6061铝合金激光熔覆铜基复合涂层组织及磨损性能

利用激光熔覆工艺在6061合金表面熔覆铜基复合涂层,分析熔覆涂层的微观组织及化学成分,考察熔覆合金成分变化对涂层质量、硬度以及磨损性能的影响.结果表明,熔覆层主要由(Cu,Ni)固溶体、Cu9Al4、AlFe0.23Ni0.77以及CoFe增强相等组成.优化成分条件下,Fe含量为7%,Co含量为9%,熔覆层硬质颗粒体积分数增大,大量硬质颗粒增强体弥散分布在熔覆层Cu-Ni固溶体合金基体组织中,大大增强了基体的抗磨损性能.激光熔覆后的熔覆层表面硬度比6061铝合金提高了4.5倍;磨损体积约为铝合金基线的30%,摩擦因数降至0.3002.     

纳米CeO2/Co基合金复合材料激光熔覆层组织与耐磨性研究

研究了纳米CeO2对Co基合金激光熔覆层宏观质量、显微组织、相结构和性能的影响。采用OLYMPAS-PME3显微镜、PHILIP XL30扫描电镜和XD-3A型衍射仪分析了熔覆层的显微组织和相结构,利用MM-200环-块滑动磨损试验机及JSM-35C型扫描电镜检测了熔覆层的耐磨性和分析了其磨损机理。结果表明:纳米CeO2的加入能使Co基熔覆层表面平整而无气孔和裂纹,使熔覆层的宏观质量得到改善;纳米CeO2在熔覆层中能够细化组织,并且可以抑制树枝晶的生长,促使熔覆层形成了等轴晶;添加纳米CeO2后不仅有新相CeCo2产生,并且一部分-γCo转变为-εCo相。在2.0 kW功率下加入1.5%纳米CeO2时熔覆层的相对耐磨性最好,熔覆层由磨粒磨损和黏着磨损转变为微动磨损,过量的CeO2加入,反而降低耐磨性。     

铸铁件表面铸渗碳化钨颗粒的耐磨机理

测试了不同粒度碳化钨和基体材料的铸渗层的耐滑动磨损性能、抗磨料磨损性能和抗冲蚀性能,分析了不同磨损条件下铸渗碳化钨复合层的耐磨机理和失效方式,研究结果表明,铸渗碳化钨复合层在各种磨损条件下耐磨机理秩效方式不同,要根据不同使用条件合理２和制定碳化钨复全层的铸渗工艺。     

Fe–Cr–Ti–Nb–V–C系堆焊层的组织及耐磨性研究

设计了Fe-Cr-Ti-Nb-V-C系堆焊层金属，并与Fe-Cr-W-Mo-C系进行对比，利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）分析了堆焊层的组织，利用MM200型磨损试验机进行耐磨性对比，通过磨损面形貌观察，探讨了磨损机理。结果表明，由于形成弥散的MC型碳化物第二相及强韧的基体，Fe-Cr-Ti-Nb-V-C系堆焊层金属具有良好的耐磨性。     

退火对激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层组织和耐磨性的影响

对激光熔覆AlCoCrFeNiTi_0.5高熵合金涂层进行900℃退火,保温5h处理。主要对退火前后样品的微观结构和耐磨性进行研究。XRD结果表明,退火后的AlCoCrFeNiTi_0.5高熵合金涂层,其相组成有Co₃Ti和BCC结构的AlFe固溶相,出现典型的成分均匀的网状调幅分解组织;退火后的平均显微硬度达到989HV_0.5,比退火前提高了73.5%;耐磨性测试结果显示,退火后磨损量比退火前降低了92.5%,磨损宽度是退火前的50%。     

激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层组织及耐磨性能研究

目的 针对高铁制动盘等高速强力磨损的关键件,设计激光熔覆CoCrNiMnTix高熵合金涂层,提高表面的硬度和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备CoCrNiMnTix高熵合金涂层,利用XRD和SEM对涂层微观组织进行表征,通过显微硬度计和纳米压痕仪测试涂层硬度,运用摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究涂层的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆CoCrNiMnTix涂层中,随着Ti含量的增加,涂层物相由单一的FCC相转变为FCC+Laves相。由于固溶强化以及Laves相含量增多,涂层的显微硬度不断提高,CoCrMnNiTi硬度达到523HV0.1,最高纳米硬度达到6.91 GPa。CoCrNiMnTix系涂层的弹性模量大小相近。随着Ti含量的增加,涂层的耐磨性呈现升高趋势,当Ti的摩尔分数增加至0.75时,涂层具有最好的耐磨性,但进一步增加Ti含量时,由于脆硬性的Laves相逐渐增多,磨损形式由低Ti含量时的粘着磨损逐渐转变为高Ti含量时的磨粒磨损,使涂层耐磨性能下降。结论 激光熔覆CoCrMnNiTix涂层可以显著提高基体的耐磨性,Ti的摩尔分数为0.75时,在FCC基体中形成了少量Laves相,既提高硬度,又实现强韧配合,涂层表现出最佳的耐磨损性能。     

功率超声对ZA27合金显微组织与耐磨性的影响

在500℃熔体保温条件下对工业用ZA27合金进行超声波振动处理,发现经超声处理后ZA27台金由均匀细小的等轴晶组织组成.随功率的增加平均晶粒尺寸由70 um减小到40μm,磨损量由5.6 mg减小到1.3 mg.结果表明,声流搅拌和空化作用能够细化ZA27合金的显微组织,使η+β相均匀分布在a相晶界处.超声波能够提高ZA27合金的耐磨性,最佳施加功率为1 500 W.     

激光熔覆FeCoCrxNiB高熵合金涂层的组织结构与耐磨性

为探究Cr元素对高熵合金涂层组织结构和性能的影响,在45钢基体上用激光熔覆方法制备了FeCoCrxNiB高熵合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度和耐磨测试等方法研究了Cr含量对FeCoCrxNiB激光熔覆高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆态高熵合金的组织均由先共晶M2B相和共晶组织(面心立方结构相(FCC)+M2B相)组成。随着Cr含量的增加,共晶组织含量增多,M2B相减少,先共晶硼化物形态呈现不规则颗粒状到树枝状再到条块状的变化,共晶组织形貌由蜂窝状向片层状转变。涂层平均硬度随着Cr含量增加逐渐降低,FeCoCr0.5NiB涂层平均硬度最高为860HV0.2。涂层的耐磨性能与硬度呈正相关关系,即FeCoCr0.5NiB涂层耐磨性最高,FeCoCr3NiB涂层耐磨性最低。     

触变成形AZ91D合金的组织及磨损性能的研究

研究了触变成形AZ91D镁合金的组织和磨损性能.结果表明,触变成形AZ91D合金长方体零件的组织并不均匀:在纵向远离内浇道的区域和在横向远离中心的部位初生相颗粒分数略有减小;在往复式磨损实验中,随着往复次数的增加,磨损率先急剧增加,最后趋于常数,随着载荷和往复频率的增加,磨损率则一直呈增大趋势;与金属型铸造相比,触变成形能显著提高耐磨性.     

基于Ti中间层的AZ31镁合金/6061铝合金电阻点焊研究

通过添加钛箔中间层,研究了镁/铝合金异种金属电阻搭接接头的微观组织与力学性能。研究结果表明,添加0.2mm厚度钛箔中间层可以大幅提高镁/铝异种金属电阻点焊接头的结合强度,接头的最大拉剪力随焊接电流的增大先增大后减小;当焊接电流为14kA时,最大拉剪力达到最大为2.2kN。铝钛界面处有TiAl₃生成,接头断裂在镁侧热影响区上,经过换算接头的剪切强度能够达到156MPa。通过SEM和EDS分析,添加钛中间层阻断了镁合金和铝合金的相互扩散,钛中间层阻碍了Mg-Al金属间化合物的生成,从而大大提高接头的结合强度。     

热型连铸L401铝合金焊丝组织及其堆焊层的耐磨性

利用热型连铸法(OCC),拉铸出4mm表面光滑的铝合金线材.以该线材为焊料,用钨极氩弧焊堆焊ZL117,并进行耐磨性试验.用金相显微镜,XRD衍射仪并结合相图分析线材和焊接接头组织.结果表明,热型连铸L401铝合金线材显微组织由定向生长的近平行柱状枝晶α-Al和枝晶间二元共晶(α-Al Si)和三元共晶(α-Al Si CuAl2)组成.由于堆焊层中含有大量CuAl2和Si相,堆焊层的硬度显著提高,其耐磨性是ZL117的43倍.     

感应熔覆原位自生TiCp/Ni基合金复合涂层组织与摩擦磨损特性

以Ni60A、Ti粉和石墨粉为原料,利用感应熔覆技术在16Mn钢基材表面制备出原位自生TiC颗粒增强金属基复合涂层。应用SEM和XRD方法分析了涂层的显微组织。结果表明:复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,复合材料涂层由TiC颗粒、-γNi奥氏体枝晶和枝晶间M23C6共晶组织组成;随着Ti C体积分数的增加,耐磨性增加。复合涂层的磨损机理为显微擦伤式磨损。     

翻板油管锚锚片铁基合金强化层组织及耐磨性能

目的提高翻板锚锚片在螺杆泵采油管柱中的耐磨性,提高采油效率,降低作业成本。方法在45#钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备了铁基合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度计和摩擦磨损试验机等设备,测试了涂层的硬度、微观组织形貌和耐磨性能,并与市面上翻板锚锚片刃口镶焊材料进行了摩擦系数、磨损失重等对比试验以及经济性分析。结果铁基合金层与基体之间呈冶金结合,其组织主要由初生碳化物Cr_3C_2和Cr_7C_3,硼化物Fe_2B、Cr_2B和CrB,以及共晶成分的基体γ-Fe(Ni,Cr,C,Si)、α-Fe、Fe_3C、(Fe,Cr)_7C_3、Fe_(23)(B,C)_6和Cr_(23)C_6组成。合金层表面硬度平均值为64.7HRC,比镶焊材料的表面硬度平均值高出50%左右。合金层摩擦系数稳定在0.6左右,相比镶焊材料降低了约17%。磨损失重实验后,合金层的磨损失重约为镶焊材料的2/3左右。经济性分析显示该强化工艺成本在6.8305元左右,与镶焊硬质合金材料的成本大致相当。结论喷焊铁基合金强化层后的翻板锚锚片在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,寿命得到有效延长。该研究为翻板锚锚片的耐磨强化与修复提供了可靠的依据,同时也为采油工艺中其他关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的理论和实践经验。     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

铝硅合金表面激光Cr／WC梯度层组织及抗微动磨损性能研究

利用5kWCO2激光器对铸造铝硅合金表面进行两次激光辐照,先后将不同成分的预置合金粉末和基体材料一起熔化后迅速凝固,在其表面获得Cr/WC激光表面梯度层,并对它们的显微组织进行分析,发现在表面梯度层中存在大量的Al/Cr化合物Al9Cr4。在激光表面梯度层中自表及里显微硬度基本呈连续变化趋势,而单次激光表面合金化层与基体之间的显微硬度值有一突变,在基体和激光表面改性层的微动磨损试验中发现,激光改性后的表面抗微动磨损的能力增强,磨损机制不同于铝硅合金基体,而表现出较好的抗粘着损伤性能。     

Effect of Niobium on the Microstructure and Wear Resistance of Nickel-Based Alloy Coating by Laser Cladding

The nickel-based alloys with different Nb contents were deposited on AISI 1045 carbon steel by laser cladding. The effect of Nb on the microstructures of the nickel-based alloy coatings was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The result show that the microstructures of the Nb-modified nickel-based alloy coatings are mainly composed of γ-Ni dendrites, interdendritic eutectics, CrB type chromium borides, and dispersed NbC particles. It is found that the addition of Nb will lead to the precipitation of the NbC particles and M23C6 type carbides instead of the M7C3, and M23C6 type carbides can be observed in the Nb-free nickel-based alloy coating. The microhardness and wear resistance of the coatings increase with the increase of Nb contents. The improvement of the wear resistance of the Nb-modified nickel-based alloy coatings is attributed to the microstructural change and phase variation.     

Zr对口腔用Ti-xZr-Mo合金的组织及耐磨性的影响

采用非自耗电弧炉制备了Ti-xZr-5Mo合金,利用X射线衍射仪、倒置金相显微镜、维氏硬度计、磨损试验机,测试并分析了Zr元素对合金的相结构、显微组织、硬度(HV)和磨损性能的影响.结果表明,Ti-xZr-5Mo合金主要由等轴的α晶粒组成,随着Zr含量的增加,合金中α相比例增大,但在慢速冷却过程中,Zr可以和β相稳定元素(Mo)一起,稳定β相至室温,使得退火后合金β相比例增大;且随着Zr含量的增加,合金的硬度(HV)值、耐磨性均显著提高.     

激光制备镍基纳米WC/Co复合涂层的耐磨性研究

对不锈钢表面激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的耐磨性进行了研究。结果表明,与热喷涂及喷焊Ni基WC／Co涂层相比,激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的相对耐磨性明显较高。在选定的试验条件下,激光涂覆层的相对磨损体积分别为热喷涂及喷焊层的6．91％及15．46％,其原因是激光快速涂覆工艺及纳米WC／Co综合作用的结果。     

热暴露对Ti3Al/TC11双合金连接界面组织和拉伸性能的影响

对550℃热暴露50h的Ti3Al/TC11双合金拉伸试样用OM和SEM观察连接界面在近等温锻造、热处理和热暴露后的组织与断口形貌。结果表明:梯度热处理条件下,随着变形量的增加,试样热暴露后室温抗拉强度升高;连接界面上锻造形成的细针状α交织组织在热暴露期间发生分解、粗化,同时焊缝中析出更多细小的球状α/α2相。采用梯度热处理的双合金试样热暴露后强度稍高于经双重热处理的试样,双重热处理试样中Ti3Al基合金热影响区的α2相在热暴露期间发生长大。由于氧化造成表面微裂纹,使得试样直接热暴露性能低于毛坯热暴露性能。从拉伸断裂位置可以看出,断裂主要发生在Ti3Al基合金侧。     

等离子电弧熔覆Y2O3/钴基合金的组织结构及耐磨性能

应用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及磨粒磨损试验,研究了质量分数为0.8%的Y2O3对等离子熔覆钴基合金组织结构和耐磨性能的影响.结果表明:没有添加Y2O3的钴基合金熔覆层主要是由面心立方的γ(Co)和六方结构的M2C3构成,并且在钴基固溶体中存在着许多堆垛层错:0.8%Y2O3的加入,并未改变熔覆层的相组成,未熔的Y2O3存在,提高了位于钴基固溶体中堆垛层错的密度和宽度;此外,由于Y2O3的加入,熔覆层的凝固组织发生了变化,由柱状晶转变为等轴晶;稀土氧化物Y2O3作为异质形核核心,细化了组织,改善了熔覆层组织的择优分布,从而提高了熔覆层的耐磨性能.