TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术(laser cladding,LC)在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC(体积分数)和deloro22(d22)粉末打底+(Ni60+50%WC)2种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明:2种涂层均由W₂C、TiC、Ni₁₇W₃、Ni₃Ti和Ti_xW_1-x相组成,2种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.82倍;2种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的抗剪切结合强度分别为188....     

钛合金表面激光熔覆钴基复合涂层的组织和性能

利用横流CO2激光器在钛合金表面制备出原位自生TiB体系陶瓷颗粒增强Co基复合材料涂层,以改善常规材料表面综合使用性能。采用XRD、SEM、EPMA等手段对复合涂层进行研究。结果表明：涂层中原位合成的TiB2和TiB陶瓷相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。涂层显微硬度比基体显著提高,约为基体的3倍,同时耐磨性也得到显著改善     

纯铜表面激光熔覆铜合金涂层的组织及耐磨性

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及能谱分析对纯铜表面送粉激光熔覆制备的铜合金涂层进行了分析.结果表明,涂层与基体为冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷,涂层稀释率极低,铜合金涂层在凝固过程中通过液相分离形成大量均匀弥散分布的细小球形分离相、富含铜的固溶体和少量大块分离相聚集体;细小分离相的平均直径小于5μm,分离相由富含Fe、Co、Mo的多元金属硅化物组成.富含铜固溶体的硬度为280 HV0.1,大块分离相聚集体的硬度为510 HV0.1.磨损试验结果表明,激光熔覆涂层的耐磨性较纯铜基体有显著提高.     

激光熔覆Fe-Al-Si复合涂层研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al复合涂层和Fe-Al-Si复合涂层.利用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分别研究两种涂层的物相和微观组织,并测试其显微硬度和耐磨性,同时进行对比分析.结果表明:Fe-Al复合涂层主要由Fe、Al、Al2O3、Fe3Al等相组成,而Fe-Al-Si复合涂层主要由Fe、SiO2以及Al2Fe3Si4等相组成;Fe-Al复合涂层内部存在孔隙缺陷,而Fe-Al-Si复合涂层内部无裂纹、气孔等,组织更均匀细小,与基体之间冶金结合良好;Fe-Al-Si复合涂层的显微硬度和耐磨性均约为Fe-Al复合涂层的1.8倍.     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

激光熔覆NiCrMn-WC复合涂层的组织与耐磨性

为了提高高品质液压油缸的耐磨性能,使用45钢作为模拟材料,采用YLR-4000型光纤激光器在其表面进行激光熔覆,制备NiCrMn+WC复合涂层。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析其显微组织和微观形貌,利用X线衍射仪及能谱分析涂层的相结构和成分,并测量了其硬度以及磨损性能,获得最优的工艺参数。结果表明:激光熔覆层的致密度良好,无明显的孔洞出现;熔覆层硬度较基体的提高3~5倍,且在一定范围内,随着扫描速度的增加以及扫描功率的减少,熔覆层的硬度强化效果明显;硬质相的加入使其表面的耐磨性显著提高,在扫描速度为360 mm/min,功率为2.5 kW,WC含量为30%(质量分数)时,熔覆层的各项性能达到最优。     

40Cr钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层的组织和性能

以WC、TiC、Co以及Co50合金粉末为原料,在40Cr钢表面制备了WC/Co、WC/Co50以及WC-TiC/Co50金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射（XRD）、金相光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在选择适当的激光熔覆工艺条件下,制备的WC/Co50和WC-TiC/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度（涂层平均显微硬度1126.7 HV0.2以上,涂层表面硬度可达66.2 HRC以上）和良好的耐磨性,其磨损量相比40Cr钢基材分别下降了54%和66%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于熔覆层中存在大量WC、TiC以及反应生成的W₂C、Fe₃W₃C等碳化物增强相,且均匀分布于基体中。     

激光熔覆制备WC-12Co复合涂层的显微组织和性能（英文）

采用同轴送粉激光熔覆工艺制备WC-12Co复合涂层,并对涂层的相组成、显微组织演变、硬度和磨损性能进行综合研究。结果表明:在高扫描速率和高激光能量密度综合作用下,WC-12Co复合粉末边缘的WC部分溶解于液态Co和304不锈钢基体中,形成层片状WC和鱼骨状新型碳化物M₃W₃C(M=Fe,Co)。所得WC-12Co复合涂层致密化程度高,与基体形成良好的冶金结合,未出现气孔、裂纹和脱碳等缺陷。此外,当激光功率为1500 W时,在良好冶金结合与精细显微组织的综合作用下涂层的维氏硬度和耐磨性能显著提高,硬度达HV_0.3 1500～HV_0.3 1600,涂层的摩擦因数和磨损率较低,分别为0.55和(2.15±0.3 1)×10^-7mm³/(N·m)。     

42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能

目的增强42CrMo钢的耐磨性,改善其严重的磨损失效情况。方法采用激光熔覆技术同步送粉的方式在42CrMo钢表面制备金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层,借助SEM、EDS、XRD、显微硬度仪和多功能综合性能测试仪,研究了熔覆层宏观形貌与微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。结果使用Ti/TiC粉末对金刚石进行预处理可以改善其烧蚀和石墨化;适量ZrH₂提升了熔覆层宽厚比,促进了熔池对流传质作用,同时,活性元素Zr改善了金刚石颗粒的润湿性能,提高了黏结相对金刚石的把持力。熔覆层多道搭接过渡均匀,其显微组织主要由细小枝晶及致密网状碳化物共晶组成,熔覆层与基体结合区域反应生成了平面晶组织,进而提高了熔覆层结合强度。激光熔覆热特性使W₂C、ZrC、γ-(Co,Fe)、M₆W₆C、CoZr₂、(Ti,Zr)O₂、TiC_x、Co₃Ti等物相存在于熔覆层内,细晶强化及弥散强化作用使得熔覆层的平均显微硬度(1002HV0.2)是基...     

激光熔覆TiFe/β-Ti复合涂层组织及耐磨性

以Ti85-Fe15合金粉末为原料,利用激光熔覆技术在TA15钛合金表面制得了由β-Ti初生树枝晶和枝晶间TiFe金属间化合物组成的复合涂层,研究了涂层的显微组织及室温耐磨性能.结果表明,该涂层在室温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能.     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

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。     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相,以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层,研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的室温和高温（600℃）滑动磨损性能,并讨论了原始TiAl合金和所制备涂层的室温和高温滑动磨损机理。结果表明：激光熔覆复合材料涂层均具有较好的室温和高温滑动磨损耐磨性。室温下涂层的耐磨性先随着其中硬质耐磨增强相体积分数的增加而提高,但当耐磨相体积分数过高时,由于涂层脆性增大,其耐磨性反而下降。     

钛合金表面激光熔覆TiN-Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

以TiN和NiCrBSi合金混合粉末为原料，采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出TiN颗粒增强Ni基合金涂层。利用XRD，SEM和TEM等分析了激光熔覆层的相组成及微观组织，并测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明，激光熔覆层由熔覆区和稀释区2个区域组成，熔覆区的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni＋Ni3B层片状共晶的基体上均匀地分布着TiN颗粒和针状尬3C6相，显微硬度在9000MPa-12000MPa之间.稀释区为基底TC4合金和熔覆材料Ni基合金的混合凝固区，呈胞状晶和树枝晶形态。激光熔覆层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用，大幅度地提高了TC4合金的耐磨性能。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的组织及耐磨性

为了提高TA15钛合金的耐磨性,在TA15钛合金表面利用激光熔覆预置的大粒度WC颗粒与TA15混合粉末层制备WC颗粒增强耐磨复合涂层。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析涂层的显微组织,采用X射线衍射(XRD)结合能谱(EDS)对涂层进行物相鉴定,测试涂层在二体磨料磨损及室温干滑动磨损条件下的耐磨损性能并分析磨损机理。结果表明:增强相WC颗粒在涂层中较均匀分布,初生(TiW)C/TiC相和(TiW)C+(Ti,W)共晶组织组成增强相的基体,涂层在二体磨料磨损及干滑动磨损条件下表现出优异的耐磨性能,较钛合金基材耐磨性能提高几十至上百倍;WC颗粒与基体中韧性的高硬相及优异的抗粘着性能对涂层耐磨性起主导作用。     

激光熔覆TiC／（Ni＋Cr）复合粉涂层的显微组织

用ＣＯ２连续激光在５ＣｒＮｉＭｏ钢表面熔覆包覆细颗粒ＴｉＣ复合粉末涂层。微观分析结果表明：ＴｉＣ颗料周围优先被Ｃｒ相晶粒包覆；粘结金属在凝固应力作用下，Ｎｉ相晶粒形成滑移带，Ｃｒ相晶粒形成孪晶；ＴｉＣ不易溶解于液态中，而易溶于Ｆｅ基合金中；凝固过程中ＴｉＣ在涂层与基体的液相交互扩散区中析出，并发现碳化物（Ｆｅ，Ｃｒ）２３Ｃ６；同时还形成大量α和γ微量。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆钛基复合涂层的显微组织研究

在Ti6Al4V合金表面预置Ti和Cr3C2混合粉末,采用横流CO2激光进行熔覆试验,制备出了原位自生的TiC颗粒增强的钛基复合涂层.利用SEM、XRD等手段对激光熔覆层的组织、成分、物相进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,熔覆层不同位置,组织形态不同,TiC在熔覆层表层以树枝晶形态存在,而在熔覆层底部为近球状颗粒.熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合.熔覆层显微硬度在600～800 HV0.5之间,约为基材硬度的2～3倍.     

钢表面激光搭接熔覆镍基纳米WC/Co复合涂层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co复合熔覆层,在激光单道熔覆的基础上进行激光搭接熔覆.通过SEM、XRD、EDS以及显微硬度测试,分别对激光单道及搭接熔覆层的显微组织、物相、成分及硬度进行比较研究.结果表明:选择合适的激光熔覆工艺,可以在45钢表面获得基本上消除了裂纹和孔洞,并与基体呈冶金结合的镍基纳米WC/Co复合熔覆层及其搭接熔覆层.熔覆层的物相为γ(Fe-Ni)基体上分布着以WC、W2C为主的碳化物相.其中激光单道、搭接熔覆层显微硬度分别为779.3～1315.O HVO.1、600.3～1560.O HV0.1.尽管单道及搭接熔覆层中碳化物的种类不变,但其形态和分布有较明显差异,搭接熔覆层较单道熔覆层中碳化物形态多样性及分布不均匀性更大一些.无论激光单道或搭接熔覆层中,都存在含相当数量的粒度≤100 nm的纳米颗粒,分析认为这些纳米颗粒最有可能为WC、W2C为主的碳化物,对于熔覆层的抗裂止裂起了关键的纳米效应作用.本文研究的结果对重要零部件的较大面积局部表面改性或修复再制造的工程应用具有重要的探索意义.