激光原位合成TiC-TiB2/Fe复合涂层及其抗氧化性研究

为了提高材料的高温抗氧化性,采用激光原位合成的方法制备了TiC-TiB2/Fe复合涂层,并进行了理论分析和实验验证,取得了复合涂层的相组成、显微组织及抗氧化性能数据。结果表明,涂层物相主要由-Fe,TiC,TiB2和 (Fe,Cr)7C3等组成,细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上。经600℃恒温氧化60h后,TiC-TiB2/Fe复合涂层表面形成了连续致密的氧化膜,其主要由细小的Fe2O3,FeCr2O4,(Cr,Fe)2O3、金红石型TiO2以及Al2O3等球状颗粒组成,颗粒排列紧密,各氧化物形成热力学条件是满足的。复合涂层在600℃的恒温氧化动力学曲线呈抛物线型,在最初的10h内氧化增重速度较快,之后曲线趋于平缓。60h后其增重仅为0.75mg/cm2,抗氧化性能约是半钢的15倍。此研究结果对提高材料高温抗氧化性有一定的指导意义。     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2增强钴基复合涂层的研究

为了提高零件表面强度和耐磨性,以TiO2,Al,B4C和KF-Co50合金粉末为原料,利用激光熔覆技术,采用预置粉末法,在Q235钢基体表面原位合成了TiC-TiB2增强Co基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层的组织和物相进行了分析,并对熔覆层的显微硬度及耐磨性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基材呈现良好的冶金结合,组织致密,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层的主要组成相有γ-Co,TiC,TiB2,Cr23C6等;熔覆层平均显微硬度达770HV0.2,耐磨性能优异。这一结果对提高零件使用寿命具有积极意义。     

激光熔覆原位合成TiC-Cr7C3-Ti-Ni金属复合材料涂层

利用激光熔覆工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备出原位自生TiC-Cr7C3-Ti-Ni金属复合陶瓷涂层,以改善材料表面的综合性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量分散仪(EDS)、电子探针显微分析仪(EPMA)等手段对复合涂层微观组织结构进行研究。结果表明,复合涂层主要由-βTi,-γNi固溶体及分布于晶间的Ti/TiC或Ti/Cr7C3共晶组成;晶内为贫Ni,C的-βTi固溶体组织,晶间为富Ti,C的Ti/TiC和Ti/Cr7C3共晶组织;随着复合涂层成分的变化,激光熔覆原位合成物的量发生相应的变化,涂层熔区内晶体生长形态从网络状晶向树枝晶、等轴晶过渡;复合涂层显微硬度值较基体有显著提高。     

功率对YT刀具激光熔覆TiB2/TiN涂层耐磨性的影响

为了提高YT刀具钢的耐磨性能,选择激光熔覆技术在其表面制备TiB₂/TiN涂层,并通过试验测试手段研究功率参数对微观组织及耐磨性的影响。研究结果表明,制得TiB₂/TiN涂层涂层形成了致密结构,涂层跟基体间达到了紧密结合状态。逐渐增大功率后,涂层厚度也随之提高,在涂层表面区域形成许多小尺寸凸起结构,观察到明显的边界层。TiB₂/TiN涂层沉积速率随功率提高呈现线性增长,从2.63 nm/min增大到6.64 nm/min,涂层硬度持续升高。h-BN组织和纳米晶TiB₂间共同构成了纳米复合结构,晶界处形成了较高内聚能,获得明显的晶界强化效果。提高功率后,TiB₂/TiN涂层摩擦因数先增大后降低,涂层磨损率先升高再下降。功率为2.0 kW时,涂层获得了最大摩擦因数0.79和最大磨损率4.75×10^-6 mm³/(N·mm)。该研究对提高YT刀具的耐磨性能和使用寿命具有很好的理论指导意义。     

激光原位制备高体积分数与长径比的TiB短纤维与TiB_2~P增强钛基复合涂层

采用Ti+TiB2P、粗TiB2P与细TiB2P分别作为预置层,运用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面原位合成TiB短纤维增强钛基复合涂层,并通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析TiB短纤维的体积分数与长径比。结果表明,涂层主要由TiB短纤维和TiB2P组成。当采用Ti+TiB2P作为预置层时,涂层中TiB短纤维的长径比随着Ti含量的增加而减小;当采用粗TiB2P作为预置层时,涂层中较难形成较大体积分数的TiB短纤维;当采用细TiB2P作为预置层时,涂层中可同时形成较高体积分数与较大长径比的TiB短纤维。结合涂层中TiB短纤维的变化规律,探讨了形成机理。     

钛基梯度功能耐磨涂层激光制备

为改进钛合金的耐磨性能,开发在高温环境、大温度落差条件下使用具有热应力缓和功能的新型涂层,应用激光技术在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层,分析了梯度层宏观形貌和微观组织,并测试了各主要元素梯度变化规律.结果表明,梯度层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合线区宽度10～20μm.随着氧化铬含量的改变,各梯度层微观组织均发生变化.各层之间过渡缓和自然,平行间距均为0.3mm.第一层以等轴晶为主,第二层绝大多数为细化的球状、块状颗粒和少部分树枝状晶粒,第三层以枝晶为主.各元素SEM线扫描分布规律和理论设定规律总体趋势一致,符合梯度规律变化的理论要求.     

激光原位碳化铬-镍基复合涂层的组织特征

为了制备陶瓷增强镍基复合涂层,采用激光熔覆技术在45#钢表面原位合成了碳化铬-镍基复合涂层,研究了涂层的显微组织、相结构特征及显微硬度。碳化铬陶瓷的形状主要有四边形（菱形）、六边形和不规则块状;四边形碳化铬为Cr3C2,六边形碳化铬为Cr7C3,不规则块状碳化铬成分不确定,可能为Cr3C2或Cr7C3;涂层的平均显微硬度达到基体的3.5倍;涂层具有较高的硬度和致密的组织。结果表明,涂层主要由Cr-Ni-Fe-C,C,Cr7C3和Cr3C2四相组成,显微组织均匀致密,与基体呈良好的冶金结合。该研究对激光原位碳化铬-镍基复合涂层的理论研究和实际应用是有一定帮助的。     

激光熔覆制备SiC/Ni基复合涂层及其耐冲蚀性能

采用激光熔覆技术在45#钢表面分别制备了Ni60A涂层及SiC/Ni60A复合涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对涂层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,在激光作用下,SiC由于具有较小的生成热容易溶解在合金涂层中。熔覆层的物相主要由γ(Ni-Cr-Fe)固溶体及Fe7C3,Fe0.79C0.12Si0.09等化合物组成。在固溶强化、第二相强化及细晶强化的共同作用下,SiC/Ni60A涂层的抗冲蚀性能显著提高,涂层的显微硬度也明显增加。     

H13钢表面激光原位自生TiC颗粒增强复合涂层的微观结构和摩擦磨损性能

利用6kW横流CO2激光器在H13钢基材表面原位合成了以TiC颗粒为增强相的复合熔覆层。借助X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成,结合光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的微观组织,运用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2.44:1时,熔覆层的主要物相为碳化物TiC、Cr7C3和Fe-Cr固溶体。随着预置层中Ti含量的减少,即当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:1时,熔覆层中Cr7C3相增多,而当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33时,熔覆层中则出现(Cr,Fe)7C3相。SEM和EDS分析显示,TiC增强相随激光功率密度的增大由球状向薄层状转变。当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33,激光功率密度为24.38kW·cm-2时,涂层表面宏观质量良好,无气孔裂纹缺陷,涂层截面平均显微硬度达到931.9HV0.2,约为基材的2.21倍,最低磨损失重仅为基材的27.2%。     

激光熔覆原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在45#钢表面制备出原位牛成TiC-ZrC颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,在适当的工艺条件下,原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层形貌良好,涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为先共晶析出的TiC-ZrC颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31300)和良好的耐磨性,与纯Ni60熔覆层相比,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/4.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量TiC-ZrC复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀弥散分布.     

激光熔凝NiAl/纳米Al2O3化学复合镀层抗高温氧化性能

采用大功率连续横流CO2激光对化学复合镀NiAl/纳米Al2O3复合镀层进行激光熔凝处理,并对熔凝层的抗高温氧化性能进行研究。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分别对高温氧化前后的表面形貌、物相组织和元素组成进行表征分析。与复合镀层和基体试样相比,激光熔凝后表面抗高温氧化性能明显提高,这一方面与激光熔凝镀层中的金属间化合物NiAl2O4、Ni0.77AlFe0.23在800℃时具有良好的抗高温氧化性有关,另一方面是由于激光熔凝后镀层表面形成了连续致密的氧化膜。     

激光熔覆制备原位自生增强颗粒复合涂层

采用高能束横流HL-5000型CO2激光器在铸钢表面熔覆了含有碳氮化钛增强粒子的铁基熔覆层。利用X射线衍射(XRD)和能谱EDAX对熔覆层进行了分析, 并采用光学显微硬度计对熔覆层的硬度进行了测试。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对激光熔覆层的微观组织进行了研究。结果表明: Ti(C0.3N0.7)可以通过原位反应合成, 新的颗粒状强化相Ti(C0.3N0.7)的形貌特征多呈不规则形状, 弥散分布在熔覆层基体中。熔覆层与母材形成良好的冶金结合, 熔覆层内为方向性强的胞状树枝晶, 晶粒细小。熔覆层的显微硬度HV0.3达到730～850。     

强碳化物形成元素在激光原位合成颗粒增强涂层中的作用

不同的强碳化物形成元素对激光制备原位合成颗粒增强复合涂层具有不同的作用。向激光合金化或激光熔覆形成的高碳当量熔池中添加能与碳形成间隙相的某些强碳化物形成元素，有利于获得与基材冶金结合的、具有原位合成特征的复合碳化物颗粒增强的高耐磨复合涂层，并且它们对于增强颗粒的形核与生长发挥着各自不同的作用，其中Ti是最重要的形核元素。最终确定了强碳化物形成元素(Ti+Zr+Mo+WC)复合添加的优化方案。采用优化方案在钢和铸铁表面制备出激光原位合成颗粒增强复合涂层。这种涂层在工业生产中表现出优异的摩擦学特性，而这种技术思路在镍基表面也得到了实现。     

原位生成NbC颗粒增强镍基激光熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一。利用该技术,在A3钢表面激光熔覆预置涂层,成功制备出了原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层,并进行了硬度、摩擦性能测试,X射线衍射(XRD)和显微组织分析。扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析结果表明,原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合,熔覆层的组织为先共晶析出的树枝晶(Cr,Fe碳化物相)和原位生成的NbC颗粒相均匀分布在γ(Ni Fe)基体中。硬度测试和摩擦磨损实验表明,激光熔覆原位生成NbC颗粒增强镍基复合涂层平均硬度高达HV0.31200,耐磨性是纯Ni60激光熔覆层的2.5倍。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中形成了大量的、原位生长的NbC颗粒增强相,且均匀分布于基体中。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基激光熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面成功制备出原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基复合涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(Ni)树枝晶,熔覆层中、上部组织为大量先共晶析出的VC-VB-B4C颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(Ni)基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31350)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量VC-VB-B4C复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀分布.     

激光熔覆SiC/不锈钢粉末复合涂层的组织与性能

用 2 k W Nd:YAG激光在 4 0 Cr钢基体上制取了 Si C强化的 Fe基复合材料涂层 ,并对熔覆层进行了显微组织结构和性能测试 .加入的 Si C包括颗粒状和纤维状两种形态 ,通过调整颗粒状Si Cp和纤维状 Si Cf的加入量 ,研究了 Si C在激光熔覆过程中的演变、存在形式及对熔覆层硬度的影响 .结果表明 ,随着加入量的增加 ,熔覆层中未熔 Si C含量增加 ,熔覆层硬度也随之提高 ;对比加入颗粒状和纤维状 Si C的熔覆层的显微硬度表明 ,同含量情况下纤维状 Si C的强化效果更显著 ;造成熔覆层硬度显著提高的原因是未熔 Si C,析出相 Fe Si C的弥散强化和熔入的 Si,C元素引起的固溶强化作用 .     

激光熔覆镍包纳米氧化铝

进行了2Cr13不锈钢表面激光熔覆镍包纳米氧化铝的实验。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散谱仪(EDAX)、显微硬度仪等设备检测了涂层表面、横截面的显微组织和涂层的硬度、耐磨损等性能,分析了加入纳米氧化铝粒子后对涂层组织和性能的影响。研究结果表明,激光熔覆可获得致密的Fe-Ni(Cr)合金和Al2O3粒子复合涂层。其中,纳米氧化铝粒子弥散分布在微细合金晶粒之间,并与合金晶粒一起形成了胞状树枝晶结构。纳米氧化铝粒子的加入增加了基质金属的成核率,起到了细晶强化以及弥散强化的作用,使得复合涂层的机械性能大幅度提高。复合涂层的平均硬度为700HV0.2,比基体提高了1.5倍,耐磨损性能比淬火态基体提高了1.25倍。     

激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及其摩擦学性能研究

在 4 5钢表面激光合金化Si3 N4/石墨复合涂层 ,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究 ,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化。结果表明 :激光合金化Si3 N4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下 ,减小了金属表面的摩擦系数 ,提高了耐磨性和抗粘着的能力 ,整个摩擦过程也很稳定