不同含量WC颗粒增强激光熔覆截齿涂层性能研究

目的 解决截齿磨损失效问题,研究不同WC颗粒含量对42CrMo截齿激光熔覆Co基/WC复合涂层表面形貌及裂纹率、显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能的影响机制。方法 通过在42CrMo截齿基体上制备Co基/WC复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验仪及电化学工作站测试不同WC颗粒含量对熔覆层性能的影响。结果 Co基/WC复合涂层表面较为平整,当WC颗粒质量分数大于30%时,熔覆层表面开始出现交错裂纹;当WC质量分数为80%时,裂纹率增加35%。Co基/WC复合涂层的显微硬度皆高于42CrMo基体(378HV0.2),随着WC颗粒含量的增加,熔覆层平均显微硬度从448HV0.2提升到890HV0.2。Co基/WC复合涂层的摩擦系数、磨损量均小于42CrMo基体,WC颗粒质量分数增加到80%时,熔覆层平均摩擦系数为0.270,为基体(0.567)的50%,磨损量仅为1.0 mg,相比于42CrMo基体(18.6 mg)降低了约95%,低WC颗粒含量以黏着磨损为主,高WC含量以磨粒磨损为主。熔覆层耐腐蚀性能随WC含量的增加先增大、后减小,WC质量分数为30%时,熔覆层的耐腐蚀性能最好,具有最小的电流密度(1.465×10^–7 A/cm²),相比基体电流密度(8.031×10^–6 A/cm²)降低了98%。结论 WC颗粒含量对Co基/WC复合熔覆层的裂纹敏感性有显著影响,WC颗粒的细晶、弥散及固溶强化使熔覆层的显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能得到明显改善。     

多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

半导体激光熔覆钴基合金的组织与性能研究

采用2 k W半导体激光器在304不锈钢表面进行同轴送粉的激光熔覆Co基合金试验,以提升其表面性能,解决失效问题。通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究了熔覆层的显微组织和相结构。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和气蚀装置测试了熔覆层的显微硬度、耐磨性与抗气蚀性。结果表明,Co基合金熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好,没有微观裂纹与气孔等缺陷。熔覆层组织主要由初生γ-Co枝晶固溶体及其间的共晶组织组成,其主要组成相为γ-Co、Fe Ni固溶体、Co Cx和Cr23C6等碳化物。熔覆层最高显微硬度为484 HV0.2,平均显微硬度为474 HV0.2,较基体提高2倍以上;熔覆层的平均摩擦系数和磨损量分别为基体的50.8%和29.2%;熔覆层的抗气蚀性能较基体提高了2.7倍。     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

目的 研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法 将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni, Fe)固溶体、Ni₂Si、CrB、Cr₂₃C₆、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的Nb C颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,N...     

铁基合金激光熔覆层裂纹控制的组织设计

通过对激光熔覆铁基合金进行组织设计和试验,获得了无裂纹、平均硬度为850.3 HV (65HRC)的熔覆涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)对熔覆层进行显微组织、相结构分析,结果表明:熔覆层为枝/胞晶凝固组织形态,熔覆层内弥散分布大量的颗粒相;残余奥氏体沿着枝/胞晶间分布,晶间的碳化物呈颗粒状弥散分布在晶间残余奥氏体上.摩擦测试结果表明,熔覆层的磨损形式主要为磨粒磨损,对比材料冷轧辊用钢9Cr2Mo磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损和疲劳剥落.熔覆层的拉伸断口形貌为准解理和韧窝,并有沿晶粒边界形成的韧带,表明晶界残余奥氏体提高了熔覆层的韧性.     

激光功率对42CrMo钢激光熔覆层组织和摩擦磨损性能的影响

利用摩擦磨损试验探究不同激光功率下42CrMo钢激光熔覆层的耐磨性,采用SEM和OM观察了试样摩擦磨损前后的熔覆层组织形貌。结果表明:42CrMo钢基体的摩擦因数较大,且在该摩擦磨损后出现了严重的脆性剥落现象,激光熔覆层可以提升42CrMo钢的耐磨损性能;当激光功率为1600 W时,摩擦因数可降低至0.28,熔覆层表面SEM形貌较为光滑,耐磨性优异,熔覆层组织中的晶粒细化均匀,主要表现为细小的等轴晶,组织较为致密,从而提高了熔覆层的耐磨损性能。     

激光熔覆铁基合金涂层的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在20CrNi2MoA钢表面制备铁基合金涂层。研究了激光功率对熔覆层显微组织、显微硬度的影响,分析了熔覆层和基体的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层组织由内及表依次为平面晶-胞状晶-树枝晶-等轴晶,无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈良好的冶金结合。在一定功率范围内,激光功率增加使得枝晶尺寸增大以及显微硬度下降。在相同磨损参数下,激光功率为2.5、2.8 kW时熔覆层磨损量为7.35×10~(-3)mm~3和1.401×10~(-2)mm~3,相对耐磨性为基体的10.3倍和5.42倍,稳定磨损阶段熔覆层摩擦系数在0.24和0.26左右,而基体稳定在0.35左右。     

激光熔覆制备Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层的性能

利用激光熔覆技术在45钢上制备Fe-Mo-Ni-Si-B涂层,并进行激光重熔处理。借助光学光学显微镜、环境扫描电子显微镜、X射线衍射仪对涂层的组织结构进行研究,并利用维氏硬度计、磨损试验机、电化学工作站等设备分析了重熔前后涂层的显微硬度、摩擦磨损及耐腐蚀性能。结果表明:利用激光熔覆技术能够在45钢上获得冶金结合良好的Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层。熔覆层由晶体相和非晶相混合组成,主要的晶体相包括Fe Si、Fe2B、Fe Ni、Fe3Mo及Fe单质。经过重熔处理后,熔覆层组织细化,晶粒更为细小,非晶相比例提高。熔覆层的硬度可达到1007 HV0.1,而重熔层硬度略提高到1076 HV0.1,与基体相比,都提高了5~6倍;与基体相比,熔覆层的耐磨性和耐蚀性得以提高,其中重熔层更是表现出优异的耐磨性和耐蚀性。     

激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

目的 改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法 采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果 Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm²时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm²时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论 通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。     

YG8硬质合金表面激光熔覆WC/TiC/Co涂层的组织及性能

通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)观察组织结构并分析其物相组成,并对其显微组织、硬度分布和摩擦磨损性能进行了观察和测量。结果显示:涂层表面平整,与基体结合紧密,截面形貌良好没有明显缺陷。表层和两侧存在未熔的WC颗粒,熔覆层中WC颗粒消失,新产生的组织分布均匀。受激光影响,热影响区中的WC晶粒发生重结晶和再结晶。熔覆层主要物相为WC、W₂C、(Ti,W)C_1-x、M₆C(Co₄W₂C、Co₃W₃C)等,这些硬质相和碳化物的生成及弥散分布提高了熔覆层性能。通过测量,熔覆层硬度分布在1700~1800 HV0.5,最高为1783 HV0.5,高于YG8硬质合金,而热影响区和基体的硬度则稍有下降;耐磨性也有大幅提高,熔覆层体积磨损量比YG8合金减少90.67%,平均摩擦因数为0.293,主要磨损形式为磨粒磨损。     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

紫铜表面激光熔覆镍基合金的组织与性能

利用激光熔覆技术在紫铜表面制备镍基合金涂层。采用SEM、XRD、EDS、显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析,并测试了紫铜基体、镍基熔覆层的耐冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙、夹杂等缺陷,熔覆层内具有等轴晶、树枝晶及平面晶等不同结构,并有Cr、Ni、B等强化相颗粒。当冲蚀角为60°时紫铜基体和熔覆层的质量损失率都比较大,随着冲蚀时间的增加,熔覆层质量损失率比紫铜的质量损失率要低得多,激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,激光熔覆层的耐冲蚀磨损性能得到明显提高。     

激光熔覆钛基金属陶瓷复合涂层的组织与性能

为了提高TC4合金的耐磨减摩性,利用激光熔覆技术在TC4合金表面激光熔覆TC4+h-BN混合粉末制备钛基金属陶瓷复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对熔覆层宏观形貌和微观组织进行观察,利用显微硬度计对熔覆层、热影响区、基体的硬度进行测试,通过摩擦磨损试验机对熔覆层和基体的摩擦因数进行测量,利用电子精密天平对熔覆层和基体的磨损量进行检测。结果表明:熔覆层主要由杆状相TiB、三元共晶组织(Ti-B-N)和基底α-Ti组成。熔覆层硬度分布在1000～1200 HV0.5之间,熔覆层磨损机理为轻微的磨粒磨损,TC4基体为严重的磨粒磨损。熔覆层摩擦因数较基体下降了0.04,磨损量较基体下降了7 mg,熔覆层的耐磨减摩性能较基体有所提高。     

激光再制造金属零件熔覆层组织及耐磨性能

采用Fe-Cr-B-Si-Mo铁基合金粉末进行激光多层熔覆,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM),显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.试验发现,多层熔覆层组织致密,具有快速凝固组织特征;层间形成了冶金结合,从而使整个材料在理论上没有薄弱环节.结果表明,熔覆层硬度达到760～780HV;45钢基体的体积磨损量是激光熔覆层的21.7倍;激光熔覆层具具有较好的冶金质量和耐磨性.     

42CrMo钢表面Fe-WC激光熔覆层的组织与性能

用同轴送粉的方式在42CrMo表面激光熔覆Fe-WC合金粉末,通过扫描电镜、光学显微镜、能谱仪观察分析熔覆层的显微组织特征、WC陶瓷颗粒对熔覆层组织性能的影响、WC陶瓷颗粒分布特征及WC周围块状共晶物的组成成分;用显微硬度计、摩擦磨损试验仪、高精度电子天平测量基体与熔覆层的性能及质量损失,分析了引起性能曲线变化的原因。结果表明,熔覆层底部到顶部的组织变化为平面晶、晶界明显的胞状晶、交错生长的柱状树枝晶、排列紧密的胞状晶、方向均一的柱状树枝晶;WC陶瓷颗粒具有细化枝晶、阻断枝晶生长,增强熔覆层性能的能力;WC陶瓷颗粒在熔覆层中聚集分布,形成较宽的陶瓷带;WC陶瓷颗粒周围的块状共晶物是由WC部分分解得到的,其组成元素包括C、W、Fe、P、Cr。熔覆层平均硬度达到850 HV0.3,是基体平均硬度的3.4倍。摩擦因数为0.275左右,比基体小0.525。基体的质量损失是熔覆层的11倍多。说明Fe-WC合金熔覆层能够有效提升基体的硬度及其抗磨损能力。     

等离子熔覆-注射B4C铁基熔覆层组织耐磨性研究

目的采用等离子熔覆-注射工艺在Q235基体上制备B4C铁基熔覆层并研究其耐磨性。方法通过OM,SEM,EDS等分析熔覆层及界面的组织特征,并进行耐磨性测试。结果当B4C质量占主体熔覆材料质量的18%时,注射熔覆层表面比较平整,无裂纹。注射熔覆层组织致密,界面呈现平直的亮白色过渡层,稀释率小,与基体形成了良好的冶金结合。B4C陶瓷颗粒表面溶解会形成Fe,Cr等元素的硼化物。等离子熔覆-注射B4C熔覆层的耐磨性是42CrMo的22倍,是16Mn钢的41倍。结论等离子熔覆-注射B4C工艺能够增强B4C与熔覆层之间的结合力,提高熔覆层的硬度和耐磨性。     

碳化钨/高锰钢堆焊层的制备工艺及耐磨性能

采用氧乙炔焰在Q235钢基体上制备碳化钨/高锰钢堆焊层,通过调节碳化钨的种类、粒度和含量来对比组织、性能上的差异。试验结果表明,在堆焊层中碳化钨颗粒分布均匀,颗粒周围产生共晶组织,且堆焊层的硬度随着碳化钨颗粒的数量、碳化钨颗粒尺寸的增加而上升;耐磨性随着碳化钨颗粒度的减小和碳化钨数量的增加而增加,其含量达到40%时为最佳,经冲击强化后堆焊层性能进一步提升。