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。     

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.     

熔覆电流对Fe-Cr-B-C合金涂层组织与耐磨性的影响

为了研究熔覆电流的变化对Fe-Cr-B-C熔覆合金层组织及性能的影响，采用等离子熔覆技术在不同的熔覆电流下(75、85和95 A)在Q235钢板表面制备了Fe-Cr-B-C合金熔覆层，采用X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)技术、维氏硬度计和扫描电镜(SEM)对熔覆层的物相、硬度和微观组织进行表征，并采用摩擦磨损试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明：Fe-Cr-B-C熔覆层的物相主要为马氏体，同时有大量的Fe₃C、Cr₂₃C₆、Fe₂B、Cr₂B、Fe₂C、Fe₇C₃硬质相及少量的氧化物在基体内呈网状分布。随着熔覆电流的升高，熔覆层的稀释率增加，硬质相的含量逐渐降低。熔覆层硬度随着电流增大呈现先增大后减小的趋势，电流为85 A时熔覆层硬度最高。随着电流的升高，熔覆层的耐磨性先升高后下降，当熔覆电流为85 A时，熔覆层的磨损量仅为Q235基体的7%,表明Fe-Cr-B-C熔覆层能显著提高Q2...     

激光熔覆原位合成TiB-TiC增强Co基涂层的微观组织和耐磨性能研究

利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了TiB-TiC增强Co基合金涂层,利用金相显微镜和XRD对熔覆涂层的显微组织和物相进行了观察,并对熔覆层进行了硬度和摩擦磨损性能测试。结果表明:TiB-TiC增强Co基合金涂层的微观组织主要是由γ-Co、Cr₂₃C₆、TiC和TiB相组成。弥散分布的原位TiC和TiB颗粒促使合金涂层中的粗大树枝晶转变为短棒状树枝晶和等轴晶,最终获得的组织更加均匀细化。与Co基合金涂层相比,TiB-TiC增强Co基合金涂层的显微硬度提高了40.92%,磨损失重量降低了47.73%。     

飞机发动机叶片激光熔覆性能

为了修复飞机发动机叶片（K417G）的铸造缺陷和损伤,采用了500W-IPG光纤激光熔覆系统将镍基合金粉末（RCF-201）熔覆到镍基高温合金K417G基体上.利用显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱仪（EDS）等分析了堆焊层的组织和成分,用显微硬度计分析了堆焊层硬度分布,用高温蠕变实验机分析了堆焊层高温蠕变性能.试验结果表明,熔覆层从熔合线到表面的组织依次由平面晶、柱状晶和等轴晶组成;熔覆层的组织为亚共晶组织,初晶相为富镍固溶体γ-Ni,共晶组织为γ-Ni+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆+（Mo_0.54,Ti_0.46） C;熔覆层的硬度约为650 HV,约是母材硬度（350 HV）的1.86倍;在950℃/235 MPa条件下,激光熔敷试样的蠕变寿命最长约为26.17 h,且断裂位置位于母材.     

热处理对高速激光熔覆不锈钢熔覆层组织性能的影响

通过高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面制备了不锈钢熔覆层,并对熔覆层进行了热处理。对熔覆层热处理前后的组织形貌与结构进行表征,并对熔覆层的显微硬度、摩擦磨损性能、冲击性能以及耐蚀性进行试验与分析。研究表明,熔覆层主要存在BCC相组成的α-(Fe, Cr),M₇C₃、M₂₃C₆碳化物以及Cr₃Si强化相;经过热处理后,熔覆层晶粒得到显著细化且分布更加均匀。热处理后熔覆层的硬度较未热处理时提高不明显,但硬度分布更为平缓,平均硬度达到446 HV0.2;磨损率下降1.7×10^-5 mm³·(N·m)^-1,冲击性能提高28.6%,自腐蚀电流密度仅为热处理前的9.19%。     

高锰钢表面高速激光熔覆Ni60涂层组织与性能

采用高速激光熔覆系统在破碎机锤头中常用的材料高锰钢表面制备了Ni60耐磨熔覆层。通过正交试验极差分析优化得到最佳工艺参数，采用渗透探伤、显微硬度计、OM,XRD,BSE和摩擦磨损试验对熔覆层宏观形貌、硬度、微观形貌、物相、摩擦系数和磨损量进行观察与测试。结果表明，当激光功率为1 200 W、扫描速度为4 mm/s、送粉速度为7.5 g/min时，熔覆层表面成形质量良好，表面硬度可达811.41 HV，约为基材的2.8倍，摩擦系数较基材下降37.7%，耐磨性提高1.6倍。熔覆层主要由γ-Ni树枝晶组成，其中弥散分布的硬质相CrB,Cr₇C₃和Cr₂₃C₆可显著提高熔覆层的耐磨性。     

CeO2含量对激光熔覆Ni45A+TiC复合涂层组织和性能的影响

目的提高模切刀具刃口层硬度和耐磨性，使刃口层内部组织无缺陷。方法以Ni45A-Ti C-Ce O₂为熔覆材料，采用激光熔覆技术在AISI 1045钢表面制备不同含量稀土氧化物复合涂层。通过测试，分别研究不同含量Ce O₂(质量分数0%～5%)对熔覆层物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能的影响规律。结果添加Ce O₂后，熔覆层的物相主要包括Ti C、Ni₃Fe、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等，少量Ce O₂的加入未改变熔覆层内主要相的生成，在Ce O₂的质量分数为5%的条件下，在熔覆层中观测到Ce₂O₃相。当Ce O₂的质量分数为2%时，Ni45A-Ti C-Ce O₂复合涂层表面无渣、无裂纹、润湿角较小、宏观形貌最好，从表面到与基体结合处涂层的显微组织无枝晶，组织得到明显细化，Ti C...     

丝粉协同高速激光熔覆不锈钢层组织性能研究

目的 探究海洋工程装备表面高效高质量强化及改性新技术,提高17-4PH不锈钢层制备效率及综合性能。方法 采用高速激光熔覆技术制备17-4PH丝材、17-4PH丝材协同B4C粉末及17-4PH丝材协同Cr₃C₂粉末3种熔覆层。通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等仪器分析熔覆层的组织结构。利用显微硬度计及电化学工作站测试熔覆层的硬度及耐蚀性。结果 17-4PH丝材熔覆层主要为α相（马氏体）,而2种丝粉协同熔覆层的相结构除α相（马氏体）外还出现γ相（奥氏体）。3种熔覆层组织及成分整体均匀,丝粉协同熔覆层晶界出现Cr、Nb等碳化物析出,表层分布碳化物颗粒。碳化物颗粒的添加提高了熔覆层硬度,尤其是B₄C颗粒,其作为硬质相来增强熔覆层,在均匀细化晶粒的同时使得晶界和晶内析出大量第二相颗粒,硬度较未添加碳化物颗粒的17-4PH丝材熔覆层提升约35.53%。3种熔覆层在3.5%Na Cl溶液中的耐腐蚀性均较好,尤其是协同添加Cr₃C₂颗粒的熔覆层,相较于17-4PH丝材熔覆层,其腐蚀电流密度由...     

核阀密封面激光熔覆无钨低碳中钴合金粉末的试验研究

在0Cr18Ni12Mo3Ti不锈钢核阀试样表面进行了FCo-5合金粉末的单道激光熔覆。研究了熔覆层的显微组织特征、相结构,并讨论了与显微硬度的对应关系。试验结果表明：具有无钨低碳中钴特点的FCo-5合金粉末激光熔覆层与基体达到了良好的冶金结合;熔覆层组织主要为g-Co奥氏体枝晶、枝晶间大量共晶组织及原位生成的Cr₂₃C₆颗粒相;熔覆层横截面显微硬度曲线呈“类M型”分布,最低硬度值较基体提高了192 HV0.2以上;弥散分布的Cr₂₃C₆颗粒对提高密封面的耐磨性非常有利。FCo-5合金粉末熔敷金属符合核阀密封面堆焊材料的技术要求,可以替代高钴含量的Stellite合金,并有益于减少二次污染、降低核阀成本。     

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.     

高速电弧喷涂FeMnCrNi/Cr3C2涂层的工艺优化及磨损性能

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了FeMnCrNi/Cr₃C₂涂层。通过正交试验研究了喷涂电压、喷涂电流和喷涂距离对涂层形貌及性能的影响,获得了涂层制备的最佳工艺参数。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度仪与激光共聚焦显微镜等研究了最佳工艺参数下制备的FeMnCrNi/Cr₃C₂涂层的形貌及性能。结果表明:影响涂层性能的主次因素顺序为:喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流。最佳工艺参数为:喷涂电压31 V、喷涂电流240 A、喷涂距离200 mm。采用最佳工艺参数制备的涂层孔隙率为1.99%,显微硬度为719 HV0.1,是Q235钢的3.5倍,涂层的平均磨痕宽度、深度和截面积分别为281.95μm、4.42μm和564.81μm2,相比Q235钢分别减小了60%、72%和89%,具有更优的耐磨性;涂层的主要磨损形式为磨粒磨损。     

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。     

WC-Co based cemented carbides with large Cr3C2 additions

Five model alloys based on WC-16.6 vol% Co with different amounts of Cr₃C₂ (0–12 vol%) substituting WC were studied. Their microstructures were characterised with X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy in combination with energy dispersive X-ray analysis. Thermodynamic calculations on the C-Co-Cr-W system were carried out using the Thermo-Calc software. The microstructures were related to previously published results on properties (magnetic coercivity, hardness, transverse rupture strength and indentation fracture toughness) of these materials. The aim of this work was to investigate whether the positive effect of small Cr₃C₂ additions on grain refinement and various properties remains also for large Cr₃C₂ additions. For Cr₃C₂ additions larger than 2 vol%, the most obvious effect on the microstructure was the formation of a chromium- and cobalt-rich M₇C₃ carbide. The Cr/Co ratio of this phase depends on the amount of Cr₃C₂ substituting WC. Some large WC grains were present in the WC-Co material, but not in the materials with Cr₃C₂ additions. Apart from this, no major changes of the WC grain size with Cr₃C₂ content were observed. The partial replacement of tough binder by presumably brittle M₇C₃ carbide might explain the lower toughness of these materials.     

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。     

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。     

时效对Fe基合金激光重熔层组织和性能的影响

利用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和电化学工作站等,对比分析了Fe基合金原始热喷焊层、在500 ℃经不同时间时效处理后激光重熔层的组织和性能。结果表明,火焰喷涂后的热喷焊层组织较粗大,经激光重熔后组织明显细化,由较细小的树枝晶间均匀分布着层片状共晶组织构成;随时效时间的增加,重熔层中距离共晶组织较近的柱状晶球化,基体中Cr₇C₃、Cr₂₃C₆型碳化物进一步析出,弥散分布在枝晶间层片状共晶组织上;时效6 h所获得的激光重熔层组织硬度最大,可达507 HV0.5,随时效时间继续增加,硬度有所下降,但仍高于未经时效处理时的激光重熔层组织硬度;热喷焊层经激光重熔,耐腐蚀能力显著提高到最强,时效6 h的激光重熔层耐腐蚀性降低不明显,时效48 h的激光重熔层的耐腐蚀性则明显降低。     

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。