔覆FeSiB涂层组织与硬度的影响

以FeSiB非晶带材为熔覆材料,采用激光熔覆在低碳钢表面制备高致密度涂层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪等研究不同脉冲宽度对激光熔覆涂层成形、组织特征及硬度的影响。结果表明:随脉冲宽度增大,涂层稀释率升高;裂纹倾向增加,裂纹源萌生由表面到界面处;晶化程度升高,结晶相为α-Fe,Fe_2B和Fe_3Si;熔合区宽度增大,柱状晶沿外延生长趋势更大;显微硬度先增加后减小。当脉冲宽度为3.2ms时,涂层结构致密,无孔洞缺陷,界面呈良好的冶金结合,稀释率低,为23.2%,涂层平均显微硬度达1192HV,约为基材的10倍。     

Ti811表面单道与多道TC4激光熔覆层微观组织对比

按照CFM发动机维修手册的修复建议,在Ti811钛合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了单道与多道搭接TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,单道涂层微观组织呈现魏氏体结构,由α-Ti组成的晶界中分布大量的针状马氏体α′和残留β′-Ti,涂层中弥散分布着10—150nm的纳米Ti_3Al;多道搭接涂层由基底α-Ti和均匀分布的Ti_3Al组成;单道涂层和多道搭接涂层的显微硬度相比基底都有所提高,单道涂层显微硬度最高为485HV_(0.5),多道搭接涂层显微硬度最高为510HV_(0.5)。     

Q345R表面钛涂层的激光熔覆制备及显微组织研究

本文以采用铜为过渡层、表面激光熔覆钛涂层的Q345R钢板为研究对象,研究了各层凝固组织、结合界面显微组织、元素扩散行为及显微硬度,阐明了两个结合界面处显微组织及元素扩散行为的差异。研究发现,钛层组织为均匀分布的单一柱状树枝晶,与前一条熔覆轨迹交界处为不具备明显方向性的树枝晶,近界面处形成细小而紧密的等轴树枝晶。铜层中部区域的显微组织为典型柱状树枝晶,在铜/钢结合界面铜侧,显微组织表现为垂直于界面的细小树枝晶向细小等轴树枝晶的过渡,细小等轴树枝晶垂直方向的厚度约为20μm。由于激光熔覆过程中强烈的热量影响,钢层存在明显的热影响区,该区域组织发生了重结晶或不完全重结晶,组织由粒状贝氏体、细小的铁素体和珠光体组成。远离界面处组织为典型的铁素体和珠光体组织,呈现带状分布。钛/铜结合界面存在熔合区,并存在显著的元素扩散行为,而铜/钢结合界面不存在熔合区,Cu、Fe元素在铜/钢结合界面处的含量急剧变化,扩散距离约为1～2μm。显微硬度方面,结合界面的硬度实现了两侧材料硬度的过渡,有效避免了界面微裂纹的产生。     

冷喷涂Zn-Al合金涂层组织结构和力学性能研究

以Q235钢为基体制备高压冷喷涂Zn-Al合金涂层,研究了基体粗糙度对冷喷涂Zn-Al合金涂层组织结构、显微硬度和结合强度的影响。研究表明,冷喷涂Zn-Al合金涂层具有致密的组织结构,涂层孔隙率在0.5%以下,并且在喷涂过程中没有产生粉末相变和氧化,随着基体粗糙度增加,涂层-基体界面的机械咬合得到明显改善。基体粗糙度对涂层显微硬度的影响主要集中在涂层-基体界面附近,随着基体粗糙度增加,该界面附近涂层的显微硬度随之增加,而远离该界面的涂层显微硬度受基体粗糙度的影响不大。基体粗糙度对涂层结合强度有显著影响,当基体粗糙度由1.6增加到10.2μm时,涂层结合强度由7.5增加到46.4 MPa,拉伸断裂失效模式由粘着断裂转变为粘着断裂、粘聚断裂的复合失效模式。     

激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。     

CNTs增强Cr基复合电刷镀层的性能

以45号钢为基体,采用电刷镀制备了Cr-CNTs复合镀层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、扫描电子显微镜附带能谱仪(EDS)等技术对镀层的晶粒尺寸,截面与表面形貌及CNTs在镀层表面的分布进行了表征。此外,利用显微硬度计、电化学工作站、磨损试验机等仪器对镀层的硬度、抗腐蚀性、耐磨性等进行了测试。研究结果表明:Cr-CNTs复合镀层组织致密无明显缺陷,CNTs弥散分布于镀层中,在胞状组织的交界处出现了富集;适量CNTs的加入在一定程度上细化了镀层的晶粒;在CNTs弥散强化和细晶强化等作用下,复合镀层的硬度提高了23.8%,腐蚀速率降低了49.2%,而且耐磨性能也得到了显著的改善。     

氢气气氛中热处理对Ni-W合金镀层组织和性能的影响

研究了在氢气气氛中,不同的热处理温度对Ni-W合金镀层表面状态、相结构及显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明,镀态的Ni-W合金镀层存在一种未知相(2θ≈41.4°),热处理过程中这一未知相消失,同时镀层中析出NiW、Ni_4W等沉淀相。随着热处理温度的升高,镀层的晶粒度逐渐增大,镀层在热处理过程中形成的孔隙逐渐增多。当热处理温度达到1 000℃后,镀层表面出现明显的裂纹,同时镀层中可还原形成单质W。Ni-W合金镀层的显微硬度经热处理后显著增大,热处理温度为500℃时镀层的显微硬度最大,同时镀层具有与镀态Ni-W合金相近的耐蚀性,热处理温度进一步升高后镀层的耐蚀性降低。     

回转体类零件表面喷射电沉积Ni-P-ZrO2镀层的工艺研究

为保护在恶劣工作环境下工作的回转体零件,提高其表面显微硬度是一个有效的保护手段。针对回转体类零件表面Ni-P-ZrO_2镀层的显微硬度进行多变量工艺参数研究。采用JMP软件对喷射电沉积加工工艺进行试验研究,探究了电流、镀液温度、阴极回转速度以及镀液流速对显微硬度的影响,通过预测刻画器可得出镀层显微硬度最大值为756.56 HV,对应的最佳工艺参数为电流0.4 A,镀液流速3.91 m/s,阴极转速6.32 r/min,镀液温度60.93℃,该参数下制得的镀层硬度为737.74 HV,且镀层表面结构致密光滑,镀层质量优良,可为回转体类零件的镀层制备提供参考。     

电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究

为提高电磁轨道材料性能,采用等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo涂层,观察了涂层显微形貌,测试了显微硬度和载流摩擦磨损性能,并与基体进行了比较。结果表明:Mo涂层显微硬度平均值为482.3HV1 N,比基体45CrNiMoVA钢硬度提高1倍。涂层与基体结合强度为41.5 MPa,结合方式为机械结合;同等载流摩擦磨损试验条件下,与基体45CrNiMoVA钢相比,Mo涂层磨合时间较短,摩擦系数更小(0.6),耐电弧烧蚀能力强,磨损量小;涂层磨损机理为断续式黏着磨损。     

热处理对冷喷涂Cu-20%Al_2O_3复合涂层耐磨损性能的影响研究

利用冷喷涂技术制备Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层,并在氩气保护气氛下对该复合涂层进行300℃、500℃和700℃退火热处理。采用常温干摩擦试验评价热处理对冷喷涂Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层耐磨损性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面磨痕形貌。结果表明,复合涂层经退火热处理后发生了再结晶现象,涂层显微硬度降低。冷喷涂态和退火态复合涂层磨损机制不同:冷喷涂态复合涂层和低温退火热处理(300℃和500℃)下复合涂层磨损主要为磨粒磨损,700℃退火态复合涂层主要表现为疲劳磨损。     

激光熔覆Fe-Ti-V-Cr-C合金涂层的微观组织和性能

采用激光熔覆技术制备了Fe-Ti-V-Cr-C合金耐磨涂层.借助光学显微镜、XRD、扫描电镜、显微硬度计以及磨损试验机,研究了不同铬铁加入量对涂层组织及性能的影响.结果表明:在激光熔覆条件下,钛铁、钒铁、铬铁与石墨通过原位反应生成了稳定的硬质相,呈粒状或花状分布的TiC-VC复合相和断续网状分布的Cr7C3陶瓷相均匀分...     

激光铝热还原法制备Al2O3/Ti-Al基复合涂层

利用Al和TiO₂之间的放热化学反应, 采用激光原位合成技术在TC4钛合金基体材料表面制备了Al₂O₃/Ti-Al金属间化合物基复合涂层。对比分析了激光功率、激光束扫描速度和光斑尺寸变化对激光能量密度变化量的影响程度, 借助X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计分别考察了激光束扫描速度对复合涂层表面宏观形貌、截面显微组织结构和显微硬度的影响。结果显示, 扫描速度的变化对激光能量密度变化量的影响程度最大, 光斑尺寸次之, 激光功率的变化影响最弱。随着激光束扫描速度的增大, 复合涂层表面渐趋粗糙, “鱼鳞纹”状形貌特征趋于明显, 复合涂层与基材结合区厚度减小。激光原位复合涂层主要由k-Al₂O₃和α-Al₂O₃增强相与α-Ti和α₂-Ti₃Al基体相组成。随着激光束扫描速度增大, 复合涂层内k-Al₂O₃部分转变为α-Al₂O₃, Al₂O₃增强相有由枝晶状向纤维状转变的趋势; 复合涂层截面显微硬度自基体至涂层表面过度平缓, 且涂层区显微硬度分布均匀, 明显高于基材平均显微硬度。     

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。     

镍铝青铜基冷喷涂Cu402F与Cu涂层的力学性能

针对镍铝青铜合金在实际工况中的常见失效形式,采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金上制备了紫铜和Cu402F修复涂层。使用OM以及SEM观察了涂层表面与截面的微观形貌,使用XRD对涂层进行表征,使用拉伸试验机、纳米压痕试验仪、摩擦磨损试验机测试了涂层的结合强度、显微硬度、弹性模量和摩擦学性能。结果表明:冷喷涂Cu402F涂层和紫铜涂层较为致密,厚度约为900μm;Cu402F涂层和紫铜涂层平均结合强度分别为34.37MPa和18.6MPa,显微硬度分别为5.79GPa、2.11GPa,弹性模量分别为198.23GPa、138.54GPa;Cu402F涂层摩擦系数、磨损率较低,减摩耐磨性能优于紫铜涂层。     

曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用

为了提高WC-12Co涂层质量,采用曲面响应法对等离子喷涂WC-12Co涂层的工艺参数进行优化,以涂层显微硬度为评价指标,设计了以电流、氩气流量和喷涂距离三因素的Box-Behnken实验模型.利用方差分析三因素的显著性及交互作用,采用BP神经网络建立3×9×1的神经网络模型,并与回归模型预测结果进行比较.通过实验方法对优化参数进行验证,同时分析了不同喷涂距离对涂层组织与性能的影响.研究表明:回归模型复相关系数R2为0.979 9,BP神经网络的复相关系数R2为0.999 1;神经网络的平均相对误差为0.46%,低于多项式回归模型的平均相对误差1.56%.喷涂距离对涂层显微硬度影响最为显著,最优工艺参数为:电流I=390 A,氩气流量QAr=2 500 L/h,喷距d=130 mm,能够预测的最大硬度为1 336.9HV0.5.