钴基合金等离子堆焊层组织及耐磨性研究

采用等离子堆焊方法在Q235钢表面制备钴基合金焊层,利用环块式摩擦磨损试验机进行堆焊层的干摩擦磨损实验,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计研究了堆焊层的组织和性能。结果表明,堆焊层组织主要由树枝状的γ-Co固溶体和由γ-Co固溶体与M7C3(M=Cr﹑W﹑Fe)碳化物形成的共晶组织组成。自堆焊层至基体,硬度降低。随载荷增加堆焊层的摩擦因数减小,剥层磨损为堆焊层的主要磨损方式。     

等离子堆焊合金层组织及腐蚀磨损性能

在 16Mn钢表面等离子堆焊自熔性铁基合金层 (Fe5 5 )、镍基合金层 (Ni6 0 )以及镍基WC合金 (NWC2 5 ) ,并对三种堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及在三种不同腐蚀介质下的磨损试验。结果表明 ,合金堆焊层的显微组织均为γ固溶体基体上分布着多种复杂的化合物相 ,如Fe2 3 (C ,B) 6,(Cr ,Fe) 7C3 ,Cr7C3 ,NiB等。NWC2 5堆焊层具有最高的硬度和耐磨性 ;合金堆焊层在稀H2 SO4和稀NaOH溶液介质中的耐磨性与在中性水中相比都有所降低 ,在酸性介质中降低更加明显     

钴基和镍基涂层的微观组织及空蚀性能

利用TIG堆焊和激光熔覆技术在16Mn钢表面分别制备了钴基和镍基合金涂层,采用XRD、光学显微镜、维氏硬度计、SEM以及质量损失分析法对空蚀后涂层的组织和性能进行对比分析。结果表明:钴基堆焊层由FCC的γ-Co基体和在晶界和枝晶间析出的Cr23C6碳化物组成;镍基熔覆层由FCC的γ-Ni固溶体以及弥散分布在γ-Ni基体中的Fe Ni3、BNi3等物相组成。两种涂层的平均显微硬度值相对于基体都有较大的提高;虽然钴基堆焊层的平均硬度低于镍基熔覆层,但由于钴基涂层具有致密的枝晶状组织,物相间较大的内聚结合强度,空蚀过程中发生相变强化以及相变过程中对冲击损伤能量的耗散的综合作用,其抗空蚀性能更佳。     

激光重熔和时效处理的Co基合金堆焊层组织和性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、耐磨性测定等试验手段,对激光重熔及经不同时效工艺处理后的Co基合金堆焊层显微组织、相结构、显微硬度及高温耐磨性能进行了分析研究.结果表明,经激光重熔后,Co基合金堆焊层的组织得到明显细化,硬度和耐磨性都得到提高;重熔堆焊层的组织主要由γ-Co和Cr7C3、Cr23C6等强化相组成.经时效处理后的重熔堆焊层的硬度不但明显得到提高而且耐磨性均优于原始堆焊层.相比较,经900 ℃×6 h时效处理后的重熔堆焊层耐磨性最好.     

热处理对Stellite12堆焊层-2507双相不锈钢基体组织和硬度的影响

采用等离子堆焊技术在SAF2507双相不锈钢(DSS)表面堆焊Stellite 12 Co基合金熔覆层。通过光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计研究了不同热处理方式对Stellite 12堆焊层-2507 DSS基体体系微观组织和硬度的影响。结果表明,在2507双相钢表面堆焊Stellite 12 Co基合金,热影响区(HAZ)有大量氮化物析出。经1100℃保温1 h水冷,堆焊层热影响区氮化物溶解消失。经空冷和炉冷后,堆焊层热影响区有σ相析出。堆焊层热处理后显微组织变细,且硬度有小幅度增加。     

激光熔覆含B4Cp,SiCp钴基合金涂层的组织与耐磨性能

运用激光熔覆技术在16Mn钢表面制备了钴基合金涂层(Co55)、含20％SiCp(体积分数，下同)的钴基合金涂层(CoSiC)以及含20％B4Cp钴基合金涂层(CoB4C)，比较研究了合金涂层的组织、相结构、显微硬度及滑动磨损性能。结果表明：合金涂层由涂层结合区的胞状共晶组织及涂层区的树枝状亚共晶组织组成，CoSiC涂层及CoB4C涂层的树枝晶比C055涂层的更细小；B4Cp及SiCp在熔覆过程中完全熔解，其分解出的B，C，Si与涂层中的合金元素结合形成了更多的化合物，Co55涂层由γ—Co和(Cr，Fe)7C3组成，CoSiC涂层由γ—Co，Cr7C3，Cr23C6，CoSi2，Cr3Si和Si2W组成，CoB4C涂层由γ—Co，Cr7C3，Cr23C6，CrB，CrB2和Fe23(C，B)6组成；3种激光熔覆涂层的显微硬度及耐磨性由高到低的顺序为CoB4C→CoSiC→Co55。对涂层的强化机理进行了分析。     

SiC颗粒增强铁基合金复合涂层的组织

采用等离子堆焊—SiC后送粉技术制备了SiC颗粒增强铁基合金复合涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和能谱仪（EDS）对涂层的显微组织、相组成和元素分布进行了观察和测试。试验结果表明：SiC分布于马氏体基体上,原始形态保持完好,没有发生明显溶解,复合效果较好。SiC与基体界面层由预覆层、近基体区和絮状区构成。SiC边缘为CrSi2、CrSi3;近基体区耐腐蚀性相对基体较强,组织难以显示;絮状区由大量（Fe,Cr）7 C3、（Fe,Cr）23 C6碳化物和α-（Fe,Cr）固溶体组成。     

钴基合金等离子转移弧喷焊组织结构和性能研究

应用光学金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和显微硬度测试对钴基合金等离子喷焊的组织结构和显微硬度，以及时效过程中的物相和显微硬度变化进行了研究。结果表明，合金层主要是由γ（Co)和（Cr,Fe)7(C,B)3构成。表现出亚共晶的组织形态。它在时效过程中物相发生了变化，并且发生了由(Cr，Fe)7(C，B)3向Cr23(C，B)6的转变过程，时效后显微硬度平均提高约11％。研究表明，时效过程中新相的析出、物相类型的转变和聚集长大是喷焊层显微硬度发生变化的原因。     

TIG焊Fe基非晶合金堆焊层的组织和性能

以一种含Fe、Cr、B、Mn、Si等元素的新型Fe基合金药芯焊丝作为堆焊材料,利用TIG焊在13Mn钢的基体上制备堆焊层.借助SEM、XRD、DSC等手段观察和分析了堆焊层的组织形貌、物相构成及非晶相的起始晶化温度,同时测定了堆焊层的显微硬度和常温耐磨性能.结果表明:新型Fe基合金堆焊层结构均匀致密,与基体结合性好;堆焊层中非晶含量约为31.06 vol％,起始晶化温度Tx=582.3℃;堆焊层具有较高的显微硬度与耐磨性能,近表面的显微硬度达1000～1200 HV0.1,耐磨性能优于高铬铸铁,尤其是水冷处理的堆焊层耐磨性为高铬铸铁的2倍.     

钴基碳化钨增强等离子弧堆焊覆层的制备及其磨损行为

采用粉末等离子弧堆焊的方法,对热锻模钢H13钢基体表面进行不同含量的钴基合金粉末+碳化钨粉末的堆焊。利用金相显微镜和扫描电镜观察堆焊层的组织和形貌,并通过EDS分析堆焊层的化学成分;对其不同碳化钨含量的钴基堆焊层进行显微硬度与磨损性能的测试,探究碳化钨含量对堆焊层性能的影响。结果表明:碳化钨增强钴基堆焊层与基体冶金结合良好,堆焊层较H13钢基体的硬度有较大提高;当碳化钨含量为30%时,其耐磨性较基体提高了10倍。     

激光熔覆含B_4C_p,SiC_p钴基合金涂层的组织与耐磨性能

运用激光熔覆技术在16Mn钢表面制备了钴基合金涂层(Co55)、含20%SiCp(体积分数,下同)的钴基合金涂层(CoSiC)以及含20%B4Cp钴基合金涂层(CoB4C),比较研究了合金涂层的组织、相结构、显微硬度及滑动磨损性能。结果表明:合金涂层由涂层结合区的胞状共晶组织及涂层区的树枝状亚共晶组织组成,CoSiC涂层及CoB4C涂层的树枝晶比Co55涂层的更细小;B4Cp及SiCp在熔覆过程中完全熔解,其分解出的B,C,Si与涂层中的合金元素结合形成了更多的化合物,Co55涂层由γ Co和(Cr,Fe)7C3组成,CoSiC涂层由γ Co,Cr7C3,Cr23C6,CoSi2,Cr3Si和Si2W组成,CoB4C涂层由γ Co,Cr7C3,Cr23C6,CrB,CrB2和Fe23(C,B)6组成;3种激光熔覆涂层的显微硬度及耐磨性由高到低的顺序为CoB4C→CoSiC→Co55。对涂层的强化机理进行了分析。     

等离子堆焊镍包SiC_p增强钴基覆层的组织分析

为了降低等离子堆焊过程中SiCp的烧损及改善SiCp的湿润性,采用改进的等离子喷焊枪在H13钢表面制备钴基镍包SiCp陶瓷增强复合堆焊层。用XRD对覆层的物相进行了鉴定;用OM和SEM分析了堆焊层组织;用显微硬度计测试了堆焊层的显微硬度。结果表明,堆焊层组织由结合区的胞状晶组织及涂层区的树枝晶以及一些颗粒相组成;堆焊层主要由Cr、Co等元素的硅化物和Cr的碳化物(Cr23C6、Cr7C3)及Co的固溶体组成,并在堆焊层顶层发现有少量的SiCp;显微硬度从表面向基体逐渐降低,呈梯度分布,堆焊层表面平均硬度(HV)可达800。     

热等静压扩散焊制备耐磨层的组织与性能

采用热等静压粉-固连接工艺,研究了0Cr18Ni1oTi合金与Stellite6钴基粉末经热等静压扩散连接及热处理后,耐磨层的组织、力学性能及界面区元素扩散情况.结果表明,热等静压制备的耐磨层组织均匀,主要由Co、Cr3C2、Cr23C6和CrSi2等相组成;界面处W、Fe、Co、Ni和Cr等元素相互扩散,扩散区宽度为40 μm,形成了良好的冶金结合,其结合强度约为500 MPa;耐磨层硬度达到55 HRC以上.钴基耐磨层具有良好的耐磨性,热处理后,耐磨层材料的硬度及强度有所提高,XRD分析显示有CoWSi、CrSi2和C06 W6C相析出有利于提高材料的硬度.     

熔敷钴基合金的TIG堆焊技术

钨极氩弧焊(TIG)堆焊钴基合金质量优异,工艺简单,且堆焊层厚度、成分、硬度能够相对准确控制,所以用TIG在金属表面堆焊钴基合金有广阔的生产前景。     

高温处理对铁基合金等离子熔覆层组织的影响

试验研究了铁基合金粉末等离子熔覆层经400～850℃高温处理后的组织变化.用扫描电子显微镜(SEM)观察熔覆层的微观组织和测定微区成分,用X射线衍射仪(XRD)分析熔覆层的物相.结果表明,合金熔覆层经750℃处理后仍能保持原硬度,高于750℃,硬度降低.熔覆层的基体组织是γ(Fe、Cr、Ni)固溶体和(Cr、Fe)7C3化合物.当加热到850 ℃时,基体析出颗粒状的化合物,且组织中碳化物的类型由(Cr、Fe)7C3转变为(Cr、Fe)23C6.     

碳化硅增强钴基合金等离子喷焊层组织与力学性能

采用同步送粉方法在低碳钢表面制备质量分数分别为5%,10%和20%的SiC颗粒增强钴基合金喷焊层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)分析涂层的显微组织特征和相结构,并对涂层进行显微硬度和纳米压痕试验. 结果表明,钴基合金喷焊层主要是由γ-Co固溶体、Cr₂₃C₆等物相构成. 加入不同含量的SiC粉末后喷焊层中出现(Cr,Fe)₇C₃,CoC_x,Co₃C和少量SiC相. SEM形貌显示钴基合金喷焊层为γ-Co和γ-Co+Cr₂₃C₆亚共晶组织,随着SiC含量的增加,喷焊层组织由亚共晶向共晶及过共晶转变. 涂层的显微硬度随SiC含量的增加而增加,显微硬度在加入20%SiC时为874 HV0.5. 纳米压痕试验显示熔合线附近固溶体硬度及涂层的弹性模量随着SiC含量的增加而增加.     

等离子弧堆焊镍基复合粉末涂层材料

采用等离子弧堆焊技术，在Q235钢表面堆焊镍基复台粉末，该复合粉末经三水平三因子正交设计及正交多项式同归分析，确定在镍基基础粉末中添加的强化元素最佳配比为Cr 10％、Mn 4％、W7％。利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)对堆焊层的相及组织进行了研究，通过硬度试验和磨损试验测试了堆焊层表面及横截面的硬度和表面耐磨性能，结果表明，复合粉末堆焊层显微组织主要为γ-(Ni，Fe)、γ-M、WC、W2C、Mn31Si12、Cr23C6、Cr7C3、Cr、NiB、Ni2B等，其硬度及耐磨性较基体有显著提高。     

原位合成TiC-M7C3金属复合涂层

为提高钢基材的耐磨性能,采用等离子堆焊技术,制备了原位自生M7C3-TiC增强铁基堆焊层。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计对堆焊层的组织和性能进行了测试。结果表明:堆焊层与基体之间形成了良好的冶金结合;堆焊层表层组织由马氏体、(Fe,Cr)7C3和TiC构成;初生(Fe,Cr)7C3呈六边形,晶粒尺寸较大,均匀弥散分布在堆焊层中,TiC颗粒呈开花状、立方体或团聚状;堆焊层硬度从基体到表面呈合理的梯度分布,较基体有显著提高。     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响北大核心

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

外加纵向磁场对等离子弧堆焊层组织与性能的影响

对铁基合金Fe5进行等离子弧堆焊时外加纵向磁场来控制堆焊层的硬质相的形态及分布,并对堆焊层进行了硬度、磨损试验,显微组织及X射线衍射分析,对堆焊层组织性能进行研究.结果表明,施加纵向磁场的堆焊层明显比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;磁场电流为3 A时的堆焊层性能最佳;合金堆焊层的显微组织α,γ固溶体被充分细化,并获得理想的硬质相Cr7C3,CrB等.