等离子熔覆Fe基/Co-WC涂层的组织演变及性能

采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上熔覆添加Co-WC的Fe基粉末,制备了连续性好,无明显气孔和裂纹的Fe基/Co-WC耐磨熔覆涂层。研究了不同Co-WC含量下熔覆层的组织演变,表征了熔覆层的显微硬度分布。结果表明,随Co-WC含量增加,熔覆层组织由柱状晶逐渐向树枝晶转变,熔覆层中开始出现Fe3W3C、Fe6W6C、Co3W3C等新相。当Co-WC含量大于35%时,在熔覆层中开始出现形貌规则的鱼骨纹组织Co3W3C,该相的显微硬度HV达10.97GPa。当Co-WC含量达到50%以上时,树枝晶消失,出现大范围的规则排列、分布均匀的鱼骨纹组织。同时,随Co3W3C体积分数的增加,熔覆层显微硬度也随之增加,当Co-WC含量大于50%时,熔覆层显微硬度HV可达9.00~9.50 GPa。     

等离子熔覆镍基复合涂层的组织及性能

采用等离子熔覆工艺在不锈钢基材上熔覆镍基合金,获得了一定厚度的复合熔覆层.分析了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性及物相形貌和相结构等.结果表明涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的WC颗粒;熔覆过程中WC颗粒发生部分溶解;涂层与基板为冶金结合;所得涂层具有较高硬度,涂层基体硬度6000 MPa,WC颗粒硬度达18 780 MPa;熔覆层的主要强化机制是WC颗粒的弥散强化和C,Cr及B等合金元素溶入γNi(Me)中产生的固溶强化.     

等离子熔覆镍基复合涂层的组织及性能

采用等离子熔覆工艺在不锈钢基材上熔覆镍基合金,获得了一定厚度的复合熔覆层.分析了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性及物相形貌和相结构等.结果表明:涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的WC颗粒;熔覆过程中WC颗粒发生部分溶解;涂层与基板为冶金结合;所得涂层具有较高硬度,涂层基体硬度6000 MPa,WC颗粒硬度达18 780 MPa;熔覆层的主要强化机制是WC颗粒的弥散强化和C,Cr及B等合金元素溶入γNi(Me)中产生的固溶强化.     

激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

316L不锈钢等离子熔覆Ni基合金涂层的组织与性能

利用等离子熔覆工艺在316L不锈钢基体上熔覆Ni基合金粉末制备耐磨耐蚀涂层,借助于金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,采用线性极化法研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能.结果表明,Ni基合金涂层组织主要为固溶大量Cr和Si元素的枝晶γ-(Ni,Fe)及Cr23...     

基于等离子熔覆快速成形零件的组织与性能

为了采用微束等离子弧粉末熔覆快速成形技术,在低碳钢基板上进行了铁基合金粉末Fe313的直接金属成形试验.通过光学金相显微镜和扫描电镜观察分析了成形金属零件显微组织和形貌,并利用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,成形件中部典型组织表现为岛状的M-A组元,层与层结合处可看到明显的组织分界,先成形层受到后成形层的热影响,会引起晶粒细化,成形件硬度沿高度呈U形分布,中间熔覆层由于后道焊缝的回火作用而有所软化,导致硬度降低.     

感应熔覆铁基合金涂层的显微组织与性能

采用感应熔覆技术在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti基体上制备了Fe基合金涂层。利用带有能谱仪的场发射扫描电镜(FESEM)分析了熔覆层的显微组织形貌和元素组成,使用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成,采用差热分析仪对合金粉末进行了热分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及干摩擦条件下的滑动磨损性能。结果表明,感应熔覆铁基合金涂层组织致密,内部和界面无孔隙,涂层与基体形成了良好的冶金结合;涂层主要由α-Fe、(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3、Ni_3Fe和Fe_3C等组成,且α-Fe中均匀分布颗粒细小的(Cr,Fe)_7C_3、Cr_7C_3析出相;涂层显微硬度约为250HV_(0.1);在不同载荷下,感应熔覆Fe基合金涂层的耐磨损性能均优于1Cr18Ni9Ti基体,涂层磨损机理为典型的层状剥落和粘着磨损。     

Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金复合涂层的研究

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆了添加30%镍包碳化钨的Fe-Cr-Ni-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.检测结果表明,Q235钢表面经等离子熔覆的复合涂层厚度可达2.5 mm,无裂纹、气孔等缺陷.涂层中WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了WC与涂层间界面结合强度,其组织主要由γ-Fe和α-Fe为基,Cr23C6、Fe6W6C、WC等强化相组成,熔覆层的显微硬度可达500～1 000 HV0.2.     

氩弧熔覆Fe基复合涂层的组织与性能

利用氩弧熔覆技术,以Ti粉、C粉、Fe粉为原料在Q235钢基体表面上原位合成高硬度复合涂层.采用金相显微镜观察分析涂层显微组织,利用洛氏硬度仪测试熔覆层的硬度.结果表明:熔覆层组织由树枝晶、等轴晶组成,TiC主要分布于晶粒内和晶界处,涂层显微硬度随TiC含量的增加而增大.     

激光熔覆Ni基非晶复合涂层组织结构及性能研究

在45钢基体表面预涂覆Ni42Zr30Ta28合金粉末,采用DL-HL-T5000B型无氦横流CO2激光器进行激光熔覆制备非晶复合涂层。利用X射线衍射仪、金相显微镜对熔覆层进行微观组织分析,同时进行了硬度及摩擦性能测试。结果表明:熔覆层组织主要由金属间化合物(Fe7Ta3,Ni7Zr2,FeNi3,Ni3Ta等)、非晶相及纳米晶组成。当功率为3.3 kW时,熔覆层硬度达到最高,为2 954.3HK;磨损率最小,为0.571 mg/mm2。     

添加碳化钨铁基合金等离子弧熔覆复合涂层的组织分析

采用预置法等离子弧熔覆技术,在Q235钢基体表面熔覆了添加50%镍包WC(碳化钨)的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM,EDS,XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明,涂层与基体为冶金结合,其中部分WC分解,剩余WC主要分布在涂层的中、底部并与涂层结合良好,最后形成以γ-Fe为基,大颗粒WC,枝晶Fe3W3C3Fe6W6C,W2C,W2C等增强的复合涂层,涂层的显微硬度可达900～1100 HV0.2.     

Microstructure evolution of WC/Fe-based coating by plasma cladding

The composite coatings were formed by plasma cladding Fe-based alloy(Fe-Cr-B-Si) added 10%, 30% and 50%(mass fraction) nickel-clad WC respectively on Q235 steel. The microstructure evolution and microhardness of the coatings were investigated. The WC particles were completely melted into the composites coating when 10% WC was added, however, when 30% or 50% WC was added, only part of them could be melted in the coatings. Two significantly different solidification microstructures were found. When WC content is 10% or 30%, the microstructure is mainly dendrites and inter-dendrite eutectics, while when the content of WC reaches 50%, it becomes remained WC particles, Fe3W3C carbide faceted dendrite and eutectics hypereutectic structure. The microhardness of these three coatings reaches 560-600, 650-810 and 920-1 100 HV0.2 respectively, and is improved with the increasing of WC content.     

Formation and performance of an Fe-based amorphous-nanocrystalline composite coating by laser cladding and remelting

Abstract

A very important research topic in the area of the surface performance of engineering components, in particular their wear properties, recently has been the application of high quality surface layers on relatively cheap substrates. An Fe-based composite coating with both amorphous and nanocrystalline structures on a mild steel substrate offers a combination of high quality coating and low materials cost, at the same time extending the range of applications of traditional materials. The difficulties posed by preparation of Fe-based amorphous alloys have limited progress for many years. However, the recent development of high power lasers, and of laser material processing technology in general, has made the preparation of a Fe-based amorphous and nanocrystalline composite coatings over a large area a real possibility.     

等离子熔覆镍包WC/Fe-Cr-B-Si复合涂层微观组织

采用等离子熔覆技术在Q235钢表面制备了镍包WC含量(质量分数)分别为10%、30%、50%的WC/Fe-Cr-B-Si复合涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD等手段研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,添加10%镍包WC的涂层中WC几乎全部溶解,而在含30%、50%镍包WC涂层中均存在未溶解的WC,且在复合涂层微观组织演变中发现了明显不同的凝固特征,含10%、30%镍包WC的涂层主要是枝晶和枝晶间共晶的亚共晶组织;而在含50%镍包WC的涂层中是以初晶Fe3W3C为主和过共晶组织。添加10%、30%、50%镍包WC的复合涂层显微硬度分别为560~600、650~800、920~1100 HV0.2,硬度随WC含量的增加而提高。     

等离子熔覆Mo/Ni基合金涂层的组织结构及耐磨性能

应用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及滑动磨损实验,研究不同Mo加入量对等离子熔覆镍基合金涂层组织结构和性能的影响。结果表明,熔覆层主要是由面心立方结构的(γNi,Fe)固溶体、六方结构的M7(C,B)3和四方结构的Cr2B等物相构成,在镍基固溶体中存在明显的成分偏析。Mo的加入没有改变熔覆层的相结构,但硼碳化物的相对含量却有所提高,成分偏析逐渐减弱,直至消失,并且促进了等轴晶的形成。Mo的加入可以提高熔覆层的耐磨性能,当其加入量在6%以内时,随着Mo加入量的提高,熔覆层的耐磨性逐渐提高。但是,当加入量达到8%时,耐磨性能开始降低。     

铸铁等离子熔覆铁基合金耐磨涂层

利用等离子熔覆技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上熔覆铁基合金粉末制备具有冶金结合的耐磨涂层.采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,通过环-块磨损试验评估了涂层的耐磨性.结果表明,硼铸铁等离子熔覆铁基合金涂层组织主要由(Cr,Fe)7C3,α-(Fe,Cr)和Fe3C相组成;涂层的显微硬度可达600～1 200 HV0.2;在干滑动磨损条件下,涂层的耐磨性约是基体试样的5倍.涂层中高硬度的(Cr,Fe)7C3及Fe3C相的抗磨骨架作用,大量Cr,Si原子溶入基体引起的过饱和固溶强化作用,涂层快速加热及快速凝固产生的细晶强化作用是涂层耐磨性提高的主要原因.     

激光熔覆Fe-Ti-B复合材料涂层的组织

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,利用激光熔覆工艺在45料涂层.远离平衡态的激光表面处理工艺使涂层中原位析出了一定数量的不同于稳定相的亚稳定相.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对涂层的显微组织及相结构进行了研究.结果表明:涂层中主要含有呈块状、条状、颗粒状或团絮状分布的Fe2B(Fe3B)/α-Fe和TiB2(TiB)/α-Fe低熔点共晶或离异共晶组织;原位共晶相析出时与基体保持某种最合理的空间取向,在α-Fe基体与原位析出相界面上存在隐约可见的位错堆积.     

激光熔覆制备颗粒增强铁基复合涂层中马氏体亚结构

通过在Fe-C-Si-B粉末体系中添加强碳化物形成元素Ti的方法,激光熔覆制备了原位合成颗粒增强铁基复合涂层.用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其微观组织进行了研究,重点分析了激光熔覆过程中马氏体的形成和亚结构的转变.结果表明,熔覆层无气孔和裂纹、组织均匀,是一种典型的亚共晶组织,由马氏体、莱氏体、残留奥氏体和原位生成的TiC颗粒组成.涂层中的马氏体是{211},<113>系片状孪晶马氏体,二次回火效应使得马氏体中析出了大量的具有纳米尺度的渗碳体,与马氏体具有一定的取向关系.     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.