铌含量对铁-铬-碳系合金碳弧堆焊层组织和耐磨性能的影响

以铌质量分数为05%的铁-铬-碳系合金粉块为堆焊材料,采用碳弧堆焊方法在Q235钢基体上制备了堆焊层,研究了铌含量对堆焊层组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明:铌质量分数在05%范围内时,堆焊层均能与Q235钢基体实现良好的冶金结合;堆焊层的组织由灰黑色基体组织和白色硬质相组成,基体组织主要为马氏体和残余奥氏体,白色的硬质相主要为初生的M7C3型碳化物、共晶碳化物以及Cr23C6;随着铌质量分数从0增加至5%,堆焊层组织逐渐细化,硬质相数量逐渐增多,且分布得更加均匀,堆焊层的硬度先升后降,磨损量先降后升;当铌质量分数为3%时,堆焊层硬度最高,为63 HRC,磨损量最小,为5.5mg,磨损表面的划痕最浅,且不连续,仅有少量斑点状凹坑,磨损程度最轻。     

CeO2添加量对铁基粉末冶金材料表面渗硼层组织与摩擦磨损性能的影响

在渗硼剂中添加CeO₂,采用固体粉末渗硼法对Fe-2%Cu-0.4%C铁基粉末冶金材料进行950℃×5 h渗硼处理,研究了CeO₂添加量(0,2%,4%,质量分数)对渗硼层显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同CeO₂添加量下的渗硼层均形成单一Fe₂B相;随着CeO₂添加量的增加,渗硼层的表面粗糙度增大,厚度、硬度及耐磨性能呈先增大后减小趋势;当CeO₂添加质量分数为2%时,渗硼层的厚度和硬度均最大,分别约为144μm和58.0 HRC,此时渗硼层的表面完整性相对较好,磨损量最小,约为0.008 g,耐磨性能最佳。     

氧化石墨烯质量浓度对超临界镍基石墨烯复合电铸层性能的影响

分别在超临界条件和普通条件下制备了镍基石墨烯复合电铸层,研究了两种制备条件和氧化石墨烯(GO)质量浓度对复合电铸层显微组织、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与普通条件下的相比,超临界条件下复合电铸层的显微组织致密,表面粗糙度低,镍(111)和(220)晶面择优度降低而(220)晶面择优度增大,硬度和耐磨性提高;在超临界条件下,随着GO质量浓度的增加,复合电铸层的显微硬度、耐磨性及石墨烯纳米薄片嵌入量均呈现出先升后降的变化趋势,当GO质量浓度为0.20g·L~(-1)时,复合电铸层中的石墨烯含量最多,显微硬度最大,为768HV,耐磨性最好。     

微米和纳米Cr_3C_2对Co40合金等离子堆焊层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面分别制备了Co40合金堆焊层以及分别添加30%(质量分数)微米和纳米Cr3C2的Co40合金(Cr3C2/Co)复合堆焊层,对比研究了添加微米和纳米Cr3C2对Co40合金堆焊层组织与磨损性能的影响。结果表明:Co40合金堆焊层的组织主要为发达柱状晶及其间的网状共晶;微米Cr3C2/Co复合堆焊层中的柱状晶明显被打断、碎化,生长方向性减弱,且其组织更加均匀和细小;纳米Cr3C2/Co复合堆焊层的结晶方式则由亚共晶转变为共晶,其组织主要由共晶组织组成,且进一步细化和均匀化;与Co40合金堆焊层相比,微米Cr3C2/Co复合堆焊层的硬度和耐磨性分别提高了37%和29%,而纳米Cr3C2/Co复合堆焊层的硬度和耐磨性则分别提高了50%和55%。     

纳米Cr_3C_2颗粒含量对等离子堆焊Co40合金层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Q890低碳钢表面制备了不同纳米Cr_3C_2颗粒含量(质量分数分别为0,20%,30%,40%)的Co40合金层,研究了纳米Cr_3C_2颗粒含量对该合金层组织与耐磨性的影响。结果表明:Co40合金层主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加纳米Cr_3C_2颗粒后其组织发生细化,结晶方式由亚共晶结晶转变为过共晶结晶且合金层的硬度和耐磨性均得到了明显提高;当纳米Cr_3C_2颗粒为30%时,合金层的磨损质量损失最小,比未添加Cr_3C_2的减少了55.8%,磨损表面较平整,只存在轻微的犁沟,几乎没有剥落现象。     

两种硬面药芯焊丝堆焊层金属耐磨性的研究

对研制的两种硬面药芯焊丝HDY704、HDY502焊态和焊后热处理堆焊层金属的显微组织及耐磨性能进行了研究,探讨了堆焊层金属的磨损机理。结果表明：合金钢硬面药芯焊丝HDY704和不锈钢硬面药芯焊丝HDY502堆焊层金属的显微组织均为马氏体加少量残余奥氏体;焊后热处理均能提高其耐磨性能;热处理后HDY502堆焊层金属有弥散碳化物析出使硬度增加近10HRC,而HDY704堆焊层金属的硬度不变;堆焊层金属的磨损机理为沙粒在压力作用下被压入基体中沿运动方向的切削破坏。     

硼对铁基合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响

通过在铁基合金粉块中添加适量的硼,研究了硼对该合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响。结果表明:在合金粉块中加入硼可以有效改善堆焊层的成形性,当硼质量分数在4.01%～4.95%时堆焊层的成形性较好;添加适量的硼可以细化合金的硬质相颗粒,增加硬质相数量,提高其显微硬度,从而提高堆焊层的耐磨性,硼质量分数为4.01%时堆焊层的耐磨性较好。     

SiC含量对激光熔覆原位合成WC增强铁基合金涂层组织与性能的影响

以不同SiC含量(质量分数为0~12%)的合金混合粉为预置粉体,采用激光熔覆法在45钢表面原位合成了WC颗粒增强铁基合金涂层,研究了SiC含量对涂层组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:随着混合粉中SiC的质量分数增加,涂层中WC的含量与尺寸逐渐增加,贫碳相Fe_3W_3C的含量与尺寸先增加后减小,涂层的硬度与耐磨性先增加后减小;当SiC的质量分数为8%时,涂层的硬度与耐磨性都达到最大值,其硬度为59HRC,相对耐磨性约为基体的24倍。     

Cr13不锈钢CMT堆焊金属表面高压滚压层结构与性能研究

采用冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)(ER309L氩弧焊丝φ2.5 mm)焊接方法对Cr13不锈钢进行堆焊,为改善补焊工艺中堆焊金属的组织以及性能的不均匀性,对堆焊金属进行表面高压滚压塑性变形处理。滚压压力为12 k N,滚压时间为15 min,6个滚针(GCr15,φ8 mm×10 mm)等角分布,滚针旋转速率为2 r/min。之后借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对其显微组织、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,堆焊金属经表面滚压后,晶粒均明显细化且存在一定厚度的高压滚压层和过渡层。高压滚压层的平均显微硬度为403.62 HV,原始堆焊金属的平均显微硬度为287.83 HV。高压滚压层的摩擦特性更为稳定且磨损量更小,但耐蚀性变差。高压滚压后组织和性能的不均匀性得到改善。     

NiCrAlY合金粉添加量对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层组织及性能的影响

在WC-10Co4Cr金属陶瓷粉中添加不同质量分数(0,6.5%,10.0%,20.0%)NiCrAlY合金粉,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备NiCrAlY/WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,研究了合金粉添加量对涂层显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同合金粉添加量下所得涂层的显微组织均主要由WC相组成;随着合金粉添加量的增加,涂层中的镍和Ni3Al相含量增多,孔隙率和硬度下降,耐腐蚀性能先增后降;当合金粉质量分数为6.5%时,涂层的硬度分布最均匀,耐腐蚀性能最好。     

铌对镍基合金激光熔敷层组织和显微硬度的影响

采用激光熔敷技术在42CrMo钢基体上制备了不同铌含量的镍基合金熔敷层,研究了铌含量对熔敷层显微组织、物相组成、显微硬度的影响。结果表明:在镍基合金熔敷层与基体结合处、熔敷层中部、熔敷层表面的组织分别为平面晶、树枝晶、粒状等轴晶组织;随着铌含量的增加,熔敷层组织逐渐由γ-Ni奥氏体、CrB、M7C3和M23C6以及Ni31Si12相转变为由γ-Ni枝晶、枝晶间共晶、NbC小颗粒和少量CrBC4等;当铌质量分数达到10%时,组织明显细化;熔敷层的显微硬度随着铌含量的增加而增大,当铌质量分数达到10%时,显微硬度最高,达到约550HV0.2,约为不含铌镍基合金熔敷层的两倍。     

纯铜表面CNTs/Cu激光熔覆层的组织和性能

在纯铜表面预置由质量分数为0.1%~0.5%碳纳米管与铜粉组成的混合粉,然后采用激光熔覆技术制备了CNTs/Cu激光熔覆层,对熔覆层的微观组织、显微硬度、耐磨性能和电导率进行了研究。结果表明:激光熔覆层的组织均匀致密,熔覆层中的物相有Cu相和C相;当CNTs质量分数为0.5%时,熔覆层的硬度可达168 HV0.05,为铜基体的2.3倍,其耐磨性是纯铜的3.5倍;激光熔覆试样的电导率可达纯铜的70%,且其电导率与CNTs含量的关系不大。     

火焰喷焊和等离子堆焊制备Ni60及Ni60-WC涂层的组织与性能

采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了Ni60与Ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:Ni60与Ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。     

45钢激光熔覆镍基WC合金的组织与性能研究

利用激光在45钢表面制备了复合粉末Ni60A+35WC-Ni(WC质量分数35%)的熔覆层和Ni60A+50WC-Co(WC质量分数50%)的熔覆层。观察研究了不同WC含量对熔覆层的宏观外貌、显微组织及横截面硬度的影响。结果表明,在45钢表面激光熔覆镍基WC合金对其显微硬度和耐磨性都有很大提升,能够极大改善基材表面性能。随着WC含量由35%提高到50%,熔覆层显微硬度和耐磨性能明显提升的同时,其宏观质量却变差。     

TiC颗粒对铁-碳-铬-硅合金堆焊层显微组织及耐磨性的影响

用埋弧焊制备铁-碳-铬-硅合金堆焊层,通过显微组织观察、硬度测试和耐磨性能试验等方法研究了外加TiC颗粒含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明:不同TiC含量的铁-碳-铬-硅合金堆焊层基体组织均为α-Fe,随TiC含量增加,初生M7C3颗粒尺寸从40~80μm逐渐减小至15~25μm,颗粒数量增多,分布弥散,且出现了TiC2和TiC等增强相;弥散密集分布的M7C3颗粒有利于堆焊合金层表面均匀磨损,避免因粗大脆性共晶优先磨损引起的过早失效,显著改善了耐磨性;该合金堆焊层的耐磨性随TiC含量的增加先增强,接着减弱,然后再增强,其主要磨损机理由微观断裂转变为微切削。     

不同铬含量铁基粉末烧结锻造钢的显微组织与性能

通过添加铬铁合金粉的形式将铬元素引入到Fe-Ni-Mo预合金粉中,经冷压烧结、热锻、淬火、回火等工序制备得到含有不同质量分数(0,0.35%,0.55%,1.00%,1.50%)铬的铁基粉末烧结锻造钢,研究了此钢的显微组织、密度、力学性能和耐磨性能。结果表明:冷压烧结钢的组织为铁素体+珠光体,经冷压烧结、热锻和淬火后的组织为马氏体,再经回火后的组织为回火索氏体,当铬质量分数0.55%时,试验钢组织的均匀性最好;烧结锻造钢的硬度、密度、抗拉强度和伸长率均大幅度高于冷压烧结钢的,磨损率降低;当铬质量分数为0.55%时,烧结锻造钢具有最佳的综合性能,密度为7.74g·cm~(-3),硬度为712HV,抗拉强度为1 310MPa,伸长率为5.98%,磨损率为7.01×10~(-13) m~3·N~(-1)·m~(-1);其拉伸断口具有韧窝特征,但宏观断裂形式为脆性断裂,磨损机制主要为剥层磨损和磨粒磨损。     

堆焊工艺对多元复合强化高锰钢焊丝堆焊层性能的影响

以直径为5 mm的多元复合强化高锰钢焊丝的堆焊为研究对象,探讨了合金焊丝堆焊电流、堆焊速度对堆焊层硬度和磨损性能的影响,结果表明:堆焊电流选择在180~200 A、堆焊速度为12 cm/min时,堆焊层的硬度和耐磨性能均达到最佳。     

Stellite-6+VC混合粉末激光熔覆性能的研究

小功率脉冲激光下飞机叶片的强化是现在急需解决的问题,本试验通过采用光纤传输300 W Nd:YAG脉冲激光熔覆系统,在低碳钢(SM400B)上熔覆Co基合金(Stellite-6)和碳化钒(VC)混合粉末(VC的质量分数变化范围为0~100%),并对熔覆层的性能进行了研究,从而探究小功率脉冲激光下飞机叶片强化的工艺。试验结果表明,随着VC质量分数的增加,熔覆层组织由亚共晶组织转变为过共晶组织。当VC质量分数小于80%时,熔覆层硬度、裂纹敏感性及耐磨性能随VC增加而增加;当VC质量分数大于80%时,由于母材的稀释作用,熔覆层硬度、裂纹敏感性及耐磨性能随VC增加而降低。试验表明,使用Co基合金(Stellite-6)和碳化钒(VC)混合粉末可以形成耐磨性好、硬度高,裂纹敏感性低的熔覆层,对飞机叶片产生较好的强化效果。     

添加不同固体润滑剂铁基合金激光熔覆涂层的干滑动摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在CL60车轮钢表面分别制备不同含量WS₂(质量分数0～8.0%)和CaF₂(质量分数5.0%)固体润滑剂以及不同含量h-BN(质量分数0～2.0%)和CaF₂(质量分数0～2.0%)固体润滑剂的铁基合金涂层,对比研究了添加不同固体润滑剂铁基合金涂层的显微组织以及干滑动摩擦磨损行为和磨损机制。结果表明：所有涂层均主要由树枝晶和共晶组织组成,表面硬度均达到约800 HV,约为CL60钢的2倍。随着WS₂含量的增加,WS₂+CaF₂/铁基合金涂层的摩擦因数降低,磨损质量损失先降低后基本稳定,当WS₂质量分数为6.0%时,磨损质量损失最低,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比降低了26.7%,此时孔隙最少,磨损表面损伤轻微,磨损机制为磨粒磨损。随着h-BN含量的增加以及CaF₂含量的降低,h-BN+CaF₂/铁基合金涂层的摩擦因数与磨损质量损失均先降后增,且当CaF₂     

铁基高铬合金激光熔覆层和堆焊层的组织性能对比

对铁基高铬耐磨合金激光熔覆层和堆焊层的表面成形性、显微组织、硬度、磨损性能、磨损形貌等进行了对比分析.结果表明:激光熔覆层比堆焊层的表面成形好,试样变形小,显微组织均匀细小,稀释率小,平均显微硬度高300 HV左右;回火后耐磨性好,相同条件下磨损质量小50%以上.