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%。     

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.     

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...     

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。     

激光熔覆原位合成陶瓷相增强铁基熔覆层的组织和性能

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV汽车模具钢表面激光熔覆含有Ti-Fe,B₄C粉末的铁基合金粉,在汽车模具钢表面直接原位合成TiC+TiB₂颗粒增强的铁基合金复合涂层.涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层组织细小,结构致密,宏观质量较好. XRD分析结果表明,涂层组织由α-Fe,TiC,TiB₂组成. TiC,TiB₂相均匀分布于熔覆层中.由于TiC,TiB₂硬质相的形成以及激光的快速凝固冷却获得的细晶组织,使得熔覆层的显微维氏硬度有了明显提高.在距离熔覆层表面1.2 mm处显微维氏硬度高达1000 HV,有利于促进熔覆层耐磨性的提高.     

激光熔覆Ti/Cr3C2复合涂层的组织与性能

利用预置Ti/Cr₃C₂复合粉末对H13模具钢进行了激光熔覆处理。通过SEM分析了不同粉末摩尔比下涂层的显微组织,讨论了涂层在干滑动磨损条件下的耐磨性及在800 ℃静态空气中的高温抗氧化性。XRD结果表明,复合涂层中主要物相为（Fe, Cr）固溶体和TiC、Cr₇C₃增强相。复合涂层室温（25 ℃）和高温（700 ℃）下的耐磨性较基体均有提高,相对耐磨性最低分别为3.68和3.79。800 ℃恒温氧化条件下具有较好的高温抗氧化性,氧化膜主要由Cr₂O₃和TiO₂组成。Ti和Cr₃C₂摩尔比为2.44:1时具有较好的耐磨性,摩尔比为2:1时具有较好的高温抗氧化性。     

固溶处理对自润滑稀土复合涂层性能的影响

利用高频感应熔覆技术在35CrMo钢表面制备了镍基自润滑稀土复合涂层，并在不同温度下对其进行固溶处理。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计及摩擦磨损实验机等研究了不同温度固溶处理对涂层微观组织、显微硬度与耐磨性的影响。结果表明：固溶处理后，元素扩散充分，枝晶形式逐渐单一，界面处组织形态大都从柱状树枝晶转变为胞状树枝晶；850℃固溶处理后，复合涂层的主要物相为γ-(Ni, Fe)、Cr(Fe-Ni-Cr)、Ni₃Fe、TiC、Cr₂₃C₆与CrB相；平均显微硬度最高，达到867.7 HV0.2,摩擦系数、磨损量均较小，与固溶前的涂层相比分别降低17.21%与21.66%,相对耐磨性较大，为2.46。     

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。     

等离子喷涂WC-20Cr3C2-7Ni/8YSZ复合涂层的组织及摩擦学性能

为提高连铸机拉矫辊的服役寿命,通过等离子喷涂技术在模具钢H13表面制备不同质量比的WC-20Cr₃C₂-7Ni+8YSZ复合涂层,分析各涂层的微区组织、显微硬度、抗划伤性、耐磨性和磨损形式。结果表明,在WC-20Cr₃C₂-7Ni粉末中分别加入30wt%、50wt%的8YSZ,其复合涂层的致密性明显提高,且涂层晶粒明显得到细化;WC-20Cr₃C₂-7Ni涂层中出现WC_1-x与W相,且随着8YSZ的添加WC相的结晶强度变弱;WC-20Cr₃C₂-7Ni+30wt%8YSZ涂层平均硬度(1172 HV0.2)相对于WC-20Cr₃C₂-7Ni涂层(1152 HV0.2)并没有明显变化,WC-20Cr₃C₂-7Ni+50wt%8YSZ涂层硬度(1052 HV0.2)相对于WC-20Cr₃...     

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。     

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。     

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。     

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。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆Ni/Ni-WC梯度涂层的组织与耐磨性能

利用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni/Ni-WC梯度涂层,通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪、高速往复摩擦磨损试验机以及白光干涉仪研究了梯度涂层的物相组成、耐磨性能和磨损形貌。结果表明:梯度涂层Ni60A+35%WC耐磨层物相主要由γ-(Ni, Fe)固溶体、WSi₂相以及多种碳化物等硬质相组成。梯度涂层间以及涂层与基体间没有裂纹和气孔等缺陷生成,在界面处表现为良好的冶金结合。Ni60A+35%WC耐磨层平均显微硬度约为基体的1.7倍,Ni/Ni-WC耐磨涂层的磨损机理主要为疲劳磨损和磨粒磨损,基体的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。     

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.     

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.     

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.     

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.