HVOF喷涂Cr3C2-25NiCr涂层和WC-12Co涂层的组织结构及抗磨蚀性能

采用HVOF喷涂技术在水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢表面分别制备Cr₃C₂-25NiCr涂层和WC-12Co涂层。利用光学显微镜、显微硬度计、冲击韧性试验机、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜分析比较了两种涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、冲击韧性、抗磨损性能。结果表明：Cr₃C₂-25NiCr涂层的孔隙率为0.97%,平均显微硬度为1 113 HV,WC-12Co涂层的孔隙率为0.56%,平均显微硬度为1 241 HV;WC-12Co涂层的冲击韧性和抗磨蚀性能均优于Cr₃C₂-25NiCr涂层,涂层的失效主要是砂粒、水、气泡三相流复合磨蚀作用的结果。     

Cr3C2/VC复合抑制剂比例对WC-10%Co超细晶硬质合金微观结构和力学性能的影响

本文以WC-10%Co为研究对象，添加质量分数1.0%的Cr₃C₂/VC复合抑制剂，在1 410℃下烧结1 h，制备了WC-10%Co-Cr₃C₂/VC超细晶硬质合金，研究了Cr₃C₂/VC复合抑制剂比例对物相组成、WC晶粒尺寸和粒度分布、WC三维形貌及力学性能的影响。结果表明：随Cr₃C₂含量的减少和VC含量的增加，WC平均晶粒尺寸先快速后缓慢减小，WC粒度分布不断变窄；WC形貌由三棱柱向台阶三棱柱转变，WC(0001)晶面上的台阶数量不断增加，这些台阶会显著降低合金的断裂韧性和抗弯强度；WC-10%CoCr₃C₂/VC超细晶硬质合金的硬度先快速后缓慢增加，而断裂韧性和抗弯强度先快速后缓慢降低；当w(Cr₃C₂)∶w(VC)=4∶1时，WC-10%Co-0.8%Cr₃C₂-0.2%...     

激光扫描速率对NiCr/Cr3C2涂层微结构与耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在3种扫描速率下制备了NiCr/Cr₃C₂复合涂层，分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机表征了熔覆层的组织形貌、硬度与摩擦磨损性能。结果表明，激光扫描速率从2 mm/s升至4 mm/s时，熔覆层组织从以树枝晶为主转变为以等轴晶为主，缺陷由气孔转变为大尺寸间隙与裂纹。扫描速率低于3 mm/s时，Cr₃C₂熔化分解导致熔覆层主要含有Cr₇C₃,随着激光扫描速率增加，Cr₃C₂熔化程度降低，熔覆层以Cr₇C₃与Cr₃C₂为主。因此，随着激光扫描速率从2 mm/s升高至4 mm/s,熔覆层硬度从400 HV0.3提升至780 HV0.3。不同激光扫描速率下熔覆层磨损均以磨粒磨损为主，但是由于结构致密和硬度较高，3 mm/s涂层磨损量最小，耐磨性最好。     

大气等离子喷涂NiCr/Cr3C2复合涂层的性能

采用化工冶金包覆、固相合金化和喷雾造粒技术制备了NiCr/Cr₃C₂复合粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备了NiCr/Cr₃C₂复合涂层,采用SEM、显微硬度计、万能试验机和马弗炉对粉体和涂层的显微结构、涂层的显微硬度、结合强度和氧化性能进行了分析。结果显示:NiCr/Cr₃C₂涂层呈典型的层状结构,各层间结合良好,结合强度为(27.4±5) MPa,涂层显微硬度约850 HV0.2,为结合层显微硬度的2.7倍,涂层为典型的脆性断裂,断裂的位置发生在涂层的层与层之间。NiCr/Cr₃C₂涂层850 ℃氧化动力学曲线基本符合抛物线氧化规律。在氧化过程中涂层表面生产了氧化膜,且氧化膜会发生脱落,同时涂层内部出现了偏析现象,析出了金属Cr。     

冲蚀角对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损行为的影响

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel, HVOF)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Cr₃C₂-NiCr金属陶瓷复合涂层. 研究了涂层的显微组织、相组成以及涂层和不锈钢的冲蚀行为和机理,探讨了冲蚀角与耐冲蚀性能的关系规律. 结果表明,涂层组织结构致密均匀,主要由Cr₃C₂以及少量的Cr₇C₃, Cr₂₃C₆和(Ni, Cr)固溶体相组成. Cr₃C₂-NiCr涂层的耐冲蚀性能随着冲蚀角的增大而减小,在低冲蚀角下涂层的破坏形式主要为微切削,重量损失较低,表现出优异的耐冲蚀性能. 随着冲蚀角的增大,冲蚀沙粒对涂层产生垂直冲击作用,粘结相与硬质相之间产生裂纹导致粘结相脱落,硬质相失去粘结相的支撑作用而裸露出来,在冲蚀沙粒的持续攻击下剥落,形成许多小冲蚀坑. 随着剥落硬质相数量的增加,小冲蚀坑逐步发展为大冲蚀坑,重量损失较大,耐冲蚀性能较差.     

激光熔覆Ni-WC/Cr3C2涂层组织及性能

采用激光技术在45钢表面熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层,采用SEM,XRD等手段进行熔覆层的显微组织、相组成及成分分析,并测试熔覆层的耐蚀性和耐磨性能.结果表明,Ni-WC/Cr₃C₂熔覆层底部生成方向性较强的胞状树枝晶,中上部组织为细小的树枝晶.涂层主要是由γ-(Fe, Ni),M₂₃C₆型碳化物以及未熔的WC颗粒组成.细晶强化、合金元素固溶强化以及碳化物强化的共同作用,使熔覆层的显微硬度提高至711HV0.1.熔覆层耐蚀性明显改善,腐蚀电流密度约为45钢的1/4.随着摩擦速度的增大,激光熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层和45钢磨损量增加,且熔覆层的磨损量低于45钢,表明其耐磨性能明显提高.     

Ni60与NiCr-Cr3C2涂层的机械和热冲击性能对比研究

目的 合理选择涂层材料，以提高5CrNiMo热作模具的使用寿命。方法 采用超音速火焰喷涂制备Ni60和NiCr-Cr₃C₂涂层，对比研究2种粉末所获涂层的微观组织结构、力学性能及机械冲击和热冲击性能。结果 Cr₃C₂硬质颗粒可大幅度提高涂层的硬度，在喷涂过程中，Cr₃C₂硬质颗粒在撞击过程中具有更高的压应力，促进了喷丸效应，使20%NiCr-80%Cr₃C₂涂层内部及与基体结合界面无明显裂纹。因而，与Ni60涂层相比，20%NiCr-80%Cr₃C₂涂层具有较高的表面显微硬度(818.9HV)和结合强度(64.04MPa)。机械冲击试验后，20%NiCr-80%Cr₃C₂涂层因具有优异的力学性能，被冲击区域的宏观裂纹较少，且未发生明显剥落。2种涂层机械冲击失效的主要机理为高载荷冲击所致的涂层塑性损伤与断裂。由于20%NiCr-...     

激光熔覆Fe/NiCr-Cr3C2复合涂层的组织和磨损性能

利用激光熔覆技术在GCr15 钢表面制备Fe/NiCr-Cr₃C₂复合涂层,研究不同NiCr-Cr₃C₂含量对铁基涂层微观组织和磨损性能的影响。结果表明:随NiCr-Cr₃C₂含量的增多,复合涂层显微组织逐渐细化,在铁基合金里掺入NiCr-Cr₃C₂金属陶瓷粉末导致复合涂层里残留奥氏体含量增多,α-Fe相含量减少,截面硬度显著降低。当加入10%NiCr-Cr₃C₂时,复合涂层中出现较多的Cr₃C₂和Cr₂₃C₆硬质相,同时磨痕表面生成了具有减摩作用的氧化产物,从而降低了磨耗和摩擦阻力,使涂层表现出最佳的耐磨性能。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

激光原位制备Cr-Fe-Al-Ti-C复合涂层

用CrFe、FeAl、Ti和304不锈钢粉末为涂层原材料,在哈氏合金表面利用火焰喷涂和激光原位合成技术制备了Cr-Fe-Al-Ti-C复合涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等分别对复合涂层表面宏观形貌、微观组织结构以及显微硬度进行了分析。结果表明,复合粉末CrFe、FeAl和Ti质量比为2:2:1时,涂层表面较光整,无气孔、裂纹和过熔等缺陷。激光原位合成含有Cr₂O₃、Al₂O₃、Cr₇C₃、SiC等硬质陶瓷相的3种复合涂层组织弥散均匀分布,无凹坑和裂纹等缺陷,复合涂层与基材形成了良好的冶金结合。3种复合涂层的显微硬度值较基材均有显著提高,最高达974.9 HV0.2,约为基材硬度的4倍。     

Microstructural characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2–NiCr coating

Cr₃C₂–NiCr coatings were deposited by high velocity oxy-fuel (HVOF) process with different spray parameters to examine dominant microstructural factors in abrasive wear of the coatings. The microstructure of the HVOF sprayed Cr₃C₂–NiCr coatings was characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy (TEM). The apparent average size and volume fraction of carbide particles in the coatings were estimated through a quantitative imaging analysis. The formation of carbide phases in the coating was discussed based on the TEM observation results. The abrasive wear behavior of the coating was evaluated by the dry rubber wheel abrasive wear test and the wear mechanisms were elucidated. Influences of apparent size and volume fraction of carbide particles on the abrasive wear weight loss were examined through correlating the proposed relation with the experimental results. Results showed that Cr₃C₂ particle size was significantly reduced after the spraying and Cr₇C₃ carbide was present around Cr₃C₂ particles, and Cr₂₃C₆ carbide was dispersed in NiCr alloy matrix with a nano-crystalline structure. The three carbides were formed in the coating through different mechanisms. The removal of carbide particles in the coating was mainly responsible for the abrasive wear of the coating. The content and particle size of the Cr₃C₂ carbides were the two key factors controlling the abrasive wear of the HVOF sprayed Cr₃C₂–NiCr coatings.     

Laser cladding of stainless steel with Ni–Cr3C2 and Ni–WC for improving erosive–corrosive wear performance

The microstructure and the erosive–corrosive wear (ECW) performance of laser-clad Ni–Cr₃C₂ and Ni–WC coatings with overlapping clad tracks (OCT) on a 0.2% C martensitic stainless steel were investigated by scanning electron microscopy (SEM), XRD, EDX techniques and ECW testing. The coating produced by completely dissolving Cr₃C₂ particles in laser melted pool is composed of austenite (γ) dendrites surrounded by a γ-M₇C₃ eutectic, whereas another one is of granular solidifying structure in which contains the incompletely dissolved WC particles. The microhardness of Ni–WC coating is higher than that of Ni–Cr₃C₂, about 300 HV average. The main reason of microhardness difference is that two coatings have different solidified structure. The comparison of ECW tests found that the reduction of ECW rate dose not occur with the increase of hardness. The Ni–Cr₃C₂ coating with lower hardness has a lower ECW rate with respect to the Ni–WC one. Both average ECW rate decreased by approximately 30% and 60% as compared to that of stainless steel substrate, and both coatings had different ECW mechanism. The increase of ECW resistance is closely related to structure state, kind and amount of carbides, microhardness and toughening ability of the clad layer.     

H13钢等离子堆焊Ni60A/Cr3C2覆层的磨损及热疲劳性能

采用等离子堆焊技术在H13钢基体表面上制备了Ni60A/Cr₃C₂堆焊覆层,研究了覆层的磨损行为和热疲劳性能。在600 ℃下销盘试验的结果表明,镍基碳化铬复合覆层的耐磨性是Ni60A堆焊覆层的2.8倍和基材H13钢的11.6倍。镍基覆层可以显著降低H13钢的摩擦因数,加入碳化铬则会削弱覆层的摩擦性能。随着磨损的进行,主要磨损机理从氧化磨损演变为磨粒磨损和粘着磨损。在800 ℃到室温下的热疲劳测试结果表明,镍基碳化铬复合覆层在48个热循环后疲劳裂纹达到200 μm,早于镍基覆层的62次。这说明高温氧化促进热疲劳裂纹的产生。碳化铬增强相从镍基上剥离,导致镍基复合覆层热疲劳性能下降。     

真空微蒸发镀铬金刚石的制备与性能表征

采用真空微蒸发镀覆工艺制备不同镀层厚度的镀铬金刚石,对铬镀层的物相组成和镀层厚度进行分析和表征。结果表明：改变镀覆温度和保温时间,可控制镀铬金刚石的镀层厚度。镀层的物相组成可通过镀覆质量增加来控制：质量增加10%的铬镀金刚石,其镀层只出现Cr₃C₂相;质量增加为20%时,有少量Cr₇C₃出现。从金刚石基体到铬镀层,镀层结构由低Cr比例的碳化物向高Cr比例的碳化物逐渐过渡,即为Cr₃C₂/Cr₇C₃;在金刚石尺寸确定的情况下,使用理论分析镀层厚度与镀覆质量增加的关系,如质量增加10%和65%的金刚石对应的铬镀层厚度分别为0.77μm和4.76μm,此结果与试验观察相吻合。     

球形碳化钨增强钴基堆焊涂层的组织及低温耐磨性

目的提升低温钢的摩擦磨损性能,为极地特殊船板的焊补和延寿技术提供试验依据。方法利用等离子转移弧技术,在低温钢E32表面堆焊制备3组球形不同碳化钨含量的钴基涂层,比较该改性涂层和E32钢在低温条件下(–20℃)的摩擦磨损性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、3D光学轮廓仪等研究手段,分析碳化钨含量对堆焊层耐磨损性能和显微组织的影响规律,并揭示其耐磨损机理。结果在载荷为50 N、滑动速度为20 mm/s条件下,经2 h干滑动摩擦磨损后,3组涂层较低温钢E32的摩擦系数和体积磨损率均下降,磨痕的宽度和深度均变小。富含WC、W₂C增强相以及Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Co₆W₆C和Fe₆W₆C等碳化物硬质相的涂层,显著提升了E32钢的硬度和低温耐磨性。涂层的低温耐磨性能随着碳化钨含量的增大而提高,未添加碳化钨的涂层的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,当碳化钨的质量分数为30%和60%时,主要磨损机理为三体磨粒磨损。结论通过在E32钢表面进行等离子转移弧堆焊,得到了结构致密、高硬度和抗低温耐磨性的球形碳化钨增强钴基表面改性涂层,在一定程度上提升了低温钢的服役寿命。     

PCrNi3Mo钢真空渗铬层的组织与性能

在真空条件下对PCrNi3Mo钢表面进行渗铬处理,采用X射线衍射、扫描电镜、光学显微镜、自动显微硬度仪、干滑动摩擦及电化学腐蚀等手段分析了渗铬层的组织与性能。结果表明,PCrNi3Mo钢在真空渗铬处理后表面形成了一层由Cr₂₃C₆、Cr₇C₃和(Cr,Fe)₇C₃组成的化合物渗层,渗层致密且与基体结合良好。渗层深度、硬度、耐磨性以及耐腐蚀性均随渗铬保温时间的延长而提高。对工件进行12 h保温渗铬后得到的渗铬层厚度约为11 μm,表面硬度为1117.1 HV0.5,磨擦因数最低,其磨损量为0.1225 mg,自腐蚀电流密度比基体降低了2个数量级,综合性能最优。