40Cr钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层的组织和性能

以WC、TiC、Co以及Co50合金粉末为原料,在40Cr钢表面制备了WC/Co、WC/Co50以及WC-TiC/Co50金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射（XRD）、金相光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在选择适当的激光熔覆工艺条件下,制备的WC/Co50和WC-TiC/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度（涂层平均显微硬度1126.7 HV0.2以上,涂层表面硬度可达66.2 HRC以上）和良好的耐磨性,其磨损量相比40Cr钢基材分别下降了54%和66%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于熔覆层中存在大量WC、TiC以及反应生成的W₂C、Fe₃W₃C等碳化物增强相,且均匀分布于基体中。     

WC颗粒增强Fe基合金涂层的显微组织与耐磨性能

利用等离子体喷焊(PMI)在45钢表面制备了WC颗粒增强Fe基合金复合涂层。在PMI过程中,应用了不同的电压参数,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分别对涂层组织结构及成分进行了分析;并采用自制摩擦磨损测试仪进行了磨损特性分析。SEM分析结果表明,涂层与基体材料冶金结合无裂纹,WC颗粒在涂层中均匀分布。此外,涂层的主要相包括WC、W₂C、Cr₂₃C₆、Fe₃W₃C、Cr₃C₂和Cr₇C₃,涂层的最大硬度约为1600 HV。摩擦磨损特性分析结果表明,含WC颗粒的等离子涂层与Fe基合金涂层相比,磨损量减少了50%以上,磨损的主要机理是磨料磨损,大量的WC颗粒阻碍了微切割,具有较高的耐磨性。     

YG8硬质合金表面激光熔覆WC/TiC/Co涂层的组织及性能

通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)观察组织结构并分析其物相组成,并对其显微组织、硬度分布和摩擦磨损性能进行了观察和测量。结果显示:涂层表面平整,与基体结合紧密,截面形貌良好没有明显缺陷。表层和两侧存在未熔的WC颗粒,熔覆层中WC颗粒消失,新产生的组织分布均匀。受激光影响,热影响区中的WC晶粒发生重结晶和再结晶。熔覆层主要物相为WC、W₂C、(Ti,W)C_1-x、M₆C(Co₄W₂C、Co₃W₃C)等,这些硬质相和碳化物的生成及弥散分布提高了熔覆层性能。通过测量,熔覆层硬度分布在1700~1800 HV0.5,最高为1783 HV0.5,高于YG8硬质合金,而热影响区和基体的硬度则稍有下降;耐磨性也有大幅提高,熔覆层体积磨损量比YG8合金减少90.67%,平均摩擦因数为0.293,主要磨损形式为磨粒磨损。     

热处理对电冶熔铸WC/钢复合材料中增强体转变规律的影响

采用复合电冶熔铸技术,制备了以WC颗粒为增强体,5CrNiMo模具钢为基体的WC/钢复合材料,WC颗粒含量为45wt%。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子背散射衍射仪和X射线衍射分析仪研究了复合材料中WC的形态和退火、锻造、淬火与回火处理对WC增强体转变的影响。结果表明,WC/钢复合材料中以三角形或矩形的WC为主;通过退火和锻造处理,碳化物溶解,共晶组织碎化;淬火加热温度升高,碳化物溶解加速,基体上分布大量细小的二次碳化物,共晶碳化物变化不明显;回火温度提高,碳化物分布更加均匀化,颗粒圆整性增强,碳化物聚集现象减少。存在的碳化物类型主要为WC颗粒、较大的Fe₃W₃C颗粒、Fe₃W₃C或M₇C₃枝晶状碳化物、弥散分布的Fe₃W₃C或M₂₃C₆二次碳化物。     

等离子熔覆添加碳化钨的铁基合金涂层的研究

为了提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用等离子弧在Q235钢基体上熔覆添加50%镍包WC的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明:Q235钢表面经等离子熔覆形成的复合涂层中,WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC颗粒与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了涂层与WC的界面结合强度.涂层由基体组织γ-Fe枝晶,颗粒状WC、Fe3W3C、Fe6W6C、W2C等相组成,其显微硬度可达560～820HV0.2.     

激光熔覆WC/Co-Cr合金涂层的组织及耐磨性

采用YAG固体激光器于45钢表面熔覆WC/Co-Cr合金涂层,对涂层的微观组织及界面结构进行了分析。探讨了不同WC添加量对涂层硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,涂层主要由CrCo、WC以及W₂C相组成,还含有一定的Co的固溶体以及Cr₇C₃相。涂层微观组织呈大致等轴的细小网状共晶组织,涂层与基体呈冶金结合,表面硬度在1100 HV0.02左右。WC含量对涂层硬度以及磨损性能影响较大,呈显著的磨粒磨损机制。但当WC含量增加到20wt%以后,表面微裂纹增多,脆性增大,对使用寿命有不利影响。     

WxC增强镍基合金等离子堆焊层组织与空蚀性能

采用等离子堆焊技术在316L不锈钢表面原位合成W_xC增强镍基复合材料涂层,对涂层显微组织、相组成、硬质增强相的分布、显微硬度以及空蚀性能进行了分析.结果表明,Colmonoy 88合金等离子堆焊成形性良好,组织致密;堆焊层组织主要由γ-Ni固溶体,原位合成多角形、颗粒状W_xC及少量的Cr₇C₃,Fe₃W₃C,CrB₂相组成.堆焊过程中,熔池温度低于1 655 K时,原位生成WC和W₂C,温度高于1 655 K时,原位生成的WC发生了分解.镍基合金堆焊层平均硬度可达1 619 HV,为基材的8倍以上,在3.5% NaCl溶液中镍基复合材料抗空蚀性能为316L不锈钢基材的5倍.     

热处理对电渣熔铸WC颗粒增强钢基复合材料组织和性能的影响

采用电渣熔铸技术制备了以5CrNiMo模具钢为基体,WC颗粒为硬质相的钢基复合材料。用金相分析方法研究了该颗粒增强钢基复合材料熔铸原始态、锻造退火态和淬火回火态的显微组织,进行了洛氏硬度和冲击试验。结果表明,复合材料钢基体的WC颗粒分布较为均匀,组织致密。白色WC颗粒周围包裹着一圈黑色条带的Fe₃W₃C和WMoC₂复合碳化物。经过热处理后,材料的洛氏硬度和冲击韧度均较原始态有明显提高。     

硅对氩弧熔敷原位制备WC颗粒增强涂层组织及性能的影响

通过配制不同硅含量的WC颗粒增强涂层,借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和磨粒磨损试验机等,对比研究硅对氩弧熔敷原位制备WC颗粒增强涂层组织及性能的影响. 结果表明,当硅含量为0～5%,硅能促进WC形核与长大,抑制Fe₃W₃C等M₆C碳化物的形成. 其中当硅含量为5%时,涂层中WC分布均匀,涂层性能达到最佳,其相对耐磨性达到最高值. 当硅含量继续增加到7.5%以上时,WC颗粒反而细化,且团聚现象明显,涂层耐磨性下降.     

激光熔覆FeCrNiMo-WC复合涂层的组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了WC陶瓷颗粒增强FeCrNiMo-WC多主元合金复合涂层。通过相组成分析、显微结构表征、力学性能测试和摩擦磨损实验等研究了WC含量对涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：涂层主要物相除了FCC+WC以外，还存在网状的共晶组织，由FCC与M₆C碳化物相呈层片状交替分布，片层间距约100 nm;随着WC含量的增加，共晶组织体积分数增加，涂层逐渐形成共晶组织+WC陶瓷颗粒的微观组织结构；WC陶瓷颗粒的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性，当WC含量为40 mass%时，涂层硬度为55.9 HRC,此时涂层耐磨性能最好，最小体积磨损率为2.17×10^-5 mm³/(N·m)。涂层中大颗粒WC以及软硬交替的FCC+M₆C共晶体，协同提高了涂层的硬度和强韧性。同时M₆C相具有减磨作用，使得涂层摩擦系数逐渐降低，磨损失效形式由粘着磨损向磨粒磨损过渡。     

Formation of WC/Ni hard alloy coating by laser cladding of W/C/Ni pure element powder blend

WC/Ni coating was formed by laser cladding of a W/C/Ni powder blend. The formed WC crystals have rectangular or quadrangle cross-section shapes with size of 2–30 μm. Step, twist and cross growth morphologies of WC formation were observed. The coating contains WC, CW_3, WNi, FeW₃C, Fe₆W₆C, W₃O, W, C, and (Fe,Ni) phases.     

球形碳化钨增强钴基堆焊涂层的组织及低温耐磨性

目的提升低温钢的摩擦磨损性能,为极地特殊船板的焊补和延寿技术提供试验依据。方法利用等离子转移弧技术,在低温钢E32表面堆焊制备3组球形不同碳化钨含量的钴基涂层,比较该改性涂层和E32钢在低温条件下(–20℃)的摩擦磨损性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、3D光学轮廓仪等研究手段,分析碳化钨含量对堆焊层耐磨损性能和显微组织的影响规律,并揭示其耐磨损机理。结果在载荷为50 N、滑动速度为20 mm/s条件下,经2 h干滑动摩擦磨损后,3组涂层较低温钢E32的摩擦系数和体积磨损率均下降,磨痕的宽度和深度均变小。富含WC、W₂C增强相以及Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Co₆W₆C和Fe₆W₆C等碳化物硬质相的涂层,显著提升了E32钢的硬度和低温耐磨性。涂层的低温耐磨性能随着碳化钨含量的增大而提高,未添加碳化钨的涂层的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,当碳化钨的质量分数为30%和60%时,主要磨损机理为三体磨粒磨损。结论通过在E32钢表面进行等离子转移弧堆焊,得到了结构致密、高硬度和抗低温耐磨性的球形碳化钨增强钴基表面改性涂层,在一定程度上提升了低温钢的服役寿命。     

稀土CeO2改性Ni60/50%WC涂层的制备及性能

通过添加稀土CeO₂对Ni60/50%WC涂层进行改性,制备了不同CeO₂含量的涂层,研究了CeO₂含量对涂层表面裂纹的影响。结果表明,随着CeO₂含量的增大,涂层的表面裂纹先逐渐减少,后又逐渐增多,在添加1%CeO₂时,Ni60/50%WC涂层无裂纹,且涂层组织均匀且致密,WC粒子圆润,其物相含有γ-(Fe, Ni)、M₂₃C₆、M₇C₃、Fe₃W₃C、Ni₄W、W₂C、CeNi₅和CeNi₂等。与未添加CeO₂的涂层相比,在添加1%CeO₂后涂层的硬度提高了11.88%,磨损率降低了26%。     

Microstructure and properties of flame sprayed tungsten carbide coatings

This article reports on feasibility experiments carried out with oxy-acetylene spray system with various oxygen to fuel ratios using two different tungsten carbide powders and powder feeding methods, to evaluate the newly developed fused WC, synthesised by transferred arc thermal plasma method. Transferred arc thermal plasma method is more economical and less energy intensive than the conventional arc method and results in a fused carbide powder with higher hardness. The microstructure and phase composition of powders and coatings were analysed by optical and scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. Carbon content of the powders and coatings were determined to study the decarburisation of the material during spraying process. Coatings were also characterised by their hardness and abrasive wear. The effects of metallurgical transformation and phase content are related to wear performance. The results demonstrate that the powders exhibit various degree of phase transformation during the spray process depending on the type of powder, powder feeding and spray parameters. The carbon loss during the spray process in excess of 45% resulted in reduced hardness and wear resistance of the coatings. Coatings with high amount of WC and W₂C along with FeW₃C showed higher wear resistance. Thus, coatings of high wear resistance can be produced using fused tungsten carbide powder with WC and W₂C phases, which can be economically synthesised by thermal plasma transferred arc method.     

Effect of WC/W2C on the microstructure and abrasion resistance of high-boron hardfacing alloys

High boron hardfacing alloys reinforced with primary M₂B phases on Q235 steel plates were prepared by the method of flux-cored wire submerged arc welding. The microstructure and boride morphology were investigated using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The effect of WC/W₂C on the microstructure was discussed. It indicated that the volume fraction of primary M₂B phases has increased due to good nucleated cores of incompletely molten W₂C particles provided by casting tungsten carbide or decarburizing reaction of WC powders. Abrasion resistance was evaluated by wet sand rubber wear tests and the wear mechanism was studied using SEM. It shows that primary M₂B grains play a key role in improving abrasion resistance.     

镍基合金电子束熔覆表面改性及高温耐磨性研究

利用电子束在Inconel 617高温合金表面熔覆WC-CoCr复合涂层,设计正交试验分析了工艺参数对熔覆层的影响,研究了优化后涂层的组织与性能。结果表明,电子束扫描束流对熔覆质量特性影响最为显著,优化工艺下获得的熔覆层与基体合金相互扩散并形成良好的冶金结合,熔覆层内出现了WC、CoCr、(Fe,Ni)C₆、Fe₃W₃C相以及α-Co的固溶体,电子束处理可有效抑制WC的分解,使涂层的显微硬度达1200 HV0.3。涂层的显微组织主要为CoCr基质上分布的枝晶和多种共晶,其在200、600和1000 ℃高温滑动磨损行为中具有比Inconel 617合金基体更低的磨损率和摩擦因数,耐磨性得到了提高。     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.