激光熔覆微-纳米WC复合涂层的干摩擦磨损性能

以微米和纳米12%Co-WC颗粒为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米WC增强Ni基合金复合涂层;在MM200磨损试验机上与硬质合金磨轮进行了不同载荷和距离的干磨损试验.并利用SEM、TEM、X-射线、显微硬度计等手段分析熔覆涂层在磨损前和磨损后的显微组织和硬度,研究了各涂层在此干摩擦条件下的磨损机理.结果表明,纳米晶WC的加入能改善涂层的耐磨性能,当纳米级WC和微米级WC各为15%时,涂层耐磨性能最佳,但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

超高速激光熔覆镍基WC涂层的显微结构与耐磨性能

采用超高速激光熔覆技术制备了镍基WC涂层,通过SEM、EDS和XRD等对比研究了超高速与低速激光熔覆镍基WC涂层的表面形貌、组织结构与耐磨性能。结果表明,相较于低速激光熔覆,超高速激光熔覆热输入更小、冷却速率更高,制备的镍基WC涂层拥有更好的表面质量;同时,有效减小了基体元素对涂层的稀释,显著降低了WC颗粒的热损伤,使得涂层中碳化物的析出与孔隙生成得到抑制,WC陶瓷颗粒均匀分布,进而显著降低涂层残余应力,避免涂层中裂纹的产生;超高速激光熔覆镍基WC涂层耐磨性能更为优良,磨损机制为磨粒磨损。     

激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的组织与抗裂性能

利用CO2激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层.用SEM、EDS、XRD进行观察和分析,对比研究了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层的形貌、组织结构、强化相的形状及其分布.结果表明,Ni基熔覆层中物相主要为黑色(Fe,Ni)、B2Fe3Ni3基体上分布着WC、Cr2Fe14C等白色的碳化物相,而Fe基熔覆层中的白色碳化物相中有W2C、Fe3W3C.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的变化,获得无气孔、无裂纹的熔覆层.采用EVANS压痕法测得喷焊Ni基WC/Co复合陶瓷涂层断裂韧度K1C的平均值为9 MN·m-3/2,而在现有维氏硬度计最大载荷50 kg的情况下,激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层得到的熔覆层仍无裂纹出现,证实了激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的抗裂作用.     

铸造碳化钨添加量对镍基复合喷熔涂层性能的影响

在镍基合金粉末NiCrBSi中添加不同比例的铸造碳化钨(WC),并采用氧乙炔火焰喷熔工艺在低碳钢表面制备了相应的Ni基WC复合涂层.采用金相显微镜观察了涂层的显微组织,采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机测试了涂层的抗磨粒磨损性能,并采用扫描电镜观察了喷熔粉末和喷熔层磨损后的形貌.结果表明:喷熔层的组织为在NiCr合金基体上弥散分布着不同粒度的碳(硼)化物硬质相;涂层的显微组织和WC的含量对Ni基WC喷熔层的硬度和抗磨损性能影响很大,涂层的硬度和抗磨损性能随WC添加量的增加先增加后减小;当WC的含量为35％时,Ni基体WC喷熔涂层的硬度最高,相应的抗磨粒磨损性能最好.     

激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层及其耐磨性的研究

通过在高碳当量铁基熔覆粉末中复合添加多种强碳化物形成元素,激光原位制备的颗粒增强铁基复合材料涂层具有颗粒析出密度大、尺寸分布均匀的优点.通过在铁基熔覆粉末中单独添加Ti,复合添加Ti+Zr以及Ti+Zr+WC的方式,运用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了颗粒增强铁基复合涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和透射镜等手段研究了涂层的显微组织、颗粒相结构及颗粒相与熔覆层基体相之间的界面.通过环块磨损实验,对比渗碳淬火工艺研究了颗粒增强涂层的耐磨性能,并对磨损机制进行了讨论.结果表明,涂层微观结构是典型的亚共晶介稳组织,原位合成的颗粒是一种复合碳化物,界面处结合牢固.激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层具有优异的耐磨性能.     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

碳化钨含量对钴基碳化钨复合喷熔层耐磨性的影响

为提高20钢的耐磨料磨损性能,利用氧一乙炔火焰喷涂的方法制备了不同WC含量的钴基WC复合喷熔层。显微组织分析表明,复合喷熔层与基体结合良好,喷熔层内WC颗粒分布均匀。磨损试验结果表明,钴基WC复合喷熔层具有优异的耐磨性能,随WC含量的增加,喷熔层耐磨性能增强。     

感应熔覆微-纳米复合材料涂层组织及摩擦磨损特性研究

以Ni60A、微米级和纳米级WC粉末为原料，利用感应熔覆技术在45钢表面制备了微-纳米WC复合材料耐磨涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构；同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能。结果表明，复合涂层由WC、Cr23C6、Co6W6C、У-Ni固溶体等物相组成；其组织均匀，与基体之间为完全冶金结合；复合材料涂层表现出优异的耐磨性及良好的承载能力，其磨损速率随载荷增大变化不大。     

微/纳米WC复合涂层析出相对硬度和耐磨性的影响

通过激光熔覆在45钢表面制备出过饱和的WC增强Ni基复合涂层.对制备的复合涂层进行磨损试验,后采用MX2600FE场发射扫描电镜观察涂层磨损表面组织,发现涂层中产生了原始组织中不存在的析出颗粒.通过HV-1000型显微硬度仪和磨损试验设备研究了析出颗粒对涂层硬度和耐磨性的影响.结果表明:相同成分配比的复合涂层其产生的析出相能提高涂层的硬度,也能改善涂层的耐磨性能.     

盾构滚刀材料表面镍基碳化钨涂层摩擦学性能研究

目的 盾构滚刀磨损是盾构施工中最常见的问题之一,为减缓刀具的剧烈磨损、延长刀具的使用寿命,采用等离子堆焊工艺在盾构滚刀表面制备镍基碳化钨涂层以强化滚刀性能,基于盾构滚刀服役的真实工况,研究滚刀涂层的摩擦学性能及其合理的评价方式.方法 对镍基碳化钨涂层在往复滑动、冲滑复合(冲击+滑动)两种相对运动模式下进行摩擦磨损试验研究.结果 制备镍基碳化钨涂层后可提高滚刀的耐磨性.往复滑动磨损后,镍基碳化钨涂层的磨痕宽度为0.42 mm,而H13钢的磨痕宽度达到0.78 mm,镍基碳化钨涂层的抗冲滑性能也明显优于H13钢.两种相对运动模式下镍基碳化钨涂层均主要承受磨粒磨损,但往复滑动模式下涂层存在局部剥落,而冲滑复合模式下则伴随一定的粘着磨损.结论在两种相对运动模式下,镍基碳化钨涂层表面的高硬度碳化钨颗粒都可阻止磨粒对较软镍基合金区域的切削与碰撞.相较往复滑动模式,冲滑复合模式下镍基碳化钨涂层要承受冲击和滑动的耦合作用,涂层的磨痕特征以及损伤形式都有明显的不同.采用冲滑复合运动模式的摩擦磨损试验能对盾构滚刀刀圈的摩擦学性能进行更全面、合理的研究及评价.     

等离子弧堆焊镍基球形碳化钨涂层摩擦磨损研究

目的采用等离子转移弧堆焊技术制成镍基球形碳化钨复合涂层,研究碳化钨含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响,以用于实际生产开发。方法碳化钨质量分数分别为20%、30%、50%、60%的镍基混合粉末通过等离子堆焊方法制备成复合涂层,并采用Bruker公司生产的万能摩擦磨损试验机对镍基碳化钨复合涂层的侧面进行摩擦磨损性能测试。对各组涂层的表面形貌、摩擦系数、划痕横截面积及磨损面的微观形貌进行对比分析,探究碳化钨的含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果等离子转移弧堆焊镍基球形碳化钨复合涂层的耐磨性能随着碳化钨含量的增大而增大,同时近熔合区基体的耐磨性能也不断提高。当碳化钨质量分数小于50%时,主要发生的是粘着磨损和氧化磨损;当碳化钨质量分数大于50%时,主要发生的是粘着磨损和磨料磨损。结论由于碳化钨的存在以及增强相的不断生成,随着碳化钨含量的增大,复合涂层的磨损性能不断提高。出于性能和成本考虑,当碳化钨质量分数为50%时更适合实际应用。     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

17-4PH不锈钢基体激光熔覆制备球形WC/Ni基复合涂层

为了制备高性能耐磨带,提高工件的使用寿命,利用激光宽带熔覆技术在17-4PH不锈钢表面沉积镍基合金做为过渡层,然后熔覆球形WC/Ni基复合涂层。对激光熔覆层分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征等,并使用MMG-10型摩擦磨损试验机进行涂层耐磨性能测试。研究结果表明,采用激光熔覆技术可制备高质量WC/Ni基复合涂层,碳化钨质量分数达到65%,涂层冶金质量、裂纹尺寸、稀释率等满足技术要求。复合涂层的耐磨性为镍基合金的15倍,但其平均摩擦系数(0.926)高于镍基合金(0.762)。     

激光熔覆镍基合金和Ni/WC涂层的磨损特性

采用热喷涂方法预置0．5mm厚度的涂层，研究在激光熔覆过程中不同的激光功率对涂层组织特性的影响，对镍基合金涂层和Ni/WC陶瓷涂层进行耐磨实验，结果表明，两种涂层存在不同的磨损特性，WC陶瓷颗粒在涂层及其表面的均匀分布可提高涂层的耐磨性，硬度和韧性的相互匹配是提高材料磨性的有效方法。     

铸钢表面镍基合金渗层耐磨性能的研究

以提高铸钢表面的耐磨性为目的,用负压铸渗技术在铸钢表面制备了一层与基体结合良好的耐磨镍基合金渗层;对渗层的成份、硬度进行了分析;用MM-200摩擦试验机,对比考察了镍基合金渗层与基体在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能.结果表明:渗层到基体的显微硬度呈梯度变化,最高硬度出现在亚表层,硬度为542HV;在相同的摩擦条件下渗层的耐磨性远高于基体,载荷为100N时基体的磨损率是渗层的9倍,载荷为250N时基体的磨损率是渗层的5.19倍;渗层的存在提高了材料的耐磨性;渗层的磨损主要受氧化粘着和转移机制的控制.     

Ni-WC涂层在饱和H2S溶液中的磨损和腐蚀行为

为了提高深海石油钻采工具的耐磨耐蚀性能,利用等离子转移弧堆焊(PTA)在不锈钢表面制备了不同球形碳化钨(WC)含量的镍(Ni)基涂层,并研究了该涂层在饱和硫化氢(H₂S)溶液中的耐磨损与腐蚀性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等方法研究了涂层的表界面形貌和组成结构。利用显微硬度测试仪和摩擦磨损测试仪研究了涂层的耐磨损性能。通过极化曲线和3D光学轮廓仪等方法研究了涂层在H₂S溶液中的腐蚀速率和点蚀分布。结果显示,球形WC粉末的Ni基合金颗粒经过离子转移电弧堆焊在合金钢表面形成的涂层,其主要成分为WC,W₂C,Ni和Ni₃Fe。但WC的体积分数对于涂层的耐磨耐蚀性能影响较大,当WC的体积分数为60%时(Ni-60%WC),涂层在H₂S溶液中的耐磨与耐蚀性能均优于单纯的Ni基涂层和Ni-30%WC涂层。因此,文中研究为深海石油钻采工具的表面防护提供了一种新的思路和选择。     

T10钢表面激光熔覆Ni/WC-La_2O_3性能研究

采用激光熔覆技术在T10钢表而激光熔覆Ni基合金,并研究了在Ni基合金中加入WC硬质相、纳米稀土氧化物La_2O_3后的性能和组织结构的变化情况.实验表明:激光熔覆层由熔覆层、结合区和热影响区组成,在合适的工艺条件下可得到结合性能良好的熔覆层.Ni60+30%WC熔覆层的硬度与未加入WC相比改变不大,但耐磨性却得到很大的提高;Ni60+1.0%La_2O_3熔覆层主要由树枝晶组成,在激光熔覆层中添加La_2O_3,起到细化枝晶的作用,同时激光熔覆层平均硬度比未加稀土的提高约150 HV0.1.     

KCJ-15扬雪机搅笼镍基喷熔复合涂层的研究

目的在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层的基础上,添加硬质碳化钨颗粒,并研究其在搅笼基体上的腐蚀、磨损规律。方法制备7组碳化钨颗粒含量不同的镍基复合粉末,分别在不同腐蚀液体中进行摩擦磨损实验,随后选取抗磨性能最佳的一组,分别进行不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损试验。结果在同一种腐蚀液体中,喷熔层的摩擦系数随碳化钨含量的增加变化不大,磨损率随碳化钨含量的增加先减小后增大,其中浸泡在HCl和NaCl溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏高,而浸泡在NaOH和H_2SO_4溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏低。随着载荷的增加,喷熔层的摩擦系数和磨损率增大。随着滑动速度的增加,喷熔层的摩擦系数增大,磨损率降低。结论在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层中,添加碳化钨的最佳质量分数在15%~25%之间,此时可获得最佳的抗磨性能。此外,喷熔层的摩擦系数受到腐蚀液体、外部载荷和滑动速度的影响较大,受碳化钨含量的影响较小。