Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层摩擦学性能研究

针对超声电机摩擦驱动的特性,利用大气等离子喷涂技术在45钢表面设计制备不同配比的Al2O3/Ti O2陶瓷涂层。采用X射线衍射仪分析相结构,用扫描电镜表征磨损后涂层表面特征,探讨其磨损机理,在直线型超声电机上测试其磨损性能。结果表明:在高温条件下,Ti O2和Al2O3形成固溶体,而XRD测试时,只能检测到Al2O3的特征峰而Ti O2相消失。五种配比材料中,Al2O3-16%Ti O2涂层的磨损性能优于其他涂层,使用寿命更长。Al2O3-10%Ti O2和Al2O3-13%Ti O2涂层表现出轻微的疲劳磨损机制,Al2O3-16%Ti O2涂层则是轻微的磨粒磨损,而Al2O3-19%Ti O2和Al2O3-22%Ti O2涂层的磨损机制是轻微的脆性断裂。     

高速电弧喷涂技术制备Fe基非晶涂层及其性能

利用自设的新型粉芯丝材,通过高速电弧喷涂技术制备了Fe Cr BAl Ni Si非晶涂层,针对涂层的组织结构和性能进行了深入研究。结果表明,涂层组织致密,其层状结构呈薄片形,涂层孔隙率为5.6%。涂层含有29%的非晶相,且主要存在于近基体涂层中,而晶体相则主要为Fe-Cr相、Al Ni3相、Cr B相、Ni4B3相和Al2O3相。非晶相的存在及因沉积效果产生的缺陷决定了涂层的显微硬度的不均匀性,涂层平均硬度接近800 HV0.1,最大可达1 115.3 HV0.1,属于硬质涂层。涂层的晶化温度约为712℃,较其他几种非晶涂层涂层有更好的热稳定性。     

La2O3改性Ti/MoS2镍基复合涂层微观组织和 摩擦学性能研究

目的 为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法 利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200 ℃条件下摩擦学性能的影响。结果 La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、(Fe,Cr)7C3、Cr7C3、TiC、Ti2CS、MoS2相和La2O3组成。添加La2O3后可以明显细化晶粒,使组织更加均匀致密,提高了熔覆层显微硬度及耐磨性。当La2O3的添加量为1.0%时,涂层的硬度值最高达776HV0.2。La2O3改性后,涂层的摩擦学性能也得到了优化。室温时,1.0%La2O3涂层的磨损失重仅为1.8 mg,摩擦系数为0.48,与未添加La2O3的涂层相比,磨损失重降低了47.1%,摩擦系数也明显降低;200 ℃高温磨损时,1.0%La2O3涂层的磨损失重降低了41.3%,摩擦系数降低到0.50。结论 La2O3的加入可以有效提高涂层的减摩性和耐磨性等摩擦学性能,同时还能优化涂层的组织结构和硬度等力学性能。采用激光熔覆技术制备的La2O3改性镍基涂层,力学性能和摩擦学性能得到有效提高。     

H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性北大核心CSCD

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H2O2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H₂O₂ (质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,Mo₃Si和Fe₅Si₃相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。     

等离子弧熔覆添加Al2O3+TiO2铁基合金涂层组织和耐磨性

在Q235钢表面用等离子弧熔覆Ni-Cr-B-Si-Fe铁基合金涂层及添加不同含量Al2O3 TiO2铁基合金复合涂层,比较研究了这两种涂层的组织、显微硬度和磨损性能。结果表明,添加Al2O3 TiO2后的铁基复合涂层界面的生长形态发生变化,由初生的细长柱状树枝晶转变为小的枝晶,并且提供了形核的核心,细化了晶粒;其组织主要由晶粒细小的γ-Fe为基,以Cr23C6,Fe3C,Al2O3 TiO2为增强相的复合涂层;熔覆层的显微硬度可达600～655HV0.2。     

钛合金激光熔覆NiCr/Cr3C2-20%WS2涂层的耐磨性

为提高Ti6Al4V钛合金的耐磨性能,以NiCr/Cr3C2-20%WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面原位合成自润滑耐磨复合涂层,系统地分析了涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦学性能和对偶件的磨损形貌。结果表明：对比激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层(其显微硬度为1167 HV0.5),添加20%WS2后复合涂层的硬度(1076 HV0.5)略有下降,但由于Ti2SC和CrS自润滑相的产生,涂层的耐磨减摩性能明显提高,同时Si3N4对磨球的磨损表面光滑,无明显塑性变形,显示出NiCr/Cr3C2-20%WS2复合涂层具有良好的自润滑耐磨性能。     

超音速电弧喷涂NiTi混合涂层的冲蚀磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上分别制备Ni Ti涂层和Ni Ti/Ni Al混合涂层。用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,用扫描电镜分析了涂层的组织形貌,在显微硬度仪上进行了硬度测试,在冲蚀试验机上进行了涂层耐冲蚀性能的研究。结果表明,Ni Ti/Ni Al混合涂层较Ni Ti涂层具有更高的硬度,涂层组织也更加均匀致密,耐冲蚀性能强于Ni Ti涂层。     

稀土RE对激光熔覆Fe基非晶复合涂层的影响

研究了稀土RE微合金化对激光熔覆Fe38Ni30Si16B14V2(原子分数,%)非晶复合涂层的影响.使用X射线衍射和扫描电镜分析熔覆层物相、组织结构与RE对非晶相形成的影响.结果表明,激光熔覆条件下,稀土RE的微合金化能提高Fe38Ni30Si16B14V2合金的玻璃形成能力,有利于形成非晶涂层.稀土RE的加入改变了非晶合金的结晶体系,稀土RE加入量为1时促进γ-Fe, Ni相的结晶,抑制Fe2B相的结晶;RE为2时,两种相的结晶均受到抑制.稀土RE的微合金化使涂层的显微硬度值降低,涂层的显微硬度沿涂层厚度方向下降.     

高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的组织与性能

用高速火焰喷涂法在20钢上制备Fe-Al／Cr3C2复合涂层。利用配有能谱仪的扫描电镜分析涂层表面形貌和所含元素,利用X射线衍射仪分析涂层的相组成,并测试了涂层的结合强度、显微硬度、孔隙率等性能。结果表明,高速火焰喷涂Fe-Al／Cr3C2复合涂层中主要包括Fe、Al以及FeAl、Fe3Al、Cr3C2相,Cr3C2增强相呈点状均匀分布涂层中;涂层具有较高的结合强度、硬度和较低的孔隙率。     

稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响

以Ti,B4C,Y2O3和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,运用 XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能. 结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合. 复合涂层由TiC,TiB2,Cr23C6和γ-Ni组成. 稀土加入改变了TiC和TiB2的长大形态,呈颗粒状均匀、细小的分布在熔覆涂层中. 显微硬度和耐磨性测试结果表明,稀土加入后提高其显微硬度和磨损性能.     

稀土对真空熔结镍基金属陶瓷复合层成分和硬度分布的影响

研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态、化学组成、相结构，及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明：稀土（Ce＋La）消除了Ni60＋WC涂层中的针状相，改变了析出相的分布形态，增加了熔合带的宽度。稀土改变了涂层的化学组成，提高了Ni、Cr、Si和W的含量；降低了Fe的含量。Ni60＋WC＋RE涂层还析出了新的Cr3Ni5Si2相。两种Ni60＋WC复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0．2mm处，稀土明显地提高了复合涂层的显微硬度。     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的组织与性能

采用Fe-Al/Cr3C2粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织与性能.结果表明,高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2涂层中生成了多种物相,主要是Fe3Al和FeAl相,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO*Al2O3和Cr2O3氧化物相等.涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度,密度和孔隙率较低.     

汽车活塞环表面Ni60A-Cr2O3复合涂层的制备与性能

采用超声速等离子喷涂法在汽车活塞环用45钢表面制备了Ni60A-Cr2O3复合涂层,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),摩擦磨损试验,电化学试验和浸泡腐蚀试验研究了Cr2O3含量对Ni60A-Cr2O3复合涂层物相组成、显微组织、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Ni60A-Cr2O3复合涂层中除有增强相Cr2O3外,还含有FeNi3、Fe(C,B)6和Cr23C6等含Cr析出相;随着复合涂层中Cr2O3含量的增加,复合涂层的磨损量呈现先减小而后增加的趋势,在Cr2O3质量分数为35%时磨损量最小,Ni60A-Cr2O3复合涂层中适宜的Cr2O3添加量为35%;Ni60A涂层和35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的磨损机制分别为黏着磨损和磨粒磨损;极化曲线测试结果和浸泡腐蚀试验结果都表明,在1.5mol/L H2SO4和3.5%NaCl溶液中,35%Cr2O3+65%Ni60A复合涂层的耐腐蚀性能都要优于Ni60A涂层的。     

烧结工艺和Y_2O_3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

以TiC、TiN、Ni、Co等粉末为主要原料,以稀土Y2O3为添加剂,采用无压烧结技术制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究烧结工艺和稀土Y2O3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着温度的升高,TiC、TiN、WC、Cr3C2、Mo等相逐渐消失,向硬质芯相扩散发生固溶,经溶解-析出过程,最终形成新的Ti(C,N)硬质相和(Cr,W,Mo,Ti)(C,N)固溶体环形相,黏结金属Ni和Co主要以Ni相、TiCo和Co3W3C中间相的形式存在;稀土Y2O3的添加未改变Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相结构演变过程,材料的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性均随Y2O3添加量的增加呈先增加后降低的趋势,当Y2O3的加入量为0.8%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能最佳,样品的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性相比1450℃烧结50 min样品的分别提高了7.9%、45.8%和6.1%。     

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。     

等离子喷涂Al_2O_3(13%TiO_2)涂层和NiCr-Cr_3C_2涂层的组织性能研究

通过等离子喷涂方法在穿孔顶头尾部材料42CrMo钢表面分别制备NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层,运用OM,XRD,SEM等分析测试手段对涂层的组织、形貌和物相成分进行表征,并对两种涂层进行了显微硬度及抗热震性能实验.结果表明:喷涂涂层为典型的层状结构,涂层与基体为机械结合.Al2O3(13%TiO2)涂层以亚稳相γ-Al2O3相为主要相,同时存在α-Al2O3相.喷涂形成NiCr-Cr3C2涂层后物相成分为Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2等Cr的碳化物.NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层的表面平均显微硬度分别为586.4HV,和557.7HV.其平均热震循环次数分别为25次和18次.     

高速钢钻头电火花沉积 Ti( C, N) /Al2O3 复合涂层的组织及切 削性能

目的在高速钢钻头表面电火花沉积Ti(C,N)/Al2O3复合涂层,以提高其切削性能。方法利用电火花沉积技术,以Ti(C,N)/Al2O3作为电极材料,在高速钢钻头表面制备Ti(C,N)/Al2O3涂层,考察涂层的物相组成、组织形貌及横截面硬度分布,并进行切削试验。结果涂层组织均匀,厚度约32~36μm,物相主要为C0.3N0.7Ti,Al2O3,AlTi3,Fe7W6,Fe4N,TiN和AlN,平均硬度是基体高速钢的2.6倍。结论在高速钢钻头表面制备Ti(C,N)/Al2O3涂层可以提高刀具的切削性能,延长其使用寿命。