激光重熔纳米SiC复合陶瓷涂层组织和性能研究

研究了WC／Co-NiCrAl等离子复合陶瓷涂层、激光重熔等离子涂层、激光渗入纳米SiC涂层的组织结构、耐磨性能。结果证明：在所定的工艺参数下，等离子喷涂层组织呈层片状，层间为机械结合界面；经激光重熔后，激光作用区涂层组织细化，孔隙率降低，耐磨性能是原等离子涂层的1．3倍；渗入纳米SiC后，组织进一步细化，孔隙率进一步降低，SiC颗粒仍处于纳米尺度，分布在粗颗粒表面及粗颗粒之间，其耐磨性能是原等离子涂层的2．6倍。     

SiC含量对激光熔覆原位合成WC增强铁基合金涂层组织与性能的影响

以不同SiC含量(质量分数为0~12%)的合金混合粉为预置粉体,采用激光熔覆法在45钢表面原位合成了WC颗粒增强铁基合金涂层,研究了SiC含量对涂层组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:随着混合粉中SiC的质量分数增加,涂层中WC的含量与尺寸逐渐增加,贫碳相Fe_3W_3C的含量与尺寸先增加后减小,涂层的硬度与耐磨性先增加后减小;当SiC的质量分数为8%时,涂层的硬度与耐磨性都达到最大值,其硬度为59HRC,相对耐磨性约为基体的24倍。     

瓦楞辊表面等离子喷涂Cr2O3涂层性能研究

利用等离子喷涂技术在瓦楞辊材料42CrMo合金钢表面涂镀Cr2O3硬质涂层,以期提高材料表面耐磨性能.用显微硬度仪测试涂层的硬度,用MFT-4000型高速往复摩擦磨损试验机对涂层进行耐磨性能试验.并用扫描电镜(SEM)、X光衍射仪(XRD)分析了涂层的截面形貌和相结构.结果表明:等离子喷涂Cr2O3涂层后试样表面硬度达到HV1 184.1,试样表面摩擦因数减小,抗磨损性能大幅提高.     

Q235钢表面硼碳氮共渗层及氩弧重熔层的磨损性能

采用粉末包埋法对Q235钢进行硼碳氮共渗处理,并对共渗层进行氩弧重熔处理;研究了硼碳氮共渗层和氩弧重熔层的物相、截面形貌、显微硬度以及磨粒磨损和冲蚀磨损性能。结果表明:共渗层中生成了FeB、Fe2B、Fe2N、Fe8N及Fe3C相,氩弧重熔使得共渗层中的FeB、Fe2N、Fe8N相消失,生成了新相Fe2 3(C,B)6和Fe3N;共渗层的峰值显微硬度为1 198.4 HV,氩弧重熔层的为1 192.8HV,且硬度梯度变化平缓;共渗层和重熔层的耐磨性能均优于基体的,且重熔层的耐磨性能优于共渗层的。     

激光重熔纳米SiC对Fe基Ni/WC喷涂涂层表面摩擦学性能影响

探究激光重熔纳米Si C对Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层摩擦学性能的影响。利用火焰喷涂设备在45#钢基体表面制备Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层,并对涂层进行未添加和添加纳米Si C的激光重熔处理。利用EDS、XRD、SEM等测试手段分别测定涂层微区组织成分、物相结构和显微组织;利用摩擦磨损试验机在常温干摩擦条件下测试涂层摩擦磨损性能。结果表明:激光重熔处理基本消除涂层内部缺陷,而Si C纳米粒子的加入使重熔层晶粒尺寸进一步细化,提高了重熔层塑性变形的能力;火焰喷涂试样、无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的平均摩擦因数分别为0.77、0.59和0.54;无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的磨损率分别是重熔前的35.2%和22.2%;重熔前后磨损形式由黏着磨损向磨粒磨损过渡,且添加纳米的涂层磨损程度最小;添加纳米粒子的激光重熔试样的硬质相颗粒镶嵌在软质基体中,起到强韧结合的作用,使得重熔层表面耐磨性的进一步提高。     

铈含量对高速钢堆焊层组织及性能的影响

采用钨极氩弧焊在低碳钢板上堆焊了含不同质量分数(0~0.4%)铈的高速钢堆焊层,研究了堆焊层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:当铈质量分数在0~0.4%时,堆焊层的显微组织均由马氏体、残余奥氏体和VC、WC、Cr_(23)C_6等碳化物组成;随着铈含量的增加,堆焊层的表面硬度和耐磨性能均先增后降;当铈质量分数为0.1%时,堆焊层的表面硬度最高,为61.6HRC,磨损量最小,为87.75×10~2 g·m~(-2),磨损形成的沟槽最浅,耐磨性能最好。     

用改性纳米SiC粉体强化灰铸铁的性能

研究了不同含量的改性纳米SiC粉体对灰铸铁显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明：与原灰铸铁材料相比,经改性纳米SiC粉体强化处理后的灰铸铁组织明显细化,珠光体含量增加,力学性能、耐磨性能明显提高,当纳米SiC粉体含量为0．1％时,强化材料的性能提高最大,其抗拉强度提高了22．7％,硬度增加了9．3％。     

合金成分对激光熔覆TiC-TiB_2复合涂层组织性能影响

为增强材料表面硬度和耐磨性,以Ti O2-Al-B4C-C作为粉末体系,利用激光熔覆技术在45#钢基材表面上制备了Ti C-Ti B2增强复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同含量的Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末对涂层组织性能的影响。结果表明:复合涂层与基材冶金结合,无裂纹和气孔等缺陷,Ti C、Ti B2弥散分布于涂层中;随着Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量的增加,涂层组织中Ti C、Ti B2及等轴晶的量逐渐增多;熔覆层的硬度也逐渐增加,当合金粉末含量为70Wt%时,熔覆层硬度最高,为基材的4倍。Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量为50Wt%时,熔覆层磨损量最小,耐磨性最好     

碳钢表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备及表征

采用不同的喷涂功率,在Q235钢表面喷涂氧化铝涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、金相照相机和显微硬度计表征不同功率下Al2O3陶瓷涂层的成分、表面和界面形貌、金相组织以及显微硬度.结果表明,等离子喷涂能在碳钢表面形成结构致密的Al2O3陶瓷涂层,其与基体的结合主要以冶金的机械结合为主,硬度较基体有明显提高.XRD分析表明,陶瓷涂层中主要的成分是稳定的γ-Al2O3相,存在少量的α-Al2O3,同时还有极少量的其他多晶相和非晶相.     

电子束扫描铝合金表面纳米陶瓷化

电子束表面处理可以提高铝合金材料的表面硬度和耐磨性.本研究利用电子束扫描对铝合金表面添加Al-Al2O3混合纳米粉进行表面强化处理,对铝合金电子束改性试样陶瓷层组织特征和金相结构进行分析,并对铝合金陶瓷层的硬度和耐磨性进行试验测试.实验结果表明:铝合金电子束表面处理后,能够得到5mm的陶瓷层,同时生成了复杂化合物和新的相,陶瓷层与基体材料间有重熔组织;铝合金电子束表面处理后显微硬度得到提高,是基体硬度的4.56倍;电子束陶瓷化提高了铝合金的耐磨性.     

喷射电沉积纳米晶镍机理及工艺研究

采用极化曲线、循环伏安法研究了喷射电沉积制备纳米晶镍的阴极极化行为及其机理。并根据电化学测试结果,选取一定范围内的电流密度,利用扫描喷射电沉积在45钢基体表面制备了纳米镍涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究了电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构、晶粒尺寸及表面显微硬度的影响,并进行了耐磨性试验。结果表明,喷射电沉积可以显著提高镍沉积的极限电流密度,并在高的过电位下促进晶体的形核,有利于获得纳米晶镍镀层;随着电流密度的增大,纳米晶镍的平均晶粒尺寸先变小再变大,当电流密度为130A/dm2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小,表面显微硬度也最高;经过喷射电沉积后,试样耐磨性能有了较大的提高。     

Stellite6/WC复合涂层微观组织和性能研究

采用激光熔覆技术在Q960钢板表面熔覆Stelllite6耐腐蚀涂层,为提高涂层的耐磨性能,分别向涂层中加入质量分数为15%、20%、30%、35%和40%的WC粉末。并采用金相显微镜、XRD、显微维氏硬度计和电化学工作站对复合涂层的微观组织形貌、物相、显微硬度和电化学性能进行测试分析。研究结果表明:随WC含量增加,复合涂层生成钴碳复杂相,并出现少量气孔和裂纹,涂层耐磨性能明显提高,与之相反,复合涂层的耐腐蚀性能不断恶化。综合分析涂层的耐磨和耐腐蚀性能,加入30%WC的涂层综合性能最佳。     

真空电子束熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe合金层的显微组织和耐磨性

采用真空电子束扫描以Cr3C2与铁的混合粉为原料在低合金钢表面熔覆制备了(Cr,Fe)7C3/γ-Fe合金层,对合金层进行了金相、X射线衍射和扫描电镜分析以及显微硬度测试和室温干滑动磨损试验。结果表明:合金层的组织均匀细小,由枝状晶奥氏体相和共晶碳化物相组成;合金层的显微硬度达到950~1 050 HV,约为基材显微硬度(360 HV)的2.6~3.2倍;相对于基材,合金层的耐磨性能提高了5.2倍;合金层只有轻微的摩擦划痕,为磨粒磨损;而基材有片状剥落,属典型的粘着磨损。     

超音速激光沉积WC/Cu复合涂层的微观结构及耐磨性能表征

针对纯铜具有良好的导电、导热和加工性能,但同时也具有硬度低,耐磨性能差的特点。采用超音速激光沉积(Supersonic laser deposition,SLD)和冷喷涂(Cold spray,CS)技术在纯铜表面制备了WC/Cu复合涂层,并对所制备涂层的微观结构、相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了对比分析。研究结果表明,CS涂层的厚度约为1128μm,WC含量为7.73%,显微硬度为147.4HV0.2,但涂层/基体结合处存在明显间隙。SLD涂层厚度随着激光功率的逐渐升高而增加,最高涂层厚度达2344μm,WC含量可高达17.22%,显微硬度可达161.3HV0.2,且涂层/基体结合良好。SLD涂层能基本保留原始粉末的相组成,但高激光功率下制备的样品存在轻微氧化。SLD涂层相比于CS涂层和铜基体具有更小的摩擦因数、磨损宽度以及磨损量,表现出更好的耐磨性能,为铜及其合金的表面性能优化提供了一种新方法。     

NiCrAlY合金粉添加量对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层组织及性能的影响

在WC-10Co4Cr金属陶瓷粉中添加不同质量分数(0,6.5%,10.0%,20.0%)NiCrAlY合金粉,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备NiCrAlY/WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,研究了合金粉添加量对涂层显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同合金粉添加量下所得涂层的显微组织均主要由WC相组成;随着合金粉添加量的增加,涂层中的镍和Ni3Al相含量增多,孔隙率和硬度下降,耐腐蚀性能先增后降;当合金粉质量分数为6.5%时,涂层的硬度分布最均匀,耐腐蚀性能最好。     

氧化石墨烯质量浓度对超临界镍基石墨烯复合电铸层性能的影响

分别在超临界条件和普通条件下制备了镍基石墨烯复合电铸层,研究了两种制备条件和氧化石墨烯(GO)质量浓度对复合电铸层显微组织、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与普通条件下的相比,超临界条件下复合电铸层的显微组织致密,表面粗糙度低,镍(111)和(220)晶面择优度降低而(220)晶面择优度增大,硬度和耐磨性提高;在超临界条件下,随着GO质量浓度的增加,复合电铸层的显微硬度、耐磨性及石墨烯纳米薄片嵌入量均呈现出先升后降的变化趋势,当GO质量浓度为0.20g·L~(-1)时,复合电铸层中的石墨烯含量最多,显微硬度最大,为768HV,耐磨性最好。     

AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层制备及其性能研究

针对镁合金表面耐磨性差,采用预置粉末法对AZ31B表面进行激光合金化Al-SiC粉末实验。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、摩擦磨损试验机、显微硬度计对合金化涂层的微结构、相组成及性能进行了分析研究。结果表明,强化层与基体呈冶金结合、组织均匀致密;合金化层主要由Mg17Al12、SiC、Mg2Si、Al4C5、Al2O3等相组成。涂层的显微硬度、耐磨损性能都明显高于基体。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

激光熔覆Fe/(Ti,W)C复合材料的研究

采用CO2激光加工成套设备在45#钢板表面熔覆Fe基涂层和Fe/(Ti,W)C金属陶瓷复合涂层。研究了加入(Ti,W)C对涂层相结构、组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明,Fe基熔覆层主要组成相为马氏体相,显微组织主要由均匀细小的树枝晶组成;而Fe/(Ti,W)C复合涂层主要由马氏体和(Ti,W)C两种相组成,显微组织主要为花瓣状组织,加入(Ti,W)C颗粒对熔覆层组织有明显影响;熔覆层显微硬度由HV0.2 670提升至HV0.2 900;耐磨性能也有显著提升。     

激光重熔和时效处理的镍基合金热喷焊层组织和性能的研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段,重点研究激光重熔镍基合金热喷焊层经不同时效工艺处理后的组织结构变化过程,并对其进行显微硬度测定的比较。试验结果表明,镍基合金热喷焊层经激光重熔处理后,组织得到明显的细化和改善,重熔喷焊层组织主要由细小的树枝晶及枝晶间极细的层片状共晶构成;在时效温度(600℃)一定的条件下,随着时效时间的延长,树枝晶仍保持原来的形态,而共晶组织发生球状化过程改变了层片状组织形态,同时基体中析出了大量弥散分布的硬质相,使重熔喷焊层仍保持较高的硬度;在时效时间(6 h)一定的条件下,随着时效温度的不断升高,树枝晶也发生明显的变化,转变为等轴状,同时基体中析出的碳化物相不但发生聚集长大,而且类型也发生转变,使重熔喷焊层的硬度开始逐渐下降;当时效温度超过800℃后,重熔喷焊层的硬度出现较大幅度下降的趋势。