发动机活塞用ZL109铝合金表面等离子喷涂镍基合金涂层的耐磨性能

采用等离子喷涂技术在发动机活塞用ZL109铝合金表面制备Ni60CuMo合金涂层,研究了涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度以及不同条件下的耐磨性能。结果表明：涂层由富铬区和富镍区交替重叠构成,与基体间的结合方式为机械结合;涂层的孔隙率为2.48%,平均显微硬度为792.91 HV,约为基体的6倍以上;随试验温度由25℃升高至450℃,涂层的摩擦因数和磨损质量损失均降低,450℃油润滑下涂层的平均摩擦因数为0.037,磨损质量损失为7.35 mg,仅为基体的1/4左右;随试验温度的升高,干摩擦下涂层的磨损机制由剥落失效转变为氧化磨损与黏着磨损,油润滑下由磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损,最后转变为黏着磨损。     

激光熔覆Ni60和Co-Cr-W合金层的高温磨损特性研究

在4Cr14NiW2Mo耐热合金钢表面熔覆Ni60和Co-Cr-W合金粉末，获得具有良好冶金结合和组织致密的熔覆层。在不同温度条件下（室温、250℃和420℃），对Ni60和Co-Cr—W熔覆层及其基体材料进行了摩擦磨损试验。研究结果表明：Co-Cr-W熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损、剥层和氧化磨损的共同作用，其摩擦因数随温度的升高而降低；对于Ni60熔覆层，其摩擦因数几乎不受温度的影响，其磨损机制表现为磨粒磨损。在高温条件下，Ni60熔覆层比Co-Cr-W合金熔覆层具有更优良的高温摩擦磨损性能。     

制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明：在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm³,小于原始制动盘(10.011 mm³),耐磨性能得到提高。     

SiC增强Ni35合金激光熔覆层的组织和性能

在45钢表面、不同激光功率(1000～1400 W)和扫描速度(6～10 mm·s-1)下激光熔覆质量分数20％SiC增强Ni35合金熔覆层,根据熔覆层宏观形貌确定最佳工艺参数,研究了最佳参数下熔覆层的组织和性能.结果表明:该激光熔覆层的最佳工艺参数为激光功率1000 W、扫描速度8 mm·s-1,该参数下熔覆层的组织为树枝晶和等轴晶,物相包括SiC、Ni4 B3、CrB、Ni2 Si和FeSi等硬质相;熔覆层的硬度约为45钢基体的3.5倍,在熔覆过程中激光淬火作用下热影响区的硬度高于基体的;熔覆层的磨损质量损失均明显小于基体的,且磨损质量损失随磨损时间延长的增幅较小,说明熔覆层耐磨性能较好;熔覆层磨损60 min时的磨损方式主要为黏着磨损,磨损120 min时为磨粒磨损.     

激光熔覆对轮轨材料摩擦磨损性能的影响

利用CO 2激光器分别在车轮和钢轨材料表面熔覆一层钴基合金粉,分析熔覆层的微观组织结构和显微硬度,利用MMS 2A摩擦磨损试验机研究轮轨材料激光熔覆钴基合金粉前后的摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆可获得厚度1 mm左右无气孔、裂纹且与基体冶金结合的优质激光熔覆层,熔覆层组织主要由γ Co、Cr 23 C6等相构成,熔覆区主要有平面晶区、胞状晶区、树枝晶区;车轮和钢轨熔覆层的显微硬度分别比基体提高了43%和45%,激光熔覆后的轮轨摩擦磨损性能明显优于轮轨基体,耐磨性能比轮轨基体提高约4倍,激光熔覆后轮轨的磨损机制主要表现为磨粒磨损.     

激光熔覆Fe-Ti-V-C合金微观组织与磨损性能

采用激光熔覆技术在20G基体上制备五组不同Ti质量分数的Fe-Ti-V-C系合金,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨料磨损试验机等仪器对各熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性进行测试和分析。试验结果表明:五组合金熔覆层基体组织均由铁素体和马氏体构成;随着熔覆层中Ti质量分数的增加,针状马氏体基体组织转变为板条马氏体;初生(Ti,V)C的形态由树枝状和花瓣状向颗粒状转变,同时碳化物(Ti,V)C的数量逐渐增多,当Ti质量分数为14.7%时,碳化物的数量达到最高值。熔覆层截面显微硬度梯度分布合理,表层硬度达到700~950 HV0.2。湿砂磨粒磨损试验表明:适量Ti显著提高了熔覆层的耐磨性,熔覆层中随着Ti质量分数的提高,耐磨性先降低后提高,当Ti质量分数为14.7%时,大量颗粒状(Ti,V)C均匀弥散分布在铁素体及板条马氏体基体上,使得熔覆层具有最佳的耐磨性。     

高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究

高速列车制动盘制动时的高温摩擦磨损是导致制动盘失效的原因之一,针对高速列车制动材料,设计了4种不同温度梯度(25℃、200℃、400℃、600℃)的摩擦磨损试验。以制动闸片材料作为销试样、制动盘材料做为盘试样,进行销-盘式摩擦磨损试验。结果表明:25℃和400℃条件下都具有较高的摩擦系数,但是两种温度下的磨损类型不同;25℃条件下盘试样的磨损量和表面粗糙度均最大,以磨粒磨损为主,盘表面有明显犁沟现象;200℃条件盘试样表面平整,摩擦系数和失重量均最小,摩擦面有部分片状石墨起到润滑作用;600℃盘试样出现负磨损,氧化磨损和黏着磨损同时存在。     

一种非真空熔结镍基合金粉末覆层的显微组织与磨损性能

为了研究一种新型镍基(NiCrWRE)合金粉末材料在非真空无保护气体状态下直接在高温(1250℃)炉中熔结在金属工件表面的工艺,对其熔覆层的显微组织以及磨损性能、维氏硬度分布等进行了分析.结果表明:该合金粉末与基体金属形成了冶金结合,熔覆层中分布着均匀细小的棒状、块状、小颗粒硬质相;熔结良好的NiCrWRE合金覆层硬度分布均匀,相同条件下其磨损质量损失是常用1Cr18Ni12Mo2Ti合金的1/8,并且磨损表面纹理细小、平整、光洁,犁沟少,无塑性变形现象.     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

钕加入量对Cr12MoV模具钢表面激光熔覆镍基合金层组织和性能的影响

采用CO2横流激光器通过预置粉末方式,在Cr12MoV模具钢表面熔覆了添加稀土钕元素的镍基合金熔覆层;通过X射线衍射仪、扫描电镜、显微维氏硬度仪、摩擦磨损试验机等研究了稀土钕元素的添加量对镍基合金熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:加入1.5%钕(质量分数,下同)的熔覆层中枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,耐磨性能得到明显改善;加入2.5%钕的熔覆层组织更加致密,并且表现出最优的摩擦磨损性能;加入3.5%钕的熔覆层中出现组织变大的趋势,粗大硬质相颗粒增多,并且有气孔产生,熔覆层性能下降明显。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

采煤机滑靴等离子熔覆高铬铁基合金的摩擦学性能

采煤机导向滑靴工作环境恶劣,受力复杂,导致其经常因为磨损和开裂而失效。为提高采煤机导向滑靴耐磨性,采用等离子熔覆技术在调质45#钢基材表面熔覆一层高铬铁基合金,在保持基体良好的综合机械性能的情况下,得到具有高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀的高铬铁基合金熔覆层,既节省了合金材料的使用,又满足了煤矿复杂条件下对采煤机滑靴材料性能的要求。高铬铁基合金熔覆层在高载下具有较低的摩擦因数,可降低设备运转时的能量耗损;抗黏着磨损和磨粒磨损能力较强,可提高滑靴的使用寿命。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

NAK80模具钢表面激光熔覆钴基合金涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆方法在NAK80模具钢表面制备钴基合金熔覆层,用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的显微组织,通过干滑动摩擦试验研究了熔覆层的摩擦磨损性能,分析了其磨损机制,并用三维表面形貌仪观察磨损试样的表面形貌。结果表明:熔覆层的主要组成相为Cr23C6、Co3Mo2Si、MoC、FeCr和γ-Co;熔覆层由涂层与基体界面处的平面晶区、涂层中部的胞状树枝晶区和表层的网状等轴晶粒区组成;经激光熔覆处理后的NAK80模具钢表面硬度和耐磨性得到了显著改善,与NAK80模具钢相比,熔覆层表面的平均摩擦因数降低了约34%,比磨损率下降了约91.3%;熔覆层的磨损机制为粘着磨损和轻微的显微切削。     

铝合金表面添加La_2O_3激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量La2O3,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织和能谱分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,在铝合金表面激光熔覆处理时添加适量La2O3获得的Ni基WC金属陶瓷增强涂层无裂纹,组织细小,致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

钽对激光熔覆镍基涂层的裂纹敏感性及力学性能的影响

研究钽(Ta)元素对激光熔覆Ni60镍基涂层的显微组织、裂纹敏感性、硬度和耐磨粒磨损性能的影响。扫描电镜结果显示镍基涂层的裂纹多为沿粗大硬质相晶界开裂,具有典型的热裂纹特征。镍基涂层中加入Ta后,TaC颗粒首先在熔池中形核长大,抑制了M7C3碳化物长大。随着Ta质量分数的增加,涂层表面裂纹的数量和长度明显减少,这得益于初生M7C3碳化物颗粒的细化以及涂层韧性的增加。加入Ta后,尽管涂层硬度有所下降,但是磨粒磨损试验结果显示涂层耐磨粒磨损性能比纯Ni60镍基粉末大幅提高,原因如下:Ta通过固溶强化γ-Ni基体相提高其支撑硬质相的能力;Ta减小M7C3碳化物的高宽比,降低碳化物的脆裂性;此外,原位生成的细小TaC颗粒在摩擦过程中不易脱落,更好地抵御磨粒对材料的切削。     

灰铸铁表面Ni60A镍基合金感应熔覆层在H2SO4溶液中的腐蚀行为

用多步感应熔覆法在HT300灰铸铁表面制备Ni60A镍基合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成及其在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层主要由γ-Ni以及Ni_3Si、Cr_(1.12)Ni_(2.88)、Ni_3B、Cr_(15.58)Fe_(7.42)C_6等物相组成;熔覆层的电化学腐蚀存在钝化过程,自腐蚀电流密度和腐蚀速率远低于灰铸铁的,熔覆层/H_2SO_4溶液腐蚀体系的总阻抗值更高;在H_2SO_4溶液中熔覆层表面生成了具有钝化效果的Ni_2O_3,显著提高了其耐腐蚀性能。     

高硫合金钢/N80钢在水介质中的摩擦性能学研究

利用MG-200型摩擦磨损试验机研究了高硫合金钢(HS钢)和N80钢的摩擦学性能,用XJP-3A光学显微镜分析了其显微组织及试样磨损后表面形貌,用HV-1000A型显微维氏硬度计分析了其磨损前后的表面硬度.结果表明,HS钢的平均摩擦因数较低,摩擦因数随着时间呈波动特性,并逐渐趋于稳定;HS钢中硫化物致密均匀地呈球状、棒状及网络状向基体延伸,基体为细层片状珠光体加少量马氏体;HS钢表现为微磨粒磨损及轻微的黏着磨损,N80钢呈现机械抛光磨损特征,且两摩擦面上均有黑色物质附着;HS钢在磨损过程中发生轻微的表面加工硬化.     

FV520B激光熔覆FeCr合金的性能分析

FV520B是离心式压缩机叶轮的常用材料,叶轮服役过程中经常出现磨损、腐蚀等损伤形式。为了实现对损伤叶轮的再制造,在FV520B板材上激光熔覆Fe Cr合金粉末,并对激光熔覆层和FV520B基体进行了显微硬度实验测试、微观组织观察、耐腐蚀试验和抗摩擦磨损实验来分析激光熔覆前后材料的性能变化。实验结果表明:激光熔覆层的显微组织比FV520B基体更加均匀、致密,因此显微硬度更高。激光熔覆层和FV520B基体的显微硬度分别为620.37HV和366.6HV,激光熔覆层比FV520B基体硬度平均高1.7倍;通过极化曲线分析测得了激光熔覆层和FV520B基体的Tafel曲线,并用Tafel曲线外推法测试了熔覆层和基体的腐蚀速度;激光熔覆层的硬度比基体要高,在摩擦磨损试验中达到稳定磨合期的时间比FV520B基体要长且稳定摩擦因数比基体要高,熔覆层和基体的稳定摩擦系数分别为0.78和0.65。