纳米CeO2/Co基合金复合材料激光熔覆层组织与耐磨性研究

研究了纳米CeO2对Co基合金激光熔覆层宏观质量、显微组织、相结构和性能的影响。采用OLYMPAS-PME3显微镜、PHILIP XL30扫描电镜和XD-3A型衍射仪分析了熔覆层的显微组织和相结构,利用MM-200环-块滑动磨损试验机及JSM-35C型扫描电镜检测了熔覆层的耐磨性和分析了其磨损机理。结果表明:纳米CeO2的加入能使Co基熔覆层表面平整而无气孔和裂纹,使熔覆层的宏观质量得到改善;纳米CeO2在熔覆层中能够细化组织,并且可以抑制树枝晶的生长,促使熔覆层形成了等轴晶;添加纳米CeO2后不仅有新相CeCo2产生,并且一部分-γCo转变为-εCo相。在2.0 kW功率下加入1.5%纳米CeO2时熔覆层的相对耐磨性最好,熔覆层由磨粒磨损和黏着磨损转变为微动磨损,过量的CeO2加入,反而降低耐磨性。     

铝合金表面激光熔覆CeO_2+Ni60A熔覆层的组织及耐磨性

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同CeO2含量的Ni60A合金熔覆层,分析了CeO2+Ni60A熔覆层的显微组织及硬度,筛选了最佳稀土添加量,并研究了其耐磨性能。结果表明:Ni60A熔覆层中稀土CeO2含量低于2%(质量分数)时易出现气孔,高于2%时易开裂;添加CeO2的含量为2%时,熔覆层的组织缺陷较少,表面硬度较高,微观组织均匀且晶粒细小;熔覆层中稀土的含量不宜超过4%,过量的CeO2对硬度的提高作用不大,而CeO2的含量在0%~2%的范围内随着其含量的增加,硬度升高明显;在相同磨粒磨损条件下,2% CeO2+Ni60A熔覆层的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60A熔覆层的1.6倍;激光熔覆Ni60A可以显著降低表面摩擦系数,而添加Ce能提高熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

添加纳米CeO2的Ni基合金喷涂层组织和耐磨性研究

采用亚音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面喷涂不同纳米CeO2含量的Ni基自熔性合金粉末，对获得的喷涂层进行了显微组织、硬度和耐磨性的分析测试，探讨纳米CeO2对Ni基合金喷涂层组织和耐磨性的影响。结果表明，适量地加入纳米稀土氧化物可以改善喷涂层组织，提高喷涂层硬度和耐磨性。     

CeO2对激光熔覆TiCp/Ni基复合涂层的影响

利用5kWCO2激光器在A3钢表面激光熔覆添加不同CeO2含量的TiCp/Ni基复合涂层。研究了稀土氧化物对激光熔覆金属瓷复合涂层的组织结构与性能的影响，预涂覆复合金粉末中添加0．4％CeO2能减少涂层的气孔，疏松，使涂层的组织致密及涂层中TiCp颗粒细小光滑，分布均匀，复合涂层的耐磨性与耐蚀性得到显著提高。     

纳米Y2O3弥散强化Ni基合金激光熔覆层

研究了纳米YO3对Ni基合金激光熔覆层显微组织、相结构和性能的影响。结果表明：加入纳米Y2O3的Ni基激光熔覆层出现大量细小、无方向性生长的等轴晶；熔覆层主相为γ-Ni，此外还有Cr23C6、Ni4.6Si2B和Ni17Y2等；加入1．5％纳米Y2O3的熔覆层显微硬度值大幅度提高，其耐磨性比纯Ni基提高5倍多。磨损机理由较为严重的粘着磨损转变为微动磨损。     

纳米Y_2O_3弥散强化Ni基合金激光熔覆层

研究了纳米Y2O3对Ni基合金激光熔覆层显微组织、相结构和性能的影响。结果表明:加入纳米Y2O3 的Ni基激光熔覆层出现大量细小、无方向性生长的等轴晶;熔覆层主相为γ-Ni,此外还有Cr23C6、Ni4.6Si2B和 Ni17Y2等;加入1．5％纳米Y2O3的熔覆层显微硬度值大幅度提高,其耐磨性比纯Ni基提高5倍多,磨损机理由较为严重的粘着磨损转变为微动磨损。     

添加CeO2对铝合金表面激光熔覆铝钛熔覆层性能的影响

利用激光熔覆技术,研究稀土氧化物CeO2的添加对铝钛复合熔覆层性能的影响.首先分析了搭接率对熔覆层微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,然后在40％搭接率的条件下,研究了CeO2的添加量对熔覆层性能的影响.结果显示,当搭接率为40％时熔覆层的各项性能最佳,显微硬度为284.82 HV0.3,相比基体提高了106％;摩...     

激光熔覆纳米Sm2O3颗粒增强Ni基合金涂层

利用5 kWCO2激光器,在Q235低碳钢表面熔覆微米或纳米Sm2O3/Ni基合金复合材料,制备了涂层.利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,比较分析了熔覆层的组织及相结构,利用显微硬度计和MM 200型环-块滑动磨损机检测了熔覆层的硬度和耐磨性.结果表明,熔覆层的主要相为γ-Ni和Cr23C6,且出现了Fe7Sm,Ni3Si和Ni3B;加入稀土氧化物熔覆层的冶金结合区白亮带变窄;加入纳米Sm2O3不仅细化了熔覆层的组织,而且形成了大量的等轴晶;加纳米Sm2O3比微米Sm2O3的熔覆层的显微硬度和相对耐磨性大幅度提高,磨损机理由磨粒磨损和黏着磨损转变为微动磨损.     

激光功率对TC4合金表面Ni60A/CeO2熔覆层组织及耐腐蚀性能的影响

为了提高TC4合金基体表面的耐腐蚀性能,运用激光熔覆同轴送粉技术,采用1200、1500、1800、2100、2400 W等不同激光功率在TC4合金基体表面上制备Ni60A/CeO2复合熔覆层,对熔覆层进行了显微组织观察、电化学检测以及电化学腐蚀后的表面观察,探究激光功率对熔覆层耐腐蚀性能的影响.研究表明,随着激光功率...     

钼对钴基合金激光熔覆层组织与耐磨性的影响

利用激光熔覆技术在低碳钢基体表面制备了钴基合金涂层.利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)及x射线衍射仪(XRD)等研究了不同Mo元素含量的钴基合金涂层的组织结构;通过采用显微硬度试验、滑动磨损试验等方法进行性能测试.结果表明,含5.4%Mo的合金熔覆层主要组成相为γ-Co,Cr_(23)C_6,而含28%Mo的合金涂层主要相组成为γ-Co,Cr_(23)C_6,Co_3Mo_2Si_2和NiCor等相;含5.4%Mo涂层的组织主要为柱状生长树枝晶;含28%Mo单道涂层的结合区为紊乱的粗大树枝晶,中部为向上生长的细小的树枝晶,表层为细小的等轴晶,多道搭接涂层组织为细小的等轴晶;含28%Mo涂层的显微硬度可达800 HV以上,比含5.4%Mo涂层的硬度提高了一倍;耐磨性也有不同程度的提高.

Abstract：

Co-based alloy coatings with different Mo content (5.4% and 28 % ) on the surface of low carbon steel were prepared by laser cladding. The microstructure and phases composition of the coatings were investigated by means of optical microscope (OP), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction instrument (XRD). Microhardness and sliding wear resistance of the coatings were also tested. The results indicated that the main phases in Co-based alloy coatings with 5.4%Mo were γ-Co and Cr_(23) C_6. Another two phases of Co_3 Mo_2 Si and NiCoCr were identified in Co-based alloy coatings with 28% Mo. Directional dendrite was observed in Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. Unidirectional dendrite at the interface, followed by fine dendrite at the central zone and equiaxed grain near top surface were found in Co-based alloy single coatings with 28% Mo, and almost all fine equiaxed grains appear in the multi-track coatings. The microhardness of Co-bascd alloy coatings with 28% Mo reaches up to 800 HV, which was 2 times of that of Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. The sliding wear resistance was also improved.     

激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量镍包WC(10%,20%,质量分数)的Co Ni/WC复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与磨损性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23C6组成;Co Ni/WC涂层主要由未熔WC,γ-Co枝晶及细小的共晶组织组成,主要组成相有γ-Co,Cr7C3,Co3W3C和未熔WC等.添加WC改变了Co60涂层的定向枝晶生长模式,并细化了枝晶组织.且WC加入量提高,效果越明显.激光熔覆过程中WC颗粒与钴基合金界面间发生了扩散反应溶解,镍包覆有助于WC的残存.与Co60涂层相比,Co Ni/WC复合涂层的硬度与耐磨性均明显提高,Co 20%WC涂层的抗磨损性能提高1倍以上.     

等离子熔覆Mo/Ni基合金涂层的组织结构及耐磨性能

应用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及滑动磨损实验,研究不同Mo加入量对等离子熔覆镍基合金涂层组织结构和性能的影响。结果表明,熔覆层主要是由面心立方结构的(γNi,Fe)固溶体、六方结构的M7(C,B)3和四方结构的Cr2B等物相构成,在镍基固溶体中存在明显的成分偏析。Mo的加入没有改变熔覆层的相结构,但硼碳化物的相对含量却有所提高,成分偏析逐渐减弱,直至消失,并且促进了等轴晶的形成。Mo的加入可以提高熔覆层的耐磨性能,当其加入量在6%以内时,随着Mo加入量的提高,熔覆层的耐磨性逐渐提高。但是,当加入量达到8%时,耐磨性能开始降低。     

Microstructure and wear resistance of TaC reinforced Ni-based coating by laser cladding

The in situ synthesized TaC particulate reinforced Ni-based composite coating was fabricated on a mild steel by laser cladding of powder mixture of Ni60 alloy powder with (Ta₂O₅ + C)-doping. The microstructure and wear resistance of the TaC/Ni60 composite coating were investigated. It is shown that the coating is bonded metallurgically to the substrate and has a homogeneous fine microstructure containing both approximate cubic TaC particle and acicular chromium carbide uniformly dispersed in the dual phase matrix of γ(Ni) solid solution and eutectic of Cr₃C₂, Fe₂B with γ(Ni). Compared to a Ni60 coating, the hardness of the TaC/Ni60 composite coating was enhanced by a factor of 1.38, could achieve a Vicker microhardness of Hv_0.31100. And the wear rate in a block on ring test against hardened steel was reduced by a factor of five. This is attributed to the presence of in situ synthesized TaC particles and their well distribution in the coating.     

铝合金表面激光熔覆镍基复合涂层的组织与磨损性能

利用SEM、EDS、磨损试验机及硬度测试仪等设备对铝合金表面激光熔覆层的组织与磨损性能开展了研究。结果表明当扫描速度为5mm/s时,熔覆层气孔、裂纹等缺陷相对较少;在熔覆层顶部生成了许多块状及网状的Ni-Al金属间化合物,中部生成了(Ni, Cr, Fe)XCy金属间化合物,底部存在大量具有明显生长方向性的柱状α-Al枝晶。熔覆层顶部及中部保持着高硬度值,中部硬度最高值达820HV,是熔覆层底部硬度值的5倍以上。硬度值在熔覆层中部的末端开始显著下降。熔覆层的摩擦系数根据载何不同其值在0.37-0.43间,并随着载荷增加而有所降低。主要原因是Ni-Al和(Ni, Cr, Fe)XCy金属间化合物等强化相在熔覆层中生成及其均匀分布在熔覆层的中上层改善了材料的硬度及磨损性能。     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

锆合金激光熔覆镍基复合层微观组织及界面特征

以Ni35自熔性合金粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术在锆合金表面原位生成了NiZr₂/陶瓷增强镍基涂层.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等对熔覆界面附近的微观组织、物相组成及界面结合特征进行分析.结果表明,熔覆层基体组织为NiZr+Ni₁₀Zr₇,增强相NiZr₂以细针状均匀分布在熔覆层上部和底部,块状及棒状的陶瓷相Zr₅（Si_xNi_1-x）₄/Zr（Si_xNi_1-x）分布在熔覆层中部,熔覆层与基体间实现良好的熔焊冶金结合,界面结合区组织不均匀,分布有等轴状NiZr及晶间的α-Zr,熔覆层的显微硬度分布均匀,平均值约为1 100 Hv.     

Microstructure and wear behavior of laser cladding Ni-based alloy composite coating reinforced by Ti(C,N) particulates

In this paper, Ni-based alloy composite coating reinforced by Ti (C,N) particles was fabricated on the mild steel through laser cladding technology. The microstructure of laser cladding layer was analyzed by means of optical microscopy (OM),X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).The wear resistance test of the coating was evaluated using an M-2000 tester. The results showed that the Ni-based composite coating had an ability of rapid solidification to form dendritic crystals microstructure consisting of Ti (C,N) particulates uniformly distributed in the matrix. It was found that some Ti(C,N) particles are similar to be round in shape, and the others are irregular. Laser cladding layer reinforced by Ti(C,N) particulates was found to possess good wear resistance property.     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术(laser cladding,LC)在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC(体积分数)和deloro22(d22)粉末打底+(Ni60+50%WC)2种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明:2种涂层均由W₂C、TiC、Ni₁₇W₃、Ni₃Ti和Ti_xW_1-x相组成,2种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.82倍;2种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的抗剪切结合强度分别为188....     

TA15钛合金激光非晶-纳米晶增强镍基涂层的组织结构及耐磨性

在重要航空材料TA15钛合金基材表面进行激光同轴送粉熔覆Ni60A-Ni包WC-TiB₂-Y₂O₃混合粉末可生成非晶-纳米晶增强复合涂层.对涂层进行微观组织观察、显微硬度测试及室温干摩擦磨损试验.结果表明,涂层主要由γ-(Fe,Ni),WC,α-W₂C,M₁₂C,Ti-B化合物,Ti-Al金属间化合物,Mo,Zr与V元素的碳化物以及非晶相构成.整个涂层为非晶、纳米晶及其它晶化相共存.涂层较TA15钛合金表现出更好的耐磨损性,且涂层的主要磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损.纳米晶颗粒的产生可使涂层磨损表面光滑,有利于摩擦系数与磨损量的降低.     

ZL104合金氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及耐磨性

以Al粉、Ti粉和C粉为原料,利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiC增强Al基复合材料层,借助扫描电镜、X射线衍射仪对复合涂层的组织进行了分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对复合涂层性能进行了测试。结果表明,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;TiC颗粒呈球状分布,颗粒尺寸约为1.5μm,均弥散分布于熔敷层中。熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;复合涂层的显微硬度可达660 HV0.2,涂层耐磨性较基体提高近7倍。