硬质合金加工刀具的表面涂层及性能研究

采用磁控溅射的方法在硬质合金加工刀具表面制备了AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层,对比分析了3种涂层的表面形貌、涂层厚度、表面粗糙度、硬度、与基体结合力和耐磨性能。结果表明,硬质合金加工刀具的3种涂层表面都可见尺寸不等的显微凹坑与白色颗粒存在,TiAlSiN涂层的厚度相对较小、粗糙度相对较大;3种涂层的显微硬度都明显高于基体,且显微硬度从高至低顺序为：AlCrN>TiAlCrN>TiAlSiN;AlCrN、TiAlSiN和TiAlCrN涂层与基体的结合力分别为44、39和48N。3种涂层试样的摩擦因数都小于基体试样,且相同载荷下的磨损率都明显小于基体试样,磨损率从小至大为AlCrN相似文献   

等离子弧喷焊Mo涂层微观组织结构及摩擦磨损性能研究

本文采用等离子弧喷焊技术,在45钢板材表面喷焊制备了Mo涂层,通过XRD对涂层物相组成进行了检测,利用SEM观察了涂层微观组织形貌,并对涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了检测。研究结果表明,所制备的Mo涂层组织均匀致密,无明显孔洞、裂纹等缺陷,并与45钢基体实现了冶金结合;涂层主要物相为!-Fe固溶体,金属间化合物R-Fe_(63)Mo_3和μ-Fe_7Mo_6相;涂层硬度相对于基体提高了4倍;Mo涂层的相对耐磨性是45钢基体的15倍且摩擦系数降低了19%,磨损表面生成的MoO_3起到了润滑作用。     

45CrNiMoVA钢表面喷涂Mo研究

利用超音速等离子喷涂(SPS)在45Cr Ni Mo VA钢表面制备Mo涂层,借助XRD、SEM、EDS、拉伸试验机、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等手段,研究分析了涂层的显微形貌、结合强度、显微硬度及摩擦磨损性能。结果显示:所制备的涂层均匀致密且无氧化现象,显微硬度相对基体提高了近68%,自结合强度为34 MPa,涂层在重载荷润滑条件下的磨损体积仅为基体的1/3左右,表现出优异的耐磨性能。     

喷涂功率对等离子喷涂TiB2-40Ni涂层显微结构及性能的影响

在304不锈钢表面利用大气等离子喷涂技术制备TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层,研究该涂层在4种不同喷涂功率下组织结构和性能特征。采用扫描电子显微镜分析涂层的微观组织,采用X射线衍射仪表征涂层的物相组成,采用压痕法测定涂层的显微硬度,采用图像统计法测量涂层的孔隙率,并对涂层的常温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,随着喷涂功率的提高,涂层的孔隙率降低;涂层存在TiB_2和Ni两种主要物相;TiB_2-40Ni涂层截面平均显微硬度达到722.28 HV,为不锈钢基体显微硬度222.4 HV的3.24倍;通过摩擦磨损试验发现,该涂层常温下的质量磨损量约为不锈钢基体的1/3,且其摩擦系数稳定性较基体明显提高。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

超音速等离子喷涂法制备PbTiO3涂层的表征

利用超音速等离子喷涂在调质45钢表面制备PbTiO3涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)等手段对所制备涂层的组织形貌和物相成分进行表征与分析;并利用显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:PbTiO3涂层表面为黄黑色,涂层光滑平整,孔隙率为1.5%;涂层为典型的层状结构,基体与PbTiO3涂层间的结合为机械结合,通过多个试样测量其结合强度的平均值为50.875MPa;纳米压痕仪测得涂层的表面硬度为7.858 GPa,弹性模量为139.308 GPa,显微硬度达到648.6HV0.1,涂层具有优良的力学性能;涂层主要成分为PbTiO3相。通过超音速等离子喷涂制备的涂层具有较好的综合性能,为后期在其表面沉积耐磨涂层打下了良好的基础。     

反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织与性能研究

采用工业纯钛粉,利用反应等离子喷涂技术,在45钢表面原位合成TiN复相涂层。利用X射线衍射仪分析了涂层的物相组成,采用扫描电镜观察涂层的组织结构、显微压痕、断口和磨损形貌,采用能谱仪分析压痕微区成分,测试了涂层的显微硬度和耐磨性能。结果表明:复相涂层由TiN、TiN0.3、Ti3O组成;涂层具有典型的层状组织结构,且层与层之间、层与基体之间结合较好;涂层的显微硬度为983~1 254 HV0.1;显微压痕形状清晰、规则,且压痕周围无翘边现象;断口形貌说明涂层具有一定的韧性,为介于陶瓷材料与韧性材料之间的混合断裂机制;涂层在低载荷时耐磨性能最佳。     

热喷涂铁基非晶涂层喷涂工艺及耐磨性能的试验研究

采用超音速火焰喷涂技术在Q 235钢基体上制备致密的铁基非晶涂层,对非晶涂层的喷涂工艺和涂层的耐磨性能进行了研究。采用正交实验方法研究喷涂中煤油量、氧气量、送粉率对涂层性能的影响规律并对比分析涂层孔隙率、硬度和结合强度。采用扫描电子显微镜表征粉末及涂层的结构形貌及摩擦表面形貌,通过X射线衍射仪对涂层的物相和非晶含量进行分析,采用摩擦试验机分析对比涂层与钢基体的耐磨损性能并讨论了失效类型。实验结果表明在最佳工艺参数下涂层孔隙率、洛氏硬度和结合强度分别为0.14%、68.1 HRC、70.7 MPa,无明显裂纹和缺陷。和Q 235钢对比,涂层的摩擦系数更为稳定,磨损量更小,涂层磨损机制为疲劳磨损和粘着磨损并伴随轻微脆性剥落。     

碳钢表面Ni-Cr共渗层的磨损性能研究

采用双层辉光等离子合金化技术在碳钢表面制备Ni-Cr合金层,通过扫描电镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机表征了合金层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损行为。结果表明:双辉等离子镍铬共渗后,碳钢表面形成了有效厚度约12μm的合金层,合金层均匀致密,无孔洞裂纹等缺陷,合金层表面晶粒呈颗粒状,且结聚成团。渗后试样表面显微维氏硬度相对于基体提高了约一倍。合金层具有良好的耐磨性,在常温下的磨损失重相对基体降低了4倍以上。     

大气等离子喷涂WC-12Co涂层的组织结构与性能研究

采用大气等离子喷涂(APS)方法在45钢基体上制备了WC-12Co涂层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌和成分进行了分析;采用显微硬度计和万能试验机分别测定了涂层的显微硬度和结合强度;并用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:WC-12Co涂层组织均匀致密,在喷涂过程中仅少量的WC发生了氧化分解,生成W_2C和Co_3W_3C相。涂层力学性能优异,结合强度平均值为50.63 MPa,涂层表面平均硬度为85.7 HR15N,截面平均显微硬度为1 053.8 HV0.3。相对于304不锈钢,等离子喷涂WC-12Co涂层具有十分优良的耐磨损性能,在室温(25℃)至300℃范围内,WC-12Co涂层的磨损机制为磨粒磨损。     

不同热喷涂工艺制备WC-10Co-4Cr涂层耐磨性能研究

分别利用等离子喷涂(APS)、超音速等离子喷涂(SAPS)和超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,在45#钢基体表面制备WC-10Co-4Cr涂层。分析比较了三种涂层的孔隙率、显微硬度和耐磨性能。结果表明,SAPS和HVOF制备的涂层性能相当,且相结构单一,与粉末相近;与等离子喷涂相比,这两种工艺所制备涂层的致密度和显微硬度更高,耐磨性能更优异。     

Ti_2AlNb基合金等离子渗碳层的组织结构与摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基合金表面渗碳以提高其耐磨性,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等对渗碳层的微观组织、相组成及动态显微硬度进行表征,并采用HT2500型摩擦磨损试验机对其耐磨性进行测试。结果表明,经等离子渗碳后Ti2AlNb基合金可获得厚度约11μm的表面渗碳层,且该层碳元素含量由表及里呈梯度变化。合金渗碳层主要由纯C、TiC及Ti2AlC相组成,表面动态显微硬度达9.61 GPa。渗碳试样的比磨损率仅为基体合金的1.82%,耐磨性能大大提高。     

TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。     

Q235钢表面氩弧熔覆B4C-Ti复合涂层组织与性能的研究

以B4C粉、Ti粉和Fe粉末为原料,采用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备出增强复合涂层。利用扫描电镜,X射线衍射仪,显微硬度仪和摩擦磨损试验机等对复合涂层的组织,相组成,硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明:熔覆层相由α-Fe、颗粒状Ti C和Ti B构成,Ti C颗粒弥散分布在基体上,涂层显微硬度高达700HV0.2,耐磨性能比Q235钢基体提高约6倍。     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

45钢双层辉光等离子渗铌的组织及摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合会化技术对45钢进行表面渗铌处理,用OM、SEM和XRD分析了渗铌层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗铌合金层的显微硬度和表面耐磨性.结果表明,经过离子渗铌处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中铌含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Nb、Fe2Nb、NbC和Nb2C等相.摩擦磨损试验表明,铌的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能.     

Al靶溅射功率对CrAlN涂层组织结构及摩擦性能的影响

为探寻Al靶功率对CrAlN涂层性能的直接影响, 利用直流反应磁控溅射的方法在304不锈钢基体上沉积CrAlN涂层, 并研究不同Al靶功率对CrAlN涂层组织结构与摩擦性能的影响.采用SEM、XRD、AFM、往复摩擦磨损试验机、显微硬度计、三维轮廓仪对试样的物相组成、表面形貌、摩擦磨损性能、硬度和磨痕形貌进行表征.结果表明:随着Al靶功率的增加, CrAlN涂层的晶粒尺寸呈现轻微的先增大后减小的规律, Al靶功率为180 W时的晶粒尺寸最小; 随着Al靶功率的增加, 显微硬度、平均沉积速率呈现先增大后减小的规律而磨痕深度、平均体积磨损率呈现出相反的变化趋势.经综合比较, Al靶功率为150 W时CrAlN涂层的综合性能较优.      

机械合金化制备Ti-Al非晶复合涂层及其性能研究

采用机械合金化技术于TC4(Ti6Al4V)基体表面成功制备出Ti-Al非晶复合涂层。利用XRD、SEM、EDX等检测手段对涂层的物相组成与显微形貌进行分析,并研究了基体与涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,随着球磨时间的增加,涂层的厚度有效增加,组织更加均匀、致密;当球磨时间为6h时,基体表面形成了Ti-Al非晶复合涂层,厚度约185μm,其硬度最大值为HV0.1425,超过基体硬度平均值的两倍;球磨6h所得涂层的摩擦因数有效降低,可使TC4材料的耐磨性显著提高。     

40Cr钢表面高焓等离子喷涂Cr_2O_3涂层的性能

采用SQC-100高焓等离子喷涂设备在启闭机活塞杆用40Cr钢表面制备Cr_2O_3涂层。对Cr_2O_3涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能、电化学性能等进行分析与测试,并分析Cr_2O_3涂层的磨损机理。结果表明:高焓等离子喷涂获得的Cr_2O_3涂层孔隙率为0.81%,平均显微硬度(HV0.2)达1 310.3,结合强度均值为60.6 MPa。摩擦磨损实验表明,Cr_2O_3涂层的质量损失仅为0.001 3 g,基体材料40Cr钢的质量损失为0.101 8 g,涂层的抗摩擦磨损性能为基体材料的78倍,涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。同时,Cr_2O_3涂层的抗电化学腐蚀能力优于基体材料。利用高焓等离子喷涂制备Cr_2O_3涂层具有优良好的应用前景。     

45钢双层辉光等离子渗Nb的组织及摩擦性能研究

 采用双层辉光等离子表面合金化技术对45钢进行表面渗Nb处理,用OM、SEM和XRD分析了渗Nb层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗Nb合金层的显微硬度和表面耐磨性。结果表明：经过离子渗Nb处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中Nb含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Fe3Nb3C,Fe2Nb,NbC和Nb6C5等相。摩擦磨损试验表明：Nb的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能。