强流脉冲电子束处理对Al-20Si合金微观组织和显微硬度的影响

研究了强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-20Si组织结构和显微硬度的影响.通过扫描电镜和X射线衍射对改性表面的组织特征进行了分析.扫描电镜结果表明,在电子束所诱导的顶部熔化层中,初生硅溶解在铝基体中形成了铝硅过饱和固溶体.相邻初生硅颗粒由于硅元素的扩散融合成大的初生硅颗粒.X射线衍射分析表明电子束处理后铝的晶格常数下降,晶格畸变增加.显微硬度测试结果指出初生硅的表面硬度在电子束处理后从中心向边缘呈现梯度分布,并且初生硅的中心硬度随脉冲次数的增加而减小.这表明强流脉冲电子束技术在处理过共晶铝硅合金初生硅组织中有着良好的应用前景.     

海水环境中钛元素改性铜基激光熔覆层的摩擦行为研究

目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪器,对该改性涂层的显微组织、元素分布、硬度以及在大气与海水环境中的摩擦性能进行分析。结果改性涂层中,因钛元素添加生成了Al Cu2Ti相,使得改性涂层的表面硬度在第二相析出强化的作用下得以提升,显微硬度可达(310±10)HV0.3,相比同质修复层,提升了14.8%。在海水环境中,改性涂层的摩擦系数远低于同质修复层。改性涂层在大气环境中的磨损机制为氧化磨损、粘着磨损及磨粒磨损,在海水环境中的磨损机制为磨粒磨损。结论通过在ZQAl9442铜合金表面进行激光熔覆,得到了兼具高硬度、高耐磨性和抗海水环境摩擦的钛元素改性铜基涂层,在一定程度上提升了镍铝青铜合金在海水环境中的服役寿命。     

γ-TiAl合金表面辉光等离子渗Cr层的组织与性能

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)在γ-Tial合金表面进行等离子渗Cr处理,采用OM、SEM、EDS和XRD分析了渗Cr合金层的显微组织、化学成分及其相组成,并测试了其显微硬度分布和耐磨性.结果表明,γ-TiAl合金经双层辉光等离子渗Cr处理后,其表面形成以Al8Cr5、TiAl、Ti3Al、Cr等相组成的合金层,有效厚度约为35μm,渗层与基体结合牢固;渗Cr层组织成分及其横截面显微硬度由表及里均呈梯度分布;其摩擦磨损性能亦得到提高.     

Ti6Al4V合金表面等电位空心阴极辉光放电W-Mo共渗层耐冲刷腐蚀性能

利用针状等电位空心阴极放电技术,在低于钛合金Ti6Al4V相变温度下,对其表面进行W-Mo共渗。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验仪等分析了改性层的表面及截面形貌、相组成、显微硬度;及在室温干摩擦条件下的耐磨性能;利用冲刷腐蚀试验机研究了W-Mo合金渗层在单相流和双相流冲刷腐蚀条件下,在Na Cl腐蚀介质中的耐蚀性能。结果表明:Ti6Al4V基体经过W-Mo共渗处理后,在其表面形成了厚度约为25.0μm的合金改性层。合金层由Al MoTi_2和Ti_xW_(1-x)相组成。改性层的显微硬度高达850 HV0.1,较基体(450 HV0.1)显著提高,改性层的平均摩擦系数也从基体的0.30降到0.14。W-Mo合金渗层良好的表面力学性能有效的保护了基体材料不受外力的冲刷,在单相流冲蚀下,W-Mo合金渗层的腐蚀速度只是基体Ti6Al4V的1/19;在双相流冲蚀条件下,只是基体Ti6Al4V的1/37。     

钛合金圆环工件表面合金化及其滚动摩擦性能研究

采用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金圆环工件表面制备Mo渗镀改性层,将其与未渗Mo处理的Ti6Al4V合金在模拟实际工况条件下进行油润滑的滚动摩擦对比试验,比较二者的磨损情况,并分析磨损机理。结果表明,Ti6Al4V合金表面进行渗Mo处理后,形成了均匀、致密且高硬度的Mo基改性层。Ti6Al4V合金表面渗Mo后,硬度由渗层到基体呈梯度分布。滚动摩擦试验表明,渗Mo处理后表面无减摩效果,但磨损量大大减小,耐磨性得到有效改进。通过对磨损形貌的分析可知,表面渗Mo处理后磨损机理主要以磨粒磨损为主,而基材是磨粒磨损和粘着磨损。     

Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金碳硅元素激光表面合金化涂层的显微组织及耐磨性能

采用HL-5000型横流CO2激光器在氩气保护情况下对预置石墨和硅混合粉末的β型Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn钛合金进行激光表面合金化处理,在合金表面原位生成碳、硅和钛的化合物改性层,并对其激光表面合金化改性层的显微组织和耐磨性能进行研究。结果表明,在激光功率1200 W、激光扫描速度6 mm/s、激光束斑直径5 mm条件下,得到表面平整、细密、无裂纹且与基体形成良好冶金结合的激光表面合金化改性层;改性层外表面主要由细小的TiC颗粒和等轴状Ti5Si3C1-x组成,而靠近基体的内表面层则由TiC枝晶相和共晶组织(Ti3SiC2+β-Ti)组成;改性层外表面硬度可达1262HV0.2,摩擦因数约为0.649,而基体的硬度约为225HV0.2,摩擦因数约为1.039;与基体合金相比,基体的表面合金化改性层表现出良好的耐磨性能。     

AZ91合金发动机缸体表面熔覆与涂层性能研究

对AZ91镁合金发动机缸体进行了表面等离子熔覆改性处理,对比分析了AZ91合金基材、TiB_2-Al_2O_3和3种不同比例的Al与TiB_2-Al_2O_3复合改性层的显微组织和物相组成,并对改性层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,随着距离改性层表面距离的增加,显微硬度呈现逐渐降低的趋势,但改性层的显微硬度都高于AZ91合金基体,而TiB_2-Al_2O_3改性层的显微硬度最高。随着熔覆材料中Al含量的增加,改性层显微硬度逐渐降低;随着磨损时间延长,基材与不同改性层的磨损质量损失都逐渐增加。3种不同配比的Al与TiB_2-Al_2O_3复合改性层中w(Al)∶w(TiB_2-Al_2O_3)=1∶2改性层的耐磨性能最好;经过等离子熔覆复合改性处理后的发动机缸体的耐腐蚀性能有所提高,其中,w(Al)∶w(TiB_2-Al_2O_3)=1∶2时改性层的耐腐蚀性能最好。     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

AZ91镁合金激光表面改性后的微观组织和耐腐蚀性能研究

以AZ91镁合金为对象,利用激光表面合金化方法对其进行表面改性,研究激光熔覆合金层的微观组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光合金化涂层的主要物相为Mg2Si、Al12Mg17、Al3Mg2金属间化合物以及α-Mg和Al固溶体。激光合金化改性后,涂层的显微硬度明显高于AZ91镁合金基体,耐腐蚀性能也大幅度提高。     

6061Al合金表面激光熔覆Ni基合金的组织及性能

将NiCrBSi合金粉末预涂于6061Al合金表面，采用高功率连续波2kWNd-YAG激光器进行激光表面熔覆处理。试验结果表明，铝合金对于波长1．06gm的激光具有很高的吸收率，选用合适的激光加工工艺参数和Ar气保护，可在铝合金表面获得致密的Ni—Al合金激光表面改性层，熔覆层的组织以Ni-Al金属间化合物为主，改性层的硬度Hv高达9000MPa以上，且与基体呈现良好的冶金结合。在3．5％NaCl水溶液中的阳极极化曲线测定及摩擦磨损试验结果表明，Ni基合金改性层明显改善了6061Al合金的电化学腐蚀及摩擦磨损性能。     

工艺参数对TiAl合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性的 …

利用元素氮和元素碳对γ－ＴｉＡｌ合金（简称ＴｉＡｌ合金）进行激光表面合金化处理,分别制得了以ＴｉＮ及ＴｉＣ硬质耐磨相为增强相的快速凝固原位耐磨复合材料表面改性层,改性层与基体间为完全的冶金结合,其显微组织从熔池底部到自由表面具有梯度渐变特征,越接近自由表面,增强相越密集,较系统地研究了激光表面合金化工艺参数对改性层显微组织以及在磨料磨损及滑动磨损条件,增强相越密集。较系统地了激光表面合金化工艺参数     

铸铝ZL109激光合金化层的组织和性能研究

采用１０ｋＷ连续横流ＣＯ２激光器在铸造铝硅合金基底上成功地制备了表面合金化（ＬＳＡ）改性层。通过ＳＥＭ、ＴＥＭ分析、显微硬度测试及耐磨性对比试验,研究了ＬＳＡ改性涂层的显微组织结构、相组成和改性效果。结果表明：合金化涂层由γＮｉ（Ｃｒ,Ｆｅ）基体相、Ｎｉ３Ａｌ相、Ｔ（Ａｌ,Ｆｅ,Ｓｉ）相、Ｃｒ／Ｂ相、Ｃｒ２３Ｃ６相等组成,改性层的平均显微硬度为３１０～３６０ＨＶ０．０１,是基底材料的３倍以上。在不同的测试负荷下,ＬＳＡ改性层的耐磨性均比基底材料有很大的提高,相对耐磨性达１０～１２倍。另外,结合表面磨损形貌分析了ＬＳＡ改性层的磨损机理     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

Ti6Al4V钛合金表面Zr-N合金化层的抗高温摩擦磨损性能

为了改善钛合金的高温耐磨性能,采用锆-氮离子共渗与异步渗(渗锆后再氮化处理)两种工艺技术分别在Ti6A14V钛合金表面制备致密的锆-氮合金化改性层,对比研究了合金化层的组织结构特征和高温摩擦磨损性能.结果表明,两种工艺制各的Zr-N合金层表面均由ZrN相组成,异步渗改性层的内层则包含较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高.同样温度和处理时间条件下,异步渗合金化层的厚度约为锆-氮共渗合金化层厚度的6倍,且氮化物层也较厚,原因归于前者处理过程中Zr与Ti之间良好固溶特性的充分发挥及ZrN相的扩散障作用的有效抑制.300℃高温下球盘摩擦磨损试验结果表明,由于锆-氮共渗合金化层深度较小,因而改善钛合金基材耐磨性能的效果相对较低.锆-氮异步渗处理则使Ti6A14V钛合金耐磨性能显著提高,摩擦因数降低50％以上,比磨损率降低2个数量级,原因归于该类合金化层高的表面硬度、大的层深、良好的高温抗氧化性能及优异表面承载能力的有机匹配.     

Thickness effects on corrosion and wear resistance properties of micro-arc discharge oxide coatings on AZ91D magnesium alloys

The microarc oxidation coatings with difference thickness were synthesized on AZ91D magnesium alloy. The microstructure and phase structure of the coatings were analyzed using SEM and XRD, the tribological properties and corrosion resistance behaviour of the coatings were also investigated. The results show that the coating contains two layers, a porous outer layer and relatively dense inner layer. The microhardness of the MAO coatings is four to six times higher than that of the magnesium alloy substrate. The MAO coatings have much better wear-resistance and corrosion resistance abilities than those of magnesium alloy substrate, but possess higher friction coefficient. The results further indicate that there is an optimization thickness for corrosion and wear resistance.     

QT-500球墨铸铁表面激光熔覆镍基合金的组织与性能

利用DL-T5000型二氧化碳激光器在QT-500球墨铸铁表面熔覆镍基合金,分析了激光熔覆层的显微组织,测试了其显微硬度及磨损性能。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。从熔覆层表面到基体热影响区,组织依次为大量的树枝晶、等轴晶、树枝晶。熔覆层的硬度较基体提高了5倍,熔覆层的总磨损率大约为基体的1/6。熔覆层耐磨性能增强的主要原因是镍基合金与涂层元素镍、铬等固溶强化和碳化物等析出相的强化作用。     

1Cr17Ni4不锈钢金属和陶瓷等离子体喷涂工艺研究

1Cr17Ni4马氏体型不锈钢用作传动轴时耐磨损性能有待改善.采用等离子体喷涂方法在1Cr17Ni4马氏体型不锈钢表面制备Al2O3-TiO2 、Cr2O3陶瓷涂层和NiCrAlY金属涂层及NiCrAlY/ Al2O3-TiO2、NiCrAlY/ Cr2O3复合涂层,研究了它们的组织结构和磨损特性,讨论了喷涂工艺与耐磨损性能的关系.结果表明, Cr2O3涂层组织致密度高,与基体结合强度高,其耐磨性能好.提高喷涂功率时,Al2O3-TiO2、Cr2O3涂层致密度及与基体结合强度提高,其耐磨性能提高.合金涂层NiCrAlY的熔化状况和平化效果较陶瓷涂层优良,陶瓷涂层只有在较高喷涂功率时才有较好熔化和平化效果,而合金涂层在较低喷涂功率时,就可以得到较好的熔化和平化效果.陶瓷涂层Al2O3-TiO2、Cr2O3在磨损过程中的去除机制为断裂机制,金属涂层NiCrAlY在磨损过程中的去除机制为塑性变形机制.     

TC4钛合金表面激光合金化涂层的组织与耐磨性能

采用WC(含碳量0.1wt%)、Ni、Si混合粉末为原料,利用激光合金化技术在TC4钛合金表面原位制备了含WC、Ni、Si的涂层,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与能谱分析(EDS)等方法分析了涂层的组织与成分,用HXD-1000B型维氏显微硬度计和MMW21型立式万能摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明:利用优化后的激光合金化参数制备出的含WC量较多的涂层,其整体均匀致密、无裂纹,且与TC4合金基材呈冶金结合;涂层物相主要由α-Ti、Ti₅Si₃、WC和TiNi组成;涂层硬度为950 HV0.2,平均摩擦因数为0.2,平均磨损量为0.308 mg,耐磨性显著提高。