HVAF喷涂纳米结构Ni基涂层组织及磨损性能研究

利用AC-HAVF喷涂技术制备了纳米结构Ni基涂层,对涂层微观结构以及磨损性能进行研究。结果表明:涂层主要由γ-Ni固溶体以及FeNi3、Ni3B、CrB2、Cr26C3和Cr7C3等化合物组成,涂层主要由50～70 nm的纳米粒子组成,部分粒子达到20～30 nm;涂层与基体结合很好,孔隙率低,约为2.37%;涂层具有较好的耐磨性,涂层磨损以疲劳磨损为主。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层组织及性能研究

利用活性燃烧高速燃气(AC-HAVF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层,研究了其微观组织及耐磨耐蚀性能.结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11,WC,M6C(Ni2W4C或Fe3W3C),Cr26C3,CrB2等相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为2.5%;WC,M6C,Cr26G3,CrB2等硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800 nm;涂层硬度分布不均匀,平均硬度为685HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/8.8,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/2;涂层的磨损机理以疲劳磨损为主,弥散分布的硬质相是涂层硬度以及耐磨性提高的主要因素.     

HVOF喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备了3种镍基涂层，并对涂层的性能进行测试。结果表明：烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度达44．6MPa、显微硬度963．8HV，均明显优于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层；Ni包C涂层孔隙率最高，达5．4％，并含有许多的未熔软质相；涂层中的镍起粘结作用，能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度。     

冷喷涂Ni涂层的微观组织

采用SEM和TEM对冷喷涂Ni涂层的微观组织进行表征.结果表明:在粒子尺寸范围内,Ni涂层的微观组织有明显差异:粒子界面处,微观组织以带状晶和等轴晶为主;界面附近以位错墙、位错缠结形貌为主,且距离界面越近,晶粒细化越明显;两区域对应的组织演变机制分别是高应变速率动态再结晶机制和位错运动导致的晶粒细化机制.     

高速火焰喷涂Ni60B涂层抗蚀性能研究

在20钢基体上利用高速火焰喷涂Ni60B,同时对喷涂后的试样进行涂盐腐蚀试验。利用数学的方法对腐蚀动力学曲线进行拟合,并利用先进的分析测试手段如扫描电镜、能谱分析及X射线衍射等对其抗腐蚀机理进行探讨。结果表明:涂层的腐蚀速率随时间的增加而下降,涂层表面连续、致密的Cr2O3、NiO有效地阻止了涂层被进一步腐蚀。     

等离子喷涂WC颗粒增强Ni基涂层组织及抗冲蚀性能

采用等离子喷涂工艺制备WC颗粒增强Ni基涂层,分析了涂层的显微组织,并对其抗冲蚀磨损性能进行了测试。结果表明,涂层呈层片状结构,有一定孔隙,WC颗粒在涂层中分布均匀,且与母相结合良好。随着冲蚀角度的增大,涂层冲蚀磨损质量损失先增大后减小,表现为塑性-脆性复合冲蚀磨损特征。     

硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究了硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织的影响。结果表明在IC6A合金中添加0．10％～0．20％Si(质量分数,下同)会使合金的枝晶间区析出块状的Mo1.24Ni0.76相和Mo6(Ni0.75Si0.25)7相,当硅的添加量达到0．30％时,合金的枝晶间区除了析出这两种相外,还有针状的δ-NiMo相析出。这相的析出不利于合金的高温持久性能,它们的硬度较大,只能通过孪晶的方式变形。硅有利于提高IC6A合金的高温抗氧化性能,而对合金的抗腐蚀性能和瞬时拉伸性能无明显影响。     

FeNiCrBSiNbW非晶涂层组织及空蚀性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在45钢基体表面上制备了高非晶含量的FeNiCrBSiNbW涂层和1Cr18Ni9Ti不锈钢涂层。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪等对涂层的组织结构进行表征;在磁致伸缩汽蚀仪上采用失重分析法对非晶涂层的空蚀性能进行试验研究,并用扫描电镜观察涂层的表面及截面的空蚀形貌,探讨非晶涂层的空蚀破坏机理。结果表明:FeNiCrBSiNbW涂层的组织均匀,结构致密,起始晶化温度为528℃,平均孔隙率为3.5%,硬度为967 HV。FeNiCrBSiNbW非晶涂层的抗空蚀性能明显优于1Cr18Ni9Ti不锈钢涂层。     

大气等离子喷涂制备Fe基非晶涂层及微观结构表征

选用Fe-10W-4Cr-3Ni-2Mo-4B-4Si-1C(质量比)合金粉末作为喷涂原料,采用大气等离子喷涂工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上制备了Fe基涂层。利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌;用Olycia m3分析软件对涂层的孔隙率进行测定;用热分析系统对喷涂粉末和涂层从室温到1 173K范围的DSC曲线进行记录;同时,测定了涂层的显微硬度和结合强度。结果表明:大气等离子喷涂制备的Fe基涂层与基底的结合良好,涂层较为致密并且存在灰色氧化带组织,表现出典型的层状组织结构;涂层不但具有低的表面粗糙度和孔隙率,而且具有高的显微硬度和结合强度;所制备涂层中的非晶含量约为89.2%(质量分数),涂层中形成的晶相组织为纳米晶结构。     

电弧喷涂锡基巴氏合金涂层的组织与性能

针对电弧喷涂巴氏合金涂层组织与铸造组织的显著差异,借助于扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射分析涂层的微观组织结构;测试了巴氏合金涂层在钢铁基体上的结合强度,研究了涂层与碳钢及铸铁组成摩擦副时的磨损表现.结果表明,电弧喷涂巴氏合金涂层的组织细小、均匀,SnSb和Cu6Sn5化合物的形态趋于不规则的块状或近于球形;施加过渡底层可以使涂层更可靠地与钢铁基体结合;在润滑条件下,涂层表现出比铸造合金更好的耐摩性能.     

镍基自熔性合金喷焊涂层的组织与性能研究

用两种镍基自熔性合金粉末,采用火焰喷焊技术在STB A22钢管基体表面制备了两种喷焊层,利用光学显微镜和扫描电镜观察了镍基合金喷焊钢管的表面形貌和喷焊层的断面组织,测定了喷焊层与基体之间的结合强度,利用扫描电镜和能谱仪测定了喷焊层与基体的界面组织以及成分分布,研究了喷焊层的成分分布、组织与性能.结果表明,镍基喷焊层与钢管基体形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了采用火焰喷焊技术得到的涂层与基体之间具有较高的结合强度.     

活性燃烧高速燃气喷涂WC-CoCr涂层的微观组织及性能

利用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了WC-CoCr涂层,并利用XRD、SEM、滑动磨损以及电化学试验分析了涂层的微观组织以及耐磨耐蚀性.结果表明,涂层具有优异的微观结构以及良好的耐磨耐蚀性.XRD分析未发现其他喷涂技术普遍存在的W2C以及W相,AC-HAVF喷涂技术可以有效抑制WC的分解;涂层致密且与基体结合良好,孔隙率仅为0.75%.滑动磨损试验表明,涂层具有很低的磨损率.其主要原因为涂层硬度极高、WC颗粒细小和没有W2C相.电化学试验表明,WC-CoCr涂层的耐蚀性优于基体0Cr13Ni5Mo不锈钢,Cr的加入、W的缺少以及孔隙率低是WC-CoCr涂层耐蚀性优异的重要原因.     

电弧喷涂镍基涂层腐蚀及磨损行为

针对WTE垃圾焚烧炉过热器热腐蚀及磨损问题,设计开发了新型镍基粉芯丝材,并采用电弧喷涂方法在SA213-T2基体表面制备相应涂层.利用XRD,SEM,磨粒磨损试验机及高温箱式电阻炉等对涂层组织结构、磨损及热腐蚀行为进行研究.结果表明,所制备涂层具有热喷涂典型的层状结构,组织较为均匀致密,孔隙率在3%左右,氧化物含量较低.涂层平均显微硬度约为351.27 MPa,相对耐磨性达基体7倍以上.涂层在800℃下的热腐蚀动力学曲线呈典型抛物线形式,表面生成NiCr2O4及Cr2O3氧化膜,能够有效阻止腐蚀介质向涂层内部的渗透,使其抗热腐蚀性能远优于基体材料.     

HVOF/AC-HVAF热喷WC-10Co-4Cr涂层的耐冲蚀性能

采用高速火焰热喷涂系统（HVOF/AC-HVAF）在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了三种组织结构不同的WC-10Co-4Cr涂层,通过料浆罐冲蚀试验机对三种涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为和冲蚀机制进行了研究,重点分析涂层组织与耐冲蚀性能的关系. 结果表明,三种涂层的耐冲蚀性能均优于0Cr13Ni5Mo基材,冲蚀失重仅为基材的6% ~ 35%,组织越均匀、致密的涂层耐冲蚀性能越优. 低攻角冲击时,涂层冲蚀机制以粘结相去除,WC颗粒剥落为主,基材冲蚀机制主要为微切削;高攻角冲击时,涂层冲蚀机制以涂层剥落为主,基材的冲蚀机制主要为变形磨损. 涂层的组织决定了不同试验条件下涂层的冲蚀行为和冲蚀机制.     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

Microstructure and properties of AC-HVAF sprayed Ni60/WC composite coating

A Ni60/WC coating was deposited on 0Cr13Ni5Mo stainless steel substrate by the actived combustion-high velocity air fuel (AC-HVAF) technique. The structure and morphologies of the Ni60/WC coating were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), and the wear resistance and corrosion resistance were studied. The results showed that the AC-HVAF spraying was seen as the pre-eminent process for the deposition of Ni60/WC coating. Due to low particle heating and high particle velocity in the HVAF process, WC phase remain almost unchanged after spraying. The tribological behaviors were evaluated by using a HT-600 wear test rig. Under the same conditions, the worn volume of 0Cr13Ni5Mo stainless steel was 10.43 times more than that of the coating. The wear mechanism was mainly fatigue wear. A series of the electrochemical tests was carried out in a 3.5 wt.% NaCl solution in order to examine the corrosion behavior. Mechanisms for corrosion resistance were discussed.     

Influence of annealing treatment on microstructure and properties of cold sprayed stainless steel coatings

304 stainless steel coatings had been deposited on carbon-steel substrate by cold spray technique, vacuum annealing treatment was applied to the coatings with different temperatures, and the influence of annealing treatment on the microstructure and electrochemical behavior of the coatings in 3.5% NaCl were analyzed. The results indicated that, the cold sprayed coating was constituted by the flattened particles, and the interfaces were clearly observed between the deposited particles. It was also found that...     

Effect of particle size on the microstructure and properties of kinetic sprayed nickel coatings

This study aims to examine the effect of particle size on the microstructure and corresponding properties in kinetic sprayed coatings of commercially pure nickel (CP-Ni) in conjunction with finite element modeling (FEM). Prior to the experiments, the adhesion factors (interface temperature, contact time and contact area), rebound factor (relative recovery energy) and the resultant critical velocities of CP-Ni for different particle sizes and temperatures were estimated by FEM. Based on the simulations, three different sized CP-Ni powders were successfully deposited onto mild steel substrates using a powder preheating system. Here we suggest optimized windows of operation for particle sizes of CP-Ni based on the microstructure and properties of the coatings (i.e. deposition efficiency, bond strength and micro-hardness) which are in good correspondence with the simulation results.     

激光重熔及回火对Ni基合金火焰喷焊层组织和性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射物相分析以及显微硬度测定的方式,分析比较了原始喷焊层和激光重熔喷焊层以及经400℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃和750℃分别进行1 h和3 h回火处理的Ni基合金喷焊层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:原始喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)和硬质相Cr23C6、Cr5B3、NiB、Fe3B、Ni3B、CrB、Fe2B等组成.经激光重熔的喷焊层与原始喷焊层相比,显微组织得到明显细化,而且硬度和耐磨性都有较大提高.激光重熔喷焊层再经600℃×3h回火后硬度值达到最大,耐磨性最好.