氧气流量对超音速火焰喷涂TiB2-40Co涂层组织和性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在不同氧气流量条件下制备3种TiB2-40Co涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能.结果表明,3种TiB2-40Co涂层具有叠层状结构,No.1涂层最为致密,其孔隙率仅为0.286%;涂层的主要物相为TiB2和Co;显微硬度值分别为697±60 HV0.3、523±86 HV0.3和648±38 HV0.3;No.1涂层具有最好的抗热震性能;经过120 h熔融铝硅腐蚀后发现,3种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,其中No.1涂层试样耐腐蚀性能最好.     

超音速火焰喷涂TiB2-40Ni35A金属陶瓷涂层的组织结构与性能

为了制备耐热震和耐熔融金属腐蚀的金属陶瓷材料,通过机械合金化技术制备TiB₂硬质相增强Ni基金属陶瓷粉末,将其超音速火焰喷涂在Q235钢表面制成TiB₂-40Ni35A金属陶瓷涂层,并对其形貌、物相、孔隙率、结合强度、硬度、耐热震及耐熔融Al-12.07%Si腐蚀性能进行研究。结果表明:涂层组织致密、孔隙率仅为0.281%,物相主要为TiB₂和Ni;涂层的结合强度为64 MPa,硬度为（446.7±85.6）HV_{3 N};经过60次热震后,涂层中未发现明显的裂纹;经过60 h熔融Al-12.07%Si腐蚀后,涂层中未发现明显裂纹,仍与基体结合良好。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

超音速火焰喷涂TiC-TiB2增强Ni基涂层的研究

利用超音速火焰喷涂技术在45号钢基体上制备了2种TiC-TiB2增强Ni基涂层,研究了涂层的组织和性能并与Ni60涂层进行对比分析.结果表明,含Ti-B4C自反应组元粉末的喷涂火焰呈明亮的白炽状态,火焰温度明显高于喷涂Ni60粉末的火焰温度,TiC-TiB2陶瓷增强Ni基涂层的显微硬度和耐滑动磨损性能明显优于Ni60涂层.Ti-B4C-Ni团聚态粉末形成的涂层中陶瓷相均匀分布在金属基体中,颗粒细小,在摩擦过程中不易脱落,有效提高了片层强度和硬度,增强了涂层的耐磨性.而Ti-B4C团聚态粉与Ni60机械混合粉末形成的涂层中出现了明显的金属相与陶瓷相的偏聚现象,使得涂层的结合性和耐磨性略有降低.     

Cr3C2对45钢表面超音速火焰喷涂制备的Ni基合金涂层热态抗磨损性能的影响

采用JP8000型超音速火焰喷涂设备(HVOF)在45钢基体上制备了不同Cr_3C_2含量的镍基合金涂层,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪等仪器对涂层组织进行分析,并测定其硬度;采用CFT-Ⅰ型材料表面性能综合测试仪进行摩擦磨损实验,分别测量在50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃温度条件下各涂层的摩擦系数及磨损量。结果表明:当摩擦磨损温度在250℃以下时,镍基合金涂层的摩擦系数和磨损量由于氧化物薄膜的产生,呈现出随温度升高而下降的趋势,而温度达到250℃及以上时产生了严重的粘着磨损,磨损性能随之降低;在镍基合金中添加一定量的Cr_3C_2,可生成Cr_7C_3、CrB等多种硬质相,对涂层起到强化作用,改善了涂层在热态条件下的耐磨损性能;镍基合金中Cr_3C_2的添加量在37.5%左右时,涂层的综合性能优良。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损特性

在腐蚀冲蚀磨损试验机上,用5%H2SO4和质量分数15%棕刚玉组成的腐蚀-冲蚀磨损介质,对不同燃气流量下HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损性能进行了试验研究,测定了涂层单位面积失重量随腐蚀冲蚀磨损时间和冲蚀角度的变化,用扫描电镜观察了涂层断面组织形貌,分析了涂层腐蚀冲蚀磨损机制.研究表明,涂层的腐蚀...     

粉末状态对超音速喷涂合成TiC-Ni涂层组织和性能的影响

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料通过PVA制粒和混合制粒制备两种喷涂粉末.研究表明:制粒方式在超音速火焰喷涂对涂层组织和耐磨性能有很大影响.PVA制粒粉末进行喷涂,涂层的相组成为TiC、Ni和少量Ti与Ni的氧化物,组织致密具有典型的层状涂层结构特征,涂层耐冲蚀磨损性能较强;混合制粒由于在火焰气流中缺乏SHS反应的条件,粉末喷涂后涂层中含有大量的Ti和Ni的氧化物和少量的粘结相Ni,具有较多的孔洞涂层组织疏松,耐冲蚀磨损性能较差.     

超音速火焰喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术方法制备三种镍基涂层，并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明：使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层，Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相，使得其结合强度、显微硬度最4g；镍在涂层中起粘结作用，镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；涂层中的MoS2和C相明显降低涂层的摩擦系数。     

超音速火焰喷涂微米碳化物涂层的组织与性能

WC-Co,NiCr-Cr3C2喷涂层耐冲蚀、耐磨性优良,但耐盐酸腐蚀报道较少.为此,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层,测定了涂层的孔隙率和结合强度,用XRD分析了涂层腐蚀前后的相结构及在1 mol/L HCl溶液中浸泡涂层材料的失重情况,分析了涂层的均匀腐蚀机理.结果表明:WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层组织较为致密,孔隙率分别为2.67%,4.39%,结合强度分别为49.576,41.023 MPa.Cr3Cr2-NiCr涂层中相结构复杂,涂层中Cr3C2少量分解且含有非晶相;经1 mol/L HCl溶液浸泡后WC-Co涂层和Cr3C2-NiCr涂层失重较少.涂层的腐蚀机理为选择性腐蚀.缺陷越少涂层的耐蚀性越好,减少涂层中的孔隙、显微裂纹和夹杂等缺陷是提高涂层耐蚀性的关键.     

黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB_2-Ni涂层组织和性能的影响

以机械合金化工艺制备的TiB2-40Ni和TiB2-50Ni粉末为原料,利用超音速火焰喷涂沉积不同TiB2-Ni涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2-40Ni和TiB2-50Ni涂层致密,孔隙率分别为1.25%和0.12%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(643.5±56.8)HV0.3与(597.9±36.1)HV0.3;涂层均具有较好的抗热震性能,其中以TiB2-50Ni涂层最佳;经过120h熔融铝硅腐蚀后发现,两种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,TiB2-50Ni涂层试样具有最好的耐腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂制备Fe基非晶合金涂层的组织与腐蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了Fe基非晶涂层,通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试技术对Fe基合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行了研究,结果表明,采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层。Fe基非晶合金涂层的耐腐蚀性实验表明,获得的非晶合金涂层具有优异的耐腐蚀性。     

Q235低碳钢表面等离子熔覆TiB2-TiC/Fe复合涂层及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Fe55、Ti、B₄C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面获得了TiB₂-TiC/Fe复合涂层,并分析了涂层的物相组成、组织结构,测试了显微硬度和摩擦磨损性能,探讨了其磨损机制。TiB₂-TiC/Fe复合涂层的主要物相为TiB₂、TiC、α-Fe,其中TiB₂呈多边形和矩形,TiC则呈不规则块状;随着原始粉末中Ti、B₄C含量的增加,TiB₂、TiC尺寸逐渐增大,TiB₂-TiC/Fe涂层与基体之间结合紧密,呈冶金结合;随着TiB₂-TiC/Fe复合涂层陶瓷相含量的增加,涂层硬度和耐磨性显著提高,当陶瓷相含量增加到一定程度（35wt%）时,涂层耐磨性能有所降低,TiB₂-TiC/Fe复合涂层的磨损方式主要是磨粒磨损和剥层磨损。Ti+B₄C陶瓷相含量为30wt%的等离子熔覆涂层耐磨性能较好,约为Q235钢基体的7倍,当Ti+B₄C含量持续增加时,TiB₂、TiC尺寸增大、缺陷增多,最终使TiB₂-TiC/Fe复合涂层耐磨性降低。     

放电等离子烧结Ni/TiB2-TiC复合材料微观组织及磨损性能

采用放电等离子烧结技术,以Ni、Ti、B₄C混合粉末为原料制备Ni/TiB₂-TiC复合材料,分析了Ni含量对复合材料的物相组成、组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：Ni/TiB₂-TiC复合材料主要物相为γ-Ni、TiB₂和TiC,其中TiB₂呈矩形条状和多边形状,TiC则呈现不规则块状;随着原始粉末中Ni含量的增加,TiB₂和TiC陶瓷相尺寸减小,其在Ni粘结相中的分布呈现出均匀化的趋势,复合材料更加致密。Ni含量显著影响Ni/TiB₂-TiC复合材料的耐磨性和磨损机制,Ni含量较低时（20wt%和30wt%）,复合材料摩擦系数（COF）较大且存在明显的波动,出现严重的疲劳磨损;随着Ni量的增加（40wt%）,材料的COF降低且趋于平稳,表现为微切削磨损;当Ni含量持续增加时（50wt%）,由于局部Ni的聚集导致粘着磨损产生,COF有所上升,耐磨性反而下降。     

高速电弧喷涂FeAlNbB非晶纳米晶涂层的组织与性能

为了提高钢铁材料的耐磨性和硬度,利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeAlNbB非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX),透射电镜(TEM)和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构和相组成进行了分析,研究了非晶纳米晶的形成机制.实验结果表明:FeAlNbB非晶纳米晶涂层是非晶相、α-Fe、FeAl纳米晶和Fe3Al微晶共存的多相组织,涂层中非晶相含量约36.2%,纳米晶尺寸约14.1 nm;涂层组织均匀,结构致密,平均孔隙率约2.3%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度,其耐磨性是相同实验条件下制备的3Cr13涂层的2.2倍.     

高速电弧喷涂FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层组织和性能的研究

通过常温超声波辅助化学镀方法制备Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体,以其作为增强相的粉芯材料通过高速电弧喷涂制备FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层.采用光学显微分析、场发射扫描电镜分析(FE-SEM)、能谱分析(EDS)以及显微硬度测试方法,研究Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体对涂层组织结构及性能的影响.试验结果表明:Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,显著减少涂层的氧化物和孔隙率,并提高涂层与基体的结合强度、抗热震性和抗高温冲蚀性能.     

掺碳TiB2薄膜/钢摩擦副的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术成功地在钢(Cr12MoV)基材表面制备出TiB2/SiC双层薄膜及掺碳TiB2(TiB2-C)/SiC双层薄膜,SiC薄膜为中间层。研究了掺碳对TiB2薄膜组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:SiC薄膜与基材和TiB2,TiB2-C薄膜间都具有明显且呈梯度的元素扩散;掺入的C以sp3C-C和sp2C-C形式存在,即以类金刚石形式存在;与钢球(直径为4 mm)对摩、干摩擦条件下,TiB2薄膜和TiB2-C薄膜的磨损速率在105mm3/(m.N)级,掺C明显降低了薄膜的摩擦系数(从0.82降低到0.45,5 min)和对对摩件(钢)的元素转移。分析表明,摩擦磨损性能的提高主要是TiB2-C薄膜中的C起到了固体润滑作用所致。     

Mechanical properties of superhard TiB2 coatings prepared by DC magnetron sputtering

Superhard titanium diboride (TiB₂) coatings (H_v> 40 GPa) were deposited in Ar atmosphere from stoichiometric TiB₂ target using an unbalanced direct current (d. c.) magnetron. Polished Si (0 0 1), stainless steel, high-speed steel (HSS) and tungsten carbide (WC) substrates were used for deposition. The influence of negative substrate bias, U_s, and substrate temperature, T_s, on mechanical properties of TiB₂ coatings was studied. X-ray diffraction (XRD) analysis showed hexagonal TiB₂ structure with (0 0 01) preferred orientation. The texture of TiB₂ coatings was dependent upon the ion bombardment (U_s increased from 0 to −300 V) and the substrate heating (T_s increased from room temperature (RT) to 700 °C). All TiB₂ coatings were measured using microhardness tester Fischerscope H100 equipped with Vickers and Berkovich diamond indenters and exhibited high values of hardness H_v up to 34 GPa, effective Young's modulus E*=E/(1-ν) ranging from 450 to 600 GPa; here E and ν are the Young's modulus and Poisson's ratio, respectively, and elastic recovery W_e≈80%. TiB₂ coating with a maximum hardness H_v≈73 GPa and E*≈580 GPa was sputtered at U_s=−200 V and T_s=RT. Macrostresses of coatings σ were measured by an optical wafer curvature technique and evaluated by Stoney equation. All TiB₂ coatings exhibited compressive macrostresses.