电热爆炸定向喷涂WC-Co涂层实验研究

采用电热爆炸定向喷涂技术在45钢基体上制备了WC-17%Co硬质合金涂层.利用扫描电镜和能谱仪对涂层显微组织进行了分析,借助纳米硬度计测定了涂层的硬度和弹性模量.研究结果表明:涂层组织细小均匀,涂层致密,孔隙率低;涂层与基体结合良好,界面附近存在元素扩散现象,涂层与基体为冶金结合;涂层弹性模量在210GPa-250GPa之间;涂层硬度达到17.1GPa,为原始硬质合金硬度的1.3倍左右,远远高于其他传统喷涂层硬度.     

不同热喷涂技术制备铁基涂层摩擦学性能研究

采用高速电弧喷涂(HVAS)、超音速等离子喷涂(HEPJ)、爆炸喷涂(DGS)三种工艺喷涂技术,制备了铁基涂层.借助X射线应力测定仪、CETR摩擦磨损试验机、纳米测试仪等工具,考察了三种涂层表面残余应力场与(211)晶面半高宽,研究涂层在室温下的摩擦磨损性能.结果表明:爆炸喷涂(DGS)制备的铁基涂层相对于另外两种涂层具有更好的耐磨性,主要原因为爆炸喷涂(DGS)制备的同种材料的涂层表面表现为残余压应力,纳米硬度较大,晶粒较小,涂层致密.涂层表面的残余应力与涂层的摩擦性能有很好的对应关系,晶粒细化与涂层表面晶格畸变的增加可以有效地提高涂层的耐磨性能.     

等离子、连续爆炸喷涂Cr3C2-25％NiCr层的磨料磨损性能

在销盘式磨料磨损试验机上，对等离子喷涂（ＡＰＳ）及爆炸喷涂（ＤＳ）的Ｃｒ３Ｃ２－２５％ＮｉＣｒ涂层的耐磨料磨损性能进行了研究。试验证明了耐磨性从小到大的顺序。扫描电镜（ＳＥＭ）对磨损表面分析表明，磨损机理主要是犁沟和应变疲劳两种。用压痕法测定的涂层韧性顺序与涂层的耐磨性顺序一致。     

用电热爆炸超高速喷涂法制备WC-Co合金涂层的研究

制备高性能表面耐磨涂层是抵抗工件磨损的有效途径.利用自行研制的电热爆炸超高速喷涂装置,进行了在大气环境下制备WC-Co硬质合金抗磨涂层的试验研究.分析了WC-Co金属陶瓷箔爆炸过程的电学变化特性,不同电压等级下的试验结果表明:爆炸箔的平均能量利用率约为30%,得到了亚微米级的超细晶涂层;涂层的平均显微硬度为原始喷涂材料硬度的1.1～1.5倍,最高可达2 220 HV;在涂层与基体结合面处形成了不同于涂层和基体组织的过渡层;晶粒直径最小可达70 nm,平均晶粒度级别数G=20.8.     

纳米ZrO2等离子涂层的结构,性能和工艺特点

采用大气等离子喷涂技术(APS)，制备了常规氧化锆和纳米结构氧化锆两种涂层．利用扫描电镜(SEM)对涂层的显微结构进行了观察．对两种涂层的沉积效率、表面粗糙度和显微硬度作了对比研究．结果表明，粉末原料的显微结构、粒度、形态、喷涂工艺参数(喷涂功率和距离)对涂层的显微结构有较大的影响．等离子喷涂造粒纳米氧化锆粉制备的涂层沉积效率高而稳定，其显微结构与喷涂功率和距离密切相关．与常规氧化锆涂层相比，纳米结构氧化锆涂层具有较高的显微硬度和较低的表面粗糙度．     

纳米氧化锆涂层的显微硬度分布特征研究

采用相同的喷涂工艺参数分别对两种喷雾造粒纳米氧化锆粉末进行等离子喷涂,制备了两种纳米涂层S1和B1,对比研究了两种涂层的显微硬度、抗裂纹扩展力。结果表明,两种涂层的显微硬度测试值服从Weibull分布,无论是表面还是截面的显微硬度值,S1涂层均优于B1涂层,两种涂层截面的显微硬度值均优于其对应的表面显微硬度值,S1涂层的抗裂纹扩展力也优于B1涂层。     

爆炸喷涂AlCuFeSc准晶涂层的摩擦学性能研究

采用爆炸喷涂制备了AlCuFeSc准晶涂层,借助扫描电镜、X射线衍射对准晶涂层的微观及物相结构进行了表征,通过显微硬度计测试了准晶涂层的表面硬度,结果表明涂层与基体间结合良好,其中涂层主要由准晶相和β-AlFe组成,室温下涂层的表面硬度为569.4HV0.3,经退火处理后涂层硬度最高可达到658.33HV0.3。同时开展了在室温和700 ℃高温环境中,5、15、25 N不同载荷下AlCuFeSc准晶涂层的摩擦磨损性能研究,利用白光干涉仪对磨痕进行三维形貌观测并计算磨损的磨痕宽度、磨痕深度、体积损失,得出磨损率;采用SEM分析了不同实验条件下磨痕形貌的特征。结果表明,AlCuFeSc准晶涂层在不同温度及不同载荷下的耐磨系数在0.500~0.656之间(均低于基体),室温环境下准晶涂层的磨损机制随载荷增加从磨粒磨损为主转变为粘着磨损为主;高温环境下磨损机制则都以粘着磨损为主,准晶涂层对2A12基体具有良好的减摩耐磨功能。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与摩擦学性能

为进一步提高超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的性能,采用超音速火焰喷涂技术在AISI1045钢基体上制备NiCr-Cr_3C_2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的形貌、相结构及化学成分;测试了涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度等;采用摩擦磨损试验探究了涂层的摩擦学性能,得出了摩擦系数随时间的变化曲线及涂层的摩擦磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层晶体结构复杂,含有单晶、纳米晶,还含有少量非晶相,且涂层结构致密,孔隙率低,显微硬度为916 HV3 N,弹性模量为248.671 GPa,结合强度为63 MPa;在不同载荷条件下,涂层的摩擦系数随时间变化趋势大致相同,且载荷越大,摩擦系数越低,磨损体积越大;载荷为20 N时,涂层磨损机制表现为黏着磨损,载荷增大到60 N时,涂层磨损机制过渡到磨粒磨损。     

超音速电弧与普通电弧喷涂FeCrNiB涂层的耐磨损性能

为了提高电弧喷涂涂层的结合强度及耐磨损性能,采用超音速电弧喷涂技术和普通电弧喷涂技术在Q235钢表面分别制备了Fe17Cr5NiB涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对比分析了2种涂层的微观结构及性能。结果表明:超音速电弧涂层具有更加致密的结构,其平均孔隙率为0.95%,远低于普通电弧涂层;超音速电弧涂层与基体呈紧密结合,其结合强度为60 MPa,而普通电弧涂层与基体之间呈明显的分层状态,其结合强度仅为28 MPa;超音速电弧涂层具有良好的非晶态结构及致密性,使其具有远高于普通电弧涂层的硬度以及耐磨损性能,显微硬度高出普通电弧涂层32.27%,耐磨损性能是普通电弧涂层的2倍以上(是基体的14倍以上)。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

Tribological behaviour of mechanically synthesized titanium-boron carbide nanostructured coating

In this paper, titanium-boron carbide (Ti/B4C) nanocomposite coatings with different B4C nanoparticles contents were fabricated by surface mechanical attrition treatment (SMAT) method by using B4C nanoparticles with average nanoparticle size of 40 nm. The characteristics of the nanopowder and coatings were evaluated by microhardness test, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Friction and wear performances of nanocomposite coatings and pure titanium substrate were comparatively investigated, with the effect of the boron carbide content on the friction and wear behaviours to be emphasized. The results show the microhardness, friction and wear behaviours of nanocomposite coatings are closely related with boron carbide nanoparticle content. Nanocomposite coating with low B4C content shows somewhat (slight) increased microhardness and wear resistance than pure titanium substrate, while nanocomposite coating with high B4C content has much better (sharp increase) wear resistance than pure titanium substrate. The effect of B4C nanoparticles on microhardness and wear resistance was discussed.     

微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金显微结构、耐磨性和耐蚀性的影响

在铝酸盐电解液中对多孔Ti-15Mo舍金进行微弧氧化表面改性.利用SEM和XRD研究多孔舍金微弧氧化涂层的显微结构和相组成.采用显微硬度计、动电位极化曲线和球-盘摩擦磨损仪分析微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金硬度、耐蚀性和耐磨性的影响.结果表明,微弧氧化处理未改变多孔Ti-15Mo合金原有的孔隙率和孔径,在合金表面和孔隙内壁呈现典型的粗糙多孔微弧氧化形貌.微弧氧化涂层主要由金红石TiO2和Al2TiO5相组成.经微弧氧化处理后,多孔Ti-15Mo合金的表面显微硬度提高了32％,摩擦系数降低了近50％,磨损率大幅度下降,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损.微弧氧化处理后多孔Ti-15Mo合金的耐蚀性较基体提高了近1个数量级,微弧氧化陶瓷涂层的保护效率高达90.78％.     

纳米Ni-SiC非晶态复合镀层的制备工艺及性能研究

采用超声-电沉积法,在45钢表面制备纳米Ni-SiC非晶态复合镀层.研究镀液中纳米SiC粒子的悬浮量、超声功率和电沉积条件对复合镀层的影响.利用扫描电镜、电子探针、显微硬度计和摩擦磨损试验机等对复合镀层的形貌、组织结构及性能进行分析研究.结果表明,采用适当的超声-电沉积工艺(SiC粒子的悬浮量4 g/L,超声功率200 W),可以制备性能较好的纳米Ni-SiC复合镀层,其磨损量约为镍镀层的1/5,显微硬度是镍镀层的3倍左右.     

Electrodeposited composite coating of Ni-W-P with nano-sized rod- and spherical-shaped SiC particles

In this research, Ni-W-P-SiC nanocomposite coatings are electrodeposited from the plating solution containing suspension of nano-sized spherical- and rod-shaped SiC particles. The influence of SiC particle charge, applied current density, surfactant addition and the particle shape on the SiC incorporation rate has been studied. The phase structure, microhardness and wear resistance of Ni-W-P-SiC nanocomposite coatings were evaluated using X-ray diffraction (XRD), microhardness tester and wear test apparatus. The surface morphology of the produced coatings and worn surfaces has been investigated using scanning electron microscope (SEM). Additionally, the composite coating exhibited higher hardness and wear resistance than the pure Ni-W-P alloy. Regardless the particle shape, the mechanical characteristics of composite coatings are improved with increasing of SiC wt.% into the matrix. The corrosion behavior of the produced coatings was studied using anodic polarization measurements. The nanocomposite coating incorporating SiC rods exhibited higher mechanical and corrosion performance compared with deposits with spherical SiC nano-particles.     

微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金显微结构、耐磨性和耐蚀性的影响

在铝酸盐电解液中对多孔Ti-15Mo合金进行微弧氧化表面改性。利用SEM和XRD研究多孔合金微弧氧化涂层的显微结构和相组成。采用显微硬度计、动电位极化曲线和球-盘摩擦磨损仪分析微弧氧化处理对多孔Ti-15Mo合金硬度、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明,微弧氧化处理未改变多孔Ti-15Mo合金原有的孔隙率和孔径,在合金表面和孔隙内壁呈现典型的粗糙多孔微弧氧化形貌。微弧氧化涂层主要由金红石TiO_2和Al_2TiO_5相组成。经微弧氧化处理后,多孔Ti-15Mo合金的表面显微硬度提高了32%,摩擦系数降低了近50%,磨损率大幅度下降,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损。微弧氧化处理后多孔Ti-15Mo合金的耐蚀性较基体提高了近1个数量级,微弧氧化陶瓷涂层的保护效率高达90.78%。     

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.     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

冷作模具钢等离子渗镀CrVN复合涂层摩擦磨损性能研究

采用等离子渗镀技术在DC 53冷作模具钢表面制备CrN和CrVN复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,对比研究了两种涂层的组织结构、力学性能以及摩擦磨损性能。结果表明:所制备的CrN和CrVN涂层均为面心立方(fcc)结构,并呈现(111)择优取向,其中CrVN涂层形成了以fcc-CrN相为基础的CrVN固溶体结构。CrN涂层中掺入V抑制了柱状晶生长,涂层结构更加致密,硬度和结合力明显提高,摩擦系数及磨损率降低。CrVN涂层表面粗糙度较低,并在摩擦过程中生成具有自润滑性的VO₂,涂层抗粘铝性能得到改善。     

粗晶TM52钢结硬质合金的冲击磨料磨损性能研究

系统对比研究了粗晶粒TM52钢结硬质合金与分别采用真空烧结和低压烧结制备的细晶粒TM52钢结硬质合金在不同冲击功工况下的抗磨料磨损性能与行为,并在对磨损面形貌进行电镜观察分析的基础上探讨了粗晶粒TM52钢结硬质合金的磨损机理。研究发现,粗晶TM52合金的抗磨料磨损性能随着冲击功的逐步提高呈现先下降后增强的变化规律,这与其高锰钢基体在高冲击功条件下的高硬化速率及硬化效果更快、更充分有关。相对于细晶粒钢结硬质合金,粗晶粒TM52钢结硬质合金在抗冲击磨料磨损方面具有明显的性能优势,尤其在高冲击功(3~4J/cm~2)条件下,耐磨性能可提高40%~80%。在此工况下磨损机制主要为碾碎性磨料磨损、擦伤式磨料磨损和疲劳磨损,凿削式磨料磨损不明显。     

N_2流量对车用钢表面磁控溅射CrTiAlN涂层性能的影响

目前,关于N_2流量对磁控溅射CrTiAlN涂层性能影响的研究不多。在SDC99冷作模具钢表面以不同N_2流量条件磁控溅射CrTiAlN涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、显微镜和摩擦磨损试验分析涂层性能。结果表明:随着N_2流量的降低,涂层中Cr元素含量也随之下降,而N元素含量则逐渐增大,CrN(211)晶面的衍射峰缓慢增加,而CrN(200)衍射峰明显增加;CrTiAlN涂层硬度较基材提高约25%,随N_2流量降低,涂层的硬度逐渐增大;在60 m L/min的N_2流量下制备的CrTiAlN涂层和基体间结合力最佳,涂层对表面磨粒磨损情况起到最佳改善效果,此时磨痕的"犁沟"深度与宽度都减小,涂层耐磨性得到显著提高。