活塞环用Mo-(NiCr-Cr_3C_2)复合涂层的优化研究EI北大核心CSCD

采用机械混合方法配制喷涂用粉末Mo-(NiCr-Cr3C2),并利用大气等离子喷涂方法制备活塞环耐磨涂层,对涂层进行力学性能以及摩擦学性能测试。结果表明,Mo的添加有助于减小涂层的孔隙率,涂层显微硬度随Mo含量的增加而降低,添加20%(质量分数)Mo的复合涂层具有较好的摩擦磨损性能。复合涂层的磨损主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,NiCr-Cr3C2含量高的涂层存在较多的剥落现象。涂层的耐磨性与涂层的硬度模量比(H/E)有较好的对应关系。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与摩擦学性能

为进一步提高超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的性能,采用超音速火焰喷涂技术在AISI1045钢基体上制备NiCr-Cr_3C_2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的形貌、相结构及化学成分;测试了涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度等;采用摩擦磨损试验探究了涂层的摩擦学性能,得出了摩擦系数随时间的变化曲线及涂层的摩擦磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层晶体结构复杂,含有单晶、纳米晶,还含有少量非晶相,且涂层结构致密,孔隙率低,显微硬度为916 HV3 N,弹性模量为248.671 GPa,结合强度为63 MPa;在不同载荷条件下,涂层的摩擦系数随时间变化趋势大致相同,且载荷越大,摩擦系数越低,磨损体积越大;载荷为20 N时,涂层磨损机制表现为黏着磨损,载荷增大到60 N时,涂层磨损机制过渡到磨粒磨损。     

WC-Co添加量对激光熔覆镍基涂层微观结构及摩擦学性能的影响

为了使激光熔覆镍基耐磨涂层得到更广泛的应用,通过激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了NiCrBSi/WC-Co镍基涂层,研究了WC-Co添加量对涂层微观结构及摩擦学性能的影响。结果表明:随WC-Co添加量的增加,镍基涂层的结构由枝晶和枝晶间的共晶逐渐向球状晶和块状晶转变,涂层的硬度和耐磨性增加。     

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.     

WC含量对真空熔覆镍基合金涂层组织及性能的影响

为了强化45钢表面性能,在45钢表面于1 225℃下通过真空熔覆制备了WC颗粒增强的镍基合金涂层,利用SEM观察了熔覆层组织形貌,结合EDS分析了各元素扩散情况及WC含量对过渡层结合情况的影响,通过硬度测试和磨损试验,研究了不同WC含量对熔覆层性能的影响。结果表明:熔覆过程中元素互扩散使母材与熔覆层达到冶金结合,同时WC颗粒发生沉降;当WC含量低于20%时,WC颗粒偏聚在母材过渡层附近,且颗粒越大,越靠近母材侧;随着WC含量逐渐增加,颗粒之间相互支撑形成骨架可减少沉降,使分布逐渐趋于均匀,但当WC含量过多时,WC聚集形成熔池使熔覆层中气孔率提高;WC含量达到40%时,出现大量分布在WC颗粒之间或周围的空洞,同时,WC的加入可大大提高材料的耐磨性;当WC含量为30%时,平均磨损失重约为21.5 mg,仅为母材的15%左右。将WC颗粒增强的镍基合金熔覆于45钢表面,在保证母材基本性能的同时可显著提高45钢的表面硬度及耐磨性。加入30%WC既能保证涂层与母材良好的冶金结合,又能显著提高其表面耐磨性,具有一定的研究价值。     

稀土对真空熔覆Ni基/WC涂层组织结构的影响

以往对稀土Ce La影响真空熔覆Ni基/WC涂层的探讨较少.采用真空熔覆的方法在45钢上获得添加有稀土的Ni基/WC复合涂层,借助X射线衍射、SEM及EDX研究了涂层的显微组织、化学成分和相结构.结果表明:稀土的加入改善了真空熔覆Ni基/WC复合涂层的组织,消除了针状相,使组织更加均匀致密;稀土还降低了Ni基/WC涂层各组成相中Fe元素的含量,减缓了Fe原子对Ni基合金涂层的"稀释"作用;稀土还使真空熔覆Ni基/WC涂层的(Ni,Fe)固溶体基体部分转变成了(Ni,Cr,Fe)固溶体基体,并析出了新的第二相NiB.     

激光熔覆(WC+W2C)p/Ni基合金复合涂层的微观结构特征

运用XRD、SEM及显微硬度试验等手段研究了激光熔覆Co包铸造（WC W2C）p增强Ni基合金复合涂层的微观组织特征，分析了Co包铸态（WC W2C）p 在激光熔覆过程中的冶金行为，研究结果表明：在激光熔覆过程中，（WC W2C)p的Co包覆层完全熔化，（WC W2C）p本身也发生部分熔解，其稳定性随W2C/WC比增大而降低；当熔池凝固时，（WC W2C）p在涂层中的分布主要受激光熔池中存在的强烈对流和颗粒/凝固前沿相互作用所控制；依赖于局部成分，涂层中形成变成分的η1-M6C（M=Co、W、Ni)型碳化物，优先分布（WC W2C）p表面；涂层基体的典型组织由分布在γ-Ni M23C6为主加硼化物Ni4B3、Ni3B和碳化物M7C3的伪多元共晶中的η1-W6C组成。     

纳米La_2O_3含量对NiCrCoAlY熔覆涂层组织及硬度的影响

基于激光熔覆技术在TC4合金表面制备NiCoCrAlY熔覆涂层,考察纳米稀土La2O3含量对熔覆涂层质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度计对添加稀土La2O3含量分别为0,1%,2%和3%的涂层的微观形貌、组织及硬度进行观察和研究。结果表明,随着纳米稀土La2O3含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐降低,抑制了熔覆层中柱状晶的生长,加速了枝状晶的形成,且枝状晶的分支加剧,二次枝状晶的间距减小,使熔覆层的晶粒得到细化,并且出现花朵状。添加纳米稀土La2O3的熔覆层硬度相对未添加的都较高,但随着其含量的增加呈现逐渐下降趋势。     

激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。     

热处理对真空熔覆Co基合金涂层疲劳性能的影响

采用真空熔覆法制得钴基合金-碳化钨复合涂层材料,按照45钢热处理工艺对合金涂层进行正火和调质处理,并借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪等先进的测试手段对涂层的组织结构和表面形貌进行观察分析。应用疲劳试验机对不同热处理后钴基合金涂层进行弯曲疲劳试验,结果表明:Co基合金涂层在正火处理后的弯曲疲劳强度大大提高,比熔覆状态合金涂层高150～200MPa左右,在高周疲劳时比正火45钢的疲劳强度高80MPa左右;Co基合金涂层在调质处理后,其S-N曲线与调质45钢的S-N曲线相交,低周疲劳时,合金涂层的疲劳强度大于调质45钢试样,在高周疲劳时,合金涂层的疲劳强度小于45钢试样;调质处理涂层的疲劳强度比熔覆状态涂层高160～220MPa左右。     

Hf添加对GH586合金激光熔覆CoCrAlSi涂层组织高温氧化的影响

合金中加入稀土元素可提高其抗氧化性能,目前有关Hf对CoCrAlSi涂层性能影响的报道较少。选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与耐高温性能进行测试分析。结果表明:激光熔覆涂层包含了大量的网状结构组织,未添加Hf涂层晶界上还形成了很多的微孔;添加Hf涂层中含有大量微孔结构,在晶界上形成了大量的微裂纹结构;涂层内主要含有γ-Co组织相,Hf含量提高可以显著减少涂层内的织构数量;添加Hf涂层内含有大量的致密氧化物,没有观察到明显的裂纹结构,添加Hf涂层经过1 100℃、96 h保温处理后形成了大量的CoCr2O4成分;未添加Hf涂层被一层厚度为10μm的氧化膜所覆盖,同时可以看到晶界区域出现了氧化的情况,Hf含量0.1%和0.3%涂层实施氧化处理后得到了含有许多微孔结构的氧化膜。     

用镍基薄带钎料真空熔结Cr3C2-NiCr涂层的组织和性能

提出了一种采用薄带钎料进行真空熔结的新方法，用BNi-2薄带钎料粘贴在Cr3C2-NiCr预置层表面进行了真空熔结处理，对涂层的组织和微动磨损性能进行了研究。结果表明，真空熔结涂层组织致密，涂层与基体、涂层内部硬质相与粘结相之间可形成良好的冶金结合。涂层主要由Cr3C2，Cr7C3，Cr23C6，Ni的硼化物、Cr的硼化物等硬质相和镍基固溶体韧性相组成。基于致密的组织、良好的结合和硬质相强化，真空熔结Cr3C2-NiCr涂层的抗微动磨损性能明显优于等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层和1Crl8Ni9Ti不锈钢。     

Al(Ni)含量对钛合金激光熔覆AlNiMoSi复合涂层摩擦学性能的影响

研究含Al、Si元素涂层的摩擦学性能可为其应用提供重要的理论参考。以Al、Ni、Mo、Si粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备了Al质量分数分别为20%(Ni的为40%),30%(Ni的为30%),40%(Ni的为20%)的AlNiMoSi复合涂层,分别命名为20Al、30Al、40Al复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相和显微组织,并测试了复合涂层的干滑动磨损性能。结果表明:20Al、30Al和40Al复合涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.380,0.258,0.325和9.36×10~(-5),8.43×10~(-5),1.05×10~(-4)mm~3/(N·m),30Al复合涂层的磨损性能最好,主要是因为该涂层中TiC和Ti3Al含量较高;20Al和40Al复合涂层的磨损机理主要为黏着磨损和磨粒磨损,30Al复合涂层的磨损机理主要为轻微的磨粒磨损。     

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。     

Cr对HY3包覆型涂层退除的影响

使用真空电弧镀技术制备了包覆型涂层HY3,对退除经过时效后的涂层的影响因素进行了研究.结果表明,涂层经过时效后,其中Cr元素的含量大增.由于Cr2O3与NiO性质的不同,以HF和HNO3为主的1#溶液适合退除时效前的涂层,以HNO3和FeCl3为主的2#溶液适合于退除时效后的涂层.     

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。     

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。     

熔覆电流对Inconel 625涂层组织与性能的影响

为了提高合金钢表面熔覆镍基合金涂层的质量,研究工艺参数对镍基合金涂层性能的影响,采用等离子熔覆技术制备Inconel 625涂层,利用金相显微镜、XRD观察并测试涂层的显微组织形貌与物相组成,采用电化学方法、显微硬度测试以及摩擦磨损试验研究了熔覆电流对涂层耐蚀性能和耐磨性能的影响规律。结果表明：熔覆电流改变了Inconel 625涂层的组织形貌和γ-Ni相不同晶面的择优倾向,当熔覆电流为80 A时获得组织细小、结构致密、(111)晶面择优生长的镍基合金涂层;与熔覆电流分别为60,70,90 A条件下制备的涂层相比,该涂层的腐蚀倾向最小,腐蚀速率最低,钝化区间最大,耐蚀性能优异;Inconel 625涂层的显微硬度值显著大于基体,当熔覆电流为80 A时涂层的显微硬度值最大,约为基体的1.89倍,耐磨性能最佳。     

工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响

针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法--压片预置法.采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层.使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响.结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高.熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时能量有效利用率偏低.此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出"胞化"特征.因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数.