Ti6Al4V合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC复合层的组织与摩擦学性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,以NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷粉末为涂覆材料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相的熔覆层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,测试了熔覆层沿层深方向的硬度分布,分别在室温（24℃）,300,600℃测试了熔覆层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明:熔覆层的平均硬度约1 100HV_{2 N},约为基体的3倍;室温时,由于高硬度增强相TiC和增韧相γ-NiCrAlTi固溶体的综合效应,激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC复合层的摩擦系数和磨损率比Ti6Al4V合金基体的显著降低,熔覆层具有较好的耐磨减摩性能,磨损机理主要为黏着磨损;300,600℃时,熔覆层被氧化,耐磨性减弱,磨损机理主要为黏着磨损和塑性变形。     

304不锈钢激光原位合成自润滑涂层的宽温域摩擦学性能

由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差,制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能,以Ni60粉末为增韧相,WS2为合成润滑相的前驱化合物,TiC为高硬度耐磨相,采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机和探针式材料表面磨痕测量仪表征涂层和基体的物相、微观结构、显微硬度与表面形貌,并系统研究涂层和基体在20,300,600,800℃下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11,Ti2SC,Fe2C,Cr7C3,CrS和WS2组成;涂层的平均显微硬度(302.0HV0.5)略高于基体(257.2HV0.5),但涂层上部区域的硬度(425.4HV0.5)约为基体的1.65倍;涂层在所有等温摩擦学实验中摩擦因数和磨损率均低于基体,300℃时涂层润滑效果最好,摩擦因数为0.3031,600℃时涂层耐磨效果最好,磨损率为9.699×10^-5 mm^3·N^-1·m^-1。     

热处理对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和摩擦学性能的影响

为了进一步提高钛合金激光熔覆层的质量,以Ni Cr/Cr_3C_2-WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了自润滑耐磨复合涂层,并将复合涂层在600℃下保温1 h,采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验系统地分析了涂层热处理前后的组织、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理,研究了热处理对自润滑耐磨复合涂层性能的影响。结果表明:自润滑耐磨复合涂层的主要物相为韧性相Ni Ti2,增强相Cr_3C_2、Cr7C_3、Ti C以及润滑相Ti_2SC、Cr S;热处理1 h后涂层的显微硬度(928.8 HV5 N)相对于未热处理涂层(1 076.1HV5 N)略有下降;相对于未热处理涂层,热处理1 h后的涂层表现出良好的耐磨减摩性能,其磨损机理为磨粒磨损。     

Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

Ti811合金表面激光熔覆Ti2Ni+TiC+Al2O3+CrxSy复合涂层的组织和性能

以TC4+Ni45+Al₂O₃+MoS₂+Y₂O₃混合粉末为熔覆材料,采用同轴送粉技术在Ti811合金表面进行激光熔覆制备复合涂层,使用SEM、EDS和XRD等手段分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ti811合金中的Ni和C分别与Ti发生反应,原位生成金属间化合物Ti₂Ni和硬质增强相TiC;MoS₂分解后S与Cr发生硫化反应生成了软质润滑相Cr_xS_y。网状形态的Ti₂Ni、近球状和枝晶形态的TiC以及点状的Al₂O₃,均匀分布在熔覆层中。硬质相强化和软质相润滑的共同作用,使激光熔覆层具有较高的显微硬度和较优良的耐磨性能。激光功率为900 W的熔覆层其平均显微硬度值达1303.5HV_0.5,其耐磨性能最佳。     

激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在TC11合金表面成功制备NiCrBSi-Ti_3SiC_2-CaF_2-WC耐磨自润滑涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析熔覆层的物相及微观组织;利用显微硬度仪对其硬度进行了测量。分别在室温(25℃),300℃和600℃条件下对涂层进行干滑动摩擦磨损实验,并分析其磨损机理。结果表明:涂层主要由γ-Ni共晶相,M_(23)C_6,TiC,(Ti,W)C,Ti_5Si_3硬质相以及少量的Ti_3SiC_2,CaF_2,TiF_3润滑相组成。激光熔覆层的显微硬度大幅度提高,显微硬度平均值为863.63HV_(0.2),约为基体的2.46倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,在300℃条件下,涂层具有最低的摩擦因数(0.275)和磨损率(4.8×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1))。     

304不锈钢激光熔覆Co-Ti3SiC2自润滑复合涂层微观组织与摩擦学性能

采用激光熔覆同步送粉法在304不锈钢上制备出自润滑耐磨涂层,熔覆粉末配比为纯Co,Co-2％Ti3 SiC2(质量分数,下同)和Co-8％Ti3 SiC2.借助扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆涂层进行表征,系统地研究304不锈钢与涂层在室温和600℃下的摩擦学性能与磨损机理.结果表明:激光熔覆Co-Ti3 SiC2涂层的平均显微硬度高于基体(240.3HV0.5),N1,N2和N3涂层的硬度分别为285.7HV0.5,356.3HV0.5和463.8HV0.5,涂层主要由连续基体γ-Co固溶体,硬质相Fe2 C,Cr7 C3和TiC,润滑相Ti3 SiC2组成.在室温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数分别为0.56,0.62,0.68和0.42,N1,N2,N3三种涂层的磨损率分别为9.15×10-5,7.81×10-5,4.66×10-5 mm3/(N·m),均明显低于基体(66.42×10-5 mm3/(N·m));在高温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数为0.66,0.54,0.52和0.46,N1,N2,N3三种涂层磨损率分别为37.79×10-5,35.6×10-5,18.83×10-5 mm3/(N·m),均低于基体(41.3×10-5 mm3/(N·m)).在室温和600℃下,涂层具有高于304不锈钢基体的显微硬度,且Co-8％Ti3 SiC2涂层呈现出最好的自润滑耐磨性能.     

冷喷涂Ti/WC复合涂层的组织与耐磨性研究

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与表征。结果表明,与Ti6Al4V基体的磨损率(4.06×10^-7 mm³/(N·m))相比,复合涂层的磨损率降低了一个数量级,表现出优异的耐磨性。此外,涂层内WC含量的增加,提高了涂层的显微硬度,涂层的耐磨性也随之提升。在磨损轨迹表面,由TiO₂、WO₃以及WC碎片构成的摩擦膜能够有效避免磨球与涂层表面的直接接触,从而降低磨损程度。因此,冷喷涂Ti/WC复合涂层在钛合金磨损防护方面具有一定的应用前景。     

Q235低碳钢表面等离子熔覆TiB2-TiC/Fe复合涂层及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Fe55、Ti、B₄C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面获得了TiB₂-TiC/Fe复合涂层,并分析了涂层的物相组成、组织结构,测试了显微硬度和摩擦磨损性能,探讨了其磨损机制。TiB₂-TiC/Fe复合涂层的主要物相为TiB₂、TiC、α-Fe,其中TiB₂呈多边形和矩形,TiC则呈不规则块状;随着原始粉末中Ti、B₄C含量的增加,TiB₂、TiC尺寸逐渐增大,TiB₂-TiC/Fe涂层与基体之间结合紧密,呈冶金结合;随着TiB₂-TiC/Fe复合涂层陶瓷相含量的增加,涂层硬度和耐磨性显著提高,当陶瓷相含量增加到一定程度（35wt%）时,涂层耐磨性能有所降低,TiB₂-TiC/Fe复合涂层的磨损方式主要是磨粒磨损和剥层磨损。Ti+B₄C陶瓷相含量为30wt%的等离子熔覆涂层耐磨性能较好,约为Q235钢基体的7倍,当Ti+B₄C含量持续增加时,TiB₂、TiC尺寸增大、缺陷增多,最终使TiB₂-TiC/Fe复合涂层耐磨性降低。     

激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi₂增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi₂的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：MoSi₂的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi₂含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi₂的含量为40%时,MoSi₂/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455HV_0.2,磨损率为6.9×10^-5 mm³/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr₅Si₃、MoSi₂、Mo₅     

电解液中Na_2WO_4对Ti_2AlNb微弧氧化膜结构及摩擦磨损性能的影响

选取硅酸盐/磷酸盐体系在Ti_2AlNb表面制备微弧氧化陶瓷膜,利用SEM,XRD,XPS等研究了电解液中Na_2WO_4对氧化膜生长过程、微观结构及成分的影响,同时评价了Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦磨损行为。结果表明:硅酸盐/磷酸盐电解液中,氧化膜生长速率仅为0.08μm/min,膜层较疏松,表面存在大孔相连的"网状"结构,主要相组成为金红石TiO_2、锐钛矿TiO_2、Al_2O_3及Nb_2O_5。电解液中加入Na_2WO_4,缩短了Ti_2AlNb合金的起弧时间、提高了氧化膜的生长速率、改善了膜层均匀性,同时在膜层中引入了少量WO_3。此外,在Na_2WO_4参与下制备的微弧氧化膜的耐磨性更好。与Si_3N_4对磨时,Ti_2AlNb合金发生严重的磨粒磨损,摩擦因数高达0.5~0.7;含4g/L Na_2WO_4电解液中制备的Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦因数、比磨损率分别为0.24及6.2×10~(-4) mm~3/(N·m),表面仅出现"鱼鳞状"疲劳磨损特征。     

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。     

Anomalous microstructure and tribological evaluation of AlCrFeNiW0.2Ti0.5 high-entropy alloy coating manufactured by laser cladding in seawater

To evaluate the potential of high entropy alloys for marine applications,a new high entropy alloy coating of AlCrFeNiW0.2Ti0.5 was designed and produced on Q235 steel via laser cladding.The microstructure,microhardness and tribological performances sliding against YG6 cemented carbide,GCr15 steel and Si3N4 ceramic in seawater were studied in detail.The AlCrFeNiW0.2Ti0.5 coating showed an anoma-lous'sunflower-like'morphology and consisted of BCC and ordered B2 phases.The microhardness was approximately 692.5 HV,which was 5 times higher than substrate.The coating showed more excellent tribological performances than Q235 steel and SUS304,a typical material used in seawater environment,sliding against all three coupled balls in seawater.Besides,the wear and friction of AlCrFeNiW0.2Ti0.5 coat-ing sliding against YG6 in seawater were most mild.The main reason was the generation of Mg(OH)2,CaCO3,metal oxides and hydroxides and the formation of protective tribo-film on the worn surface of AlCrFeNiW0.2Ti0.5 coating in the process of reciprocated sliding.This would effectively hinder the direct contact between the worn surfaces of AlCrFeNiW0.2Ti0.5 coating and YG6 ball,resulting in a decrease of friction coefficient and wear rate.Thus the YG6 was an ideal coupled material for AlCrFeNiW0.2Ti0.5 coating in seawater,and the coating would become a promising wear-resisting material in ocean environment.     

不同温度下Fe-Al/Cr3C2复合涂层的摩擦学特性研究

使用THT07-135高温磨损实验机对不同温度下高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层进行滑动摩擦特性研究.运用扫描电镜及能谱仪对磨痕的形貌和不同区域的成分进行观察测试,运用透射电镜对涂层内部硬质相的存在状态进行观察分析.结果表明:高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层具有良好的抗摩擦磨损性能,随着滑动距离的增...     

基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti薄膜摩擦磨损性能的影响EI北大核心CSCD

为揭示基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti固体润滑薄膜摩擦磨损性能的影响规律,并探究其摩擦磨损机理,采用磁控溅射方法,在不同表面粗糙度的轴承钢基体上沉积MoS_(2)/Ti薄膜。通过划痕测试仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和粗糙度轮廓仪,分别评价MoS_(2)/Ti薄膜的膜基结合力、物相成分、表面微观形貌以及表面粗糙度,并采用球-盘摩擦磨损实验研究干摩擦、固体-油复合润滑和固体-脂复合润滑条件下,MoS_(2)/Ti薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:随着基体表面粗糙度的增加,MoS_(2)/Ti薄膜的表面粗糙度逐渐增加;薄膜中(002)_(MoS_(2))和(100)_(MoS_(2))衍射峰的强度先减弱后增加;薄膜与基体的结合性能降低。当基体表面粗糙度为0.01μm时,干摩擦条件下MoS_(2)/Ti薄膜具有良好的润滑特性,平均摩擦因数为0.101,磨痕浅且小;随基体粗糙度的升高,样品的平均摩擦因数和磨损率均是先增大后减小,薄膜的主要磨损机制由磨粒磨损转变为屑片形成和破碎。当基体粗糙度较大时(R_(a)=0.26μm),分子间相互作用的影响大于机械啮合作用。采用固体-油复合润滑,高基体粗糙度的薄膜磨损表面不再出现片层剥落现象,磨痕较浅,平均摩擦因数最高可减小19%。固体-脂复合润滑条件下,样品摩擦磨损性能较差,基体粗糙度对摩擦因数的影响不显著。     

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm~2,为微米复合镀层的0.5倍。     

氮离子注入浓度对弹条钢基体Cr/CrSiN复合涂层的摩擦学性能影响研究

在轨道用扣件弹条钢(60Si2Cr)上注入不同浓度的氮离子,用电弧离子镀技术沉积了Cr过渡层,并在其上制备了CrSiN/Cr复合涂层。在UMT-3多功能摩擦磨损机上对复合层进行了法向载荷为20N的摩擦磨损实验,探讨了经不同氮离子注入浓度后Cr/CrSiN复合涂层摩擦磨损行为和损伤机理,研究发现,经氮离子注入后,复合涂层表面硬度明显的增加,随着离子注入浓度的升高涂层的耐磨性逐渐提高,其磨损机制主要为剥落和磨粒磨损。     

热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响

为研究不同温度热处理对激光熔覆钛基复合涂层组织和微动磨损性能的影响,采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面制备40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2(质量分数)复合涂层,将涂层分别置于300,500℃和700℃真空中保温1h,分析热处理前后涂层的显微组织和微动磨损耐磨性能。结果表明:未经过热处理涂层及经过不同温度热处理涂层的主要物相均为α-Ti,(Ti,W)C_(1-x),TiC,Ti_2SC和TiS。未热处理及经过300,500℃和700℃热处理1h涂层的显微硬度分别为1049.8,980.7,1143.3HV_(0.5)和1190.7HV_(0.5)。经过700℃热处理1h涂层表现出优异的微动磨损性能,磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。     

TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层微观结构及摩擦学性能的研究

采用磁控溅射技术在AISI-304不锈钢上制备了TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、表面形貌仪等对涂层的表面形貌、显微组织、硬度和摩擦学性能进行了系统的研究。结果表明TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的硬度为27.56 GPa,相比于TiAlSiN涂层的硬度(29.1 GPa)有所下降,但是涂层的耐磨性能得到明显提高。在室温至600℃条件下TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的主要磨损机理为黏着磨损,200和400℃时的磨损率分别为0.0339×10^-3和0.1122×10^-3mm^3/(Nm),相较于TiAlSiN涂层分别降低了38%和57%,600℃时的磨损率接近TiAlSiN涂层。总体来说TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的性能高于单一的TiAlSiN涂层。