磁场调控等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层北大核心

针对等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层存在的WC沉底问题,采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层,研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/WC涂层外加WC颗粒的分布调控问题。采用维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(EDS)表征涂层组织结构和性能。结果表明:未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线附近;在磁场作用下WC颗粒集中分布在涂层中间区域,WC底层距熔合线420μm;有无磁场条件下的硬度值波动状况不同,无磁场时涂层硬度最大值为1400HV,外加磁场时硬度最大值为1450HV。实验中WC颗粒几乎未发生热熔解,颗粒形貌保持完整。磁场细化了涂层组织,促进了硬质相的产生,提升了涂层的硬度。外加磁场解决了WC沉底问题,可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。     

火焰喷焊Ni基涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的研究

以53~150μm的Ni60A、Ni60CuMo、Ni60WC10粉末为原料,采用Castolin SuperJet—S喷焊系统制备各涂层。应用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和摩擦磨损设备分析涂层的微观结构和耐摩擦磨损性能。结果表明,Ni60A、Ni60CuMo、Ni60WC10涂层硬度均较高(HRC57.0),涂层孔隙率低(1.0%),涂层与基体呈冶金结合;各涂层以Ni基固溶体衍射峰为主,Ni60WC10层中出现明显的WC衍射峰;Ni60WC10涂层的耐磨擦磨损性能较Ni60A涂层提高了约2.5倍,较Ni60CuMo涂层提高了约3.5倍。     

硬质颗粒对等离子熔覆碳化钨/多主元合金复合硬面涂层组织与耐磨性能的影响

采用等离子熔覆技术制备分别以铸造WC颗粒和烧结WC-Co球粒为硬质颗粒、以多主元合金为黏结相的2种硬面复合涂层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、摩擦实验等手段,研究不同硬质颗粒对硬面复合涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：FeCrNi/WC-Co复合涂层中M₆C的体积分数为20.1%,低于FeCrNi/WC复合涂层中M₆C的体积分数(28.4%)。烧结WC-Co颗粒的热力学稳定性高,其WC的溶解程度低于铸造WC颗粒,可有效减少脆性M₆C碳化物的析出。FeCrNi/WC-Co复合涂层的耐磨性能优于FeCrNi/WC涂层。FeCrNi/WC-Co涂层中较少的M₆C相可避免涂层因脆性断裂而过早剥落,保证硬质相颗粒的完整性,提升硬面涂层的耐磨性能。     

激光熔覆WC/Ni60B复合涂层在水润滑滑动摩擦环境下的磨损特性

采用激光熔覆技术制备了Ni60B镍基合金涂层以及微米WC、纳米WC和微-纳米WC颗粒增强的Ni60B基复合涂层（分别称为WCm、WCn和WCmn复合涂层）.对制备涂层在Amsler200磨损试验机上进行了不同载荷和滑动距离的水润滑滑动磨损试验.结果表明:WC颗粒的加入显著提高了Ni60B涂层的耐磨性.WCm复合涂层和纳米WCn复合涂层的耐磨性差别不大,但磨损形貌不同.涂层在水润滑环境下的磨损量均远远低于干滑动摩擦,其原因是水膜的支撑或隔离作用降低了涂层与磨轮之间的接触应力,水的冷却作用减少了摩擦热引起的温度升高,降低了涂层摩擦表面的温升和热软化.水润滑摩损条件下,WCm和WCn复合涂层中过饱和W元素发生扩散和聚集.      

Ni/h-BN复合粉末及其涂层的制备与表征

采用水热氢还原法制备了用于可磨耗涂层的镍包六方氮化硼(Ni/h-BN)复合粉末,并使用等离子喷涂制备了相应的涂层.采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射等分析测试手段,对所制备的粉末及涂层的微观结构、形貌及相组成进行了分析表征.结果表明,通过h-BN的预处理活化的过程,可以使镍在其表面制备均匀完整的包覆,所制备的涂层孔隙率约为26%.     

钛表面厚碳化钨涂层研究进展

钛表面制备厚的碳化钨耐磨涂层的方法主要有喷焊、喷涂、激光熔覆3种。火焰喷焊可在钛表面制备2 400μm厚的WC耐磨涂层,涂层性能稳定,与基体为冶金结合;可通过预活化钛合金表面、增加重熔、中温回火等方式改善涂层性能。采用超音速火焰技术喷涂团聚烧结型的WC-Co粉末,可在钛表面制备4 153μm厚的耐磨层,涂层易出现W_2C脆性相、η反应相;通过工艺控制,涂层孔隙率可小于1%。采用激光熔覆可在钛表面制备2 900μm厚的WC耐磨层,涂层与基体虽为冶金结合,但存在裂纹、气孔等缺陷。3种方法均可制备毫米级厚的WC耐磨涂层,这种厚涂层将大大延长设备的使用寿命。     

Cr2AlC/Ni5Al复合涂层组织及性能研究

采用无压烧结的方式制备纯Cr₂AlC(MAX相)粉末,将其作为Ni5Al粉体材料的增强相。采用大气等离子喷涂(APS)制备不同Cr₂AlC含量的Cr₂AlC/Ni5Al自润滑复合涂层,对涂层的组织和性能进行了分析,重点研究了复合涂层的摩擦性能。结果表明：涂层整体致密,各组分间表现出良好的润湿性,Cr₂AlC显著提高了复合涂层硬度。10%Cr₂AlC-Ni5Al的复合涂层具最低的摩擦因数和磨损率,分别为0.45、1.82×10^-5mm³/(N·m),该涂层表面裂纹明显减少,Al₂O₃的自愈合特性起到了很好的保护作用。随着Cr₂AlC含量的增多,涂层孔隙率增加导致了复合涂层摩擦学性能降低。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层微观组织及冲刷磨损性能研究

利用先进的AC-HAVF喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层。研究了其微观组织及耐磨性能。试验结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11、WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2等相组成,未发现W2C以及W相;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约2.5%;WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200~800 nm;涂层具有优异的耐冲蚀磨损性能,其耐磨性较基体有很大的提高。涂层应用于水轮机叶片的修复,三个月汛期使用后涂层良好。     

高效能超音速等离子喷涂制备NiCr-Cr3C2涂层特点

采用高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备了Ni Cr-Cr3C2涂层,并对涂层性能进行了测试。结果表明采用高效能超音速等离子喷涂方法制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结构致密,孔隙率约为1%左右,显微硬度约为986HV0.3,涂层具有明显的双相结构。EDS分析结果认为,涂层由Ni Cr和Cr3C2相交替组成。Ni Cr-Cr3C2涂层的结合强度达到68MPa,与超音速火焰(HVOF)喷涂制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结合强度相近。超音速等离子喷涂Ni Cr-Cr3C2涂层的沉积效率测定结果约为63.8%。     

HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

等离子喷涂Ni3Al-Cr7C3涂层的滑动磨损性能

利用Ni3Al具有反常高温屈服强度的特性,采用真空雾化工艺制备了不同C含量的Ni3Al-Cr7C3金属陶瓷复合粉末,采用大气等离子喷涂(APS)制备出原位自生Cr7C3相的新型Ni3Al-Cr7C3涂层,并对粉末、涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:研制的粉末主要由Ni3Al相和弥散分布的条状的...     

基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源.为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响.研究结...     

Ni基Cr_3C_2、WC增强等离子堆焊焊层的耐磨性能

以粒径53~150μm的WC、Cr_3C_2(Cr_3C_2质量分数为10%~40%)和NiCrBSi粉末为原料,采用Stellite等离子转移弧(PTA)堆焊系统在45#钢基体上制备焊层。应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、硬度计等设备分析焊层的结构和性能。结果表明:Ni Cr BSi自熔合金焊层组织由γ-(Ni,Fe)和其间弥散分布的CrB和(Cr,Fe,Ni)_7C_3相组成;Cr_3C_2加入后,焊层中出现Cr_3C_2衍射峰。随Cr_3C_2含量增加,焊层硬度、孔隙率和耐磨性逐渐提高,Cr_3C_2含量为30%时,硬度和耐磨性均达到峰值。铸造WC加入后,以WC、W_2C为主,并有少量(Cr,Fe,Ni)_7C_3和(Ni,Cr,W)3C产生。Cr_3C_2含量为40%的Cr_3C_2焊层较Ni50A焊层耐磨性提高197.6%,比加入相同含量铸造WC焊层耐磨性提高97.6%。Cr_3C_2、铸造WC加入后,焊层的磨损机理不同:Cr_3C_2/Ni属于均匀磨损,WC/Ni属于非均匀磨损。     

等离子喷涂钛酸锶镧/金属复合涂层组织结构及性能的研究

钛酸锶镧(LST)作为一种新型固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料,其导电性能远低于金属连接体,且受制备条件影响显著。本研究分别将不同体积分数的Ni、Fe及SS430不锈钢粉末与LST混合,通过大气等离子喷涂技术制备了相应的复合连接体涂层,并系统研究了材料组合对其组织结构、导电性能及稳定性的影响。研究结果表明,LST/Ni复合连接体涂层随着金属体积分数的增大,其导电率显著提高,达到甚至远超过LST烧结块体的水平;同时,由于热膨胀匹配的问题,过高的Ni比例使得复合涂层在经受热循环后发生明显的纵向开裂,显著降低其气密性。由于Fe颗粒在喷涂过程中的严重氧化,LST/Fe复合连接体涂层的导电性能没有得到明显改善。10%体积分数SS430混合喷涂粉末制备的LST/SS430复合涂层,具有高电导率和热稳定性,满足高性能SOFC连接体的要求。     

高功率半导体激光宽带熔覆WC-NiSiB耐磨涂层的组织结构与性能

采用3kW高功率半导体激光器,在45钢基体上制备不同WC含量(质量分数20%~80%)的WC-NiSiB复合涂层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)对熔覆层的微观组织、成分分布及物相进行表征,并测试涂层试样的硬度与耐磨性能。结果表明,激光熔覆WC-NiSiB复合涂层组织主要由γ-Ni、WC、W2C、WB、W2B、Ni4B3及Ni4W等物相组成,熔覆层与基体形成冶金结合。涂层与基体的结合区,从熔合线开始逐渐向上的组织依次为垂直于界面的胞状晶、柱状晶和枝状晶,熔覆层中部为沿一定方向生长的树枝晶,表层为异向生长的细小树枝晶。随WC颗粒含量增加,涂层中WC颗粒分布更加密集。WC含量为60%时,WC颗粒分布均匀致密,熔覆层无裂纹,熔覆层的硬度最高达到1291HV,为NiSiB合金层硬度的2.7倍,耐磨性是NiSiB合金层的6.8倍。     

超音速火焰喷涂技术制备的双峰WC–CoCr涂层磨粒磨损特性

采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)工艺分别制备了双峰结构和常规结构的WC–CoCr复合涂层。比较了不同结构WC–CoCr涂层的组织结构、显微硬度和断裂韧性;在涂层磨粒磨损实验的基础上,探讨了双峰结构WC–CoCr涂层的磨损机理。结果表明:与常规结构的WC–CoCr复合涂层相比,在由含质量分数30%超细WC粉末制备的双峰结构涂层中,WC在黏结相中溶解最多,断裂韧性最低;由含质量分数50%超细WC粉末制备的双峰结构涂层最致密,显微硬度与断裂韧性最高,耐磨粒磨损性能最优良。     

支架表面激光熔覆Ni-C/WC涂层微观组织演变分析

为了提高支架表面的综合性能,通过添加不同含量的WC颗粒,激光熔覆制备得到Ni-C/WC涂层,并分析其表面微观组织演变。结果表明：激光熔覆制备得到较平滑的Ni-C涂层,添加WC颗粒增强了一些无规则外形的结节状组织,产生了大量孔隙。WC颗粒含量提高后,在Ni-C/WC涂层内形成了不同强度的Ni衍射峰,形成了更小的Ni晶粒,加入80 g/L的WC颗粒时,Ni晶粒外径尺寸为29.2 nm。     

双尺度 WC-CoCr 涂层的组织结构分析

微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注。以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析。结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7%;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5%。两种涂层中,W_2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co_3W_3C相分散于WC与非晶相之间。     

感应钎焊微纳米WC-Ni基复合涂层性能研究

以微米、纳米WC为增强相，自熔合金Ni60A为钎焊材料，采用感应钎焊的方法在Q235低碳钢基体上制备了微纳米WC—Ni基复合涂层。通过用扫描电镜观察涂层的显微组织、用X射线衍射分析相组成和用能谱分析涂层的成分，研究了纳米颗粒WC的加入对涂层的显微组织和相组成的影响，以及对涂层硬度和耐磨性能的影响。结果表明，在相同试验条件下，添加纳米WC的涂层中，相组成中WC相较多，并且出现了少量的W2C硬质相，提高了涂层的硬度和耐磨性。     

热镀锌沉没辊轴套用PTA涂层耐蚀性的研究

在CoCrMo系合金、CoCrW系合金、铁基合金和镍基合金中添加硼化物、碳化物,采用等离子喷焊(PTA)的方法,在热镀锌沉没辊轴套上制备多种涂层。研究结果表明,在CoCrMo系合金中添加CrB2MoB的涂层,焊道成型性良好;涂层表面与锌液基本不浸润,腐蚀面平滑,耐蚀性最佳。