氧气流量对TiB_2陶瓷相增强25Ni涂层组织与性能的影响

通过机械合金化球磨方式制备Ti B2硬质相和Co粘结相质量比为3:1的Ti B2-25Ni金属陶瓷复合粉末,采用超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备了3种不同氧气流量的Ti B2-25Ni涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射表征涂层的微观组织形貌和物相结构,采用显微硬度计测量涂层硬度值,并对涂层的抗热震性能、耐熔融铝硅腐蚀性能和耐磨粒磨损性能进行研究。结果表明,3种涂层组织致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相均为Ti B2和Ni;3种涂层的显微硬度值分别为(408±87)HV0.3、(513±90)HV0.3和(553±77)HV0.3;经过热震试验发现,氧气流量为462 L/min的试样具有最佳的抗热震性能;经过60 h熔融铝硅腐蚀试验发现,3种涂层试样均具有良好的耐腐蚀性,其中以氧气流量为462 L/min的试样最佳。在磨粒磨损试验中发现,氧气流量为462 L/min的涂层试样的耐磨性比基体提高近6倍。     

不同参数下超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损性能

通过超音速火焰(HVOF)技术,采用不同的工艺参数在低碳钢表面喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层;对所得涂层进行磨粒磨损实验.同时考察低碳钢磨损性能,比较喷涂层之间的磨损性能及其与基体的磨损性能.采用光学金相显微镜观察涂层断面的形貌,通过显微硬度计测试涂层的显微硬度.结果表明.Cr_3C_2-NiCr涂层磨损质量损失与磨程基本呈线性关系;涂层的磨损性能高于低碳钢;不同参数制备的涂层,其磨粒磨损性能也不一样,其中燃气流量为38 L/min时的涂层磨损性能较好,该条件下涂层的断面显微组织呈现层状结构,其显微硬度也较高.     

TiB_2硬质相增强50Co金属陶瓷粉末与耐磨损腐蚀涂层

将质量比为1∶1的TiB2硬质相和Co粘结相通过机械合金化球磨方式制备TiB2-50Co金属陶瓷复合粉末,将所获得的复合粉末通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备TiB2-50Co金属陶瓷涂层,研究不同球磨时间粉末颗粒的组织结构,采用XRD分析TiB2-50Co金属陶瓷粉末与涂层的物相,研究涂层组织结构、耐磨损和耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2硬质相与Co粘结相界面结合良好,当随着球磨时间的延长,Co粘结相塑变成长条形,复合粉末颗粒TiB2硬质相与Co粘结相呈层状结构。涂层组织较为致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相与粉末相同,主要为TiB2和Co两相;经过耐磨损实验发现,涂层具有良好的耐磨损性能。经过60 h熔融铝硅腐蚀后发现,涂层具有良好的耐熔融铝硅腐蚀性能。     

多尺度WC-17Co热喷涂层的组织结构与耐磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在4种氧气流量条件下制备多尺度WC-17Co金属陶瓷涂层,研究不同氧气流量对涂层的组织结构与耐磨损性能的影响。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对涂层的微观组织形貌和物相进行分析,对4种涂层的硬度和耐磨损性能进行了测试。研究结果表明:所制备的4种涂层组织致密,孔隙率低,涂层与基体结合良好;随着氧气流量降低,涂层中WC陶瓷相分解逐渐增加;涂层的硬度值分布在862±10.5 HV0.3(322 L/min)至938.4±19.9 HV0.3(543 L/min)之间,涂层硬度值随氧气流量增大而增加;经过磨损试验发现,涂层磨损量随氧气流量增加而降低,涂层磨损量分布在8.58±0.04 mg(543 L/min)至15.82±0.17 mg(322 L/min)。     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

超音速火焰喷涂TiB2-50Ni复合涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对Ni质量分数为50%的TiB2-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 选用“壳核型”Ni包覆TiB2复合粉末,通过超音速火焰喷涂（HVOF）在304不锈钢基材表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了粉末、涂层与摩擦磨损表面的显微结构和物相组成,并研究了TiB2-50Ni涂层和304不锈钢基材的高温摩擦磨损性能。结果 HVOF制备的复合涂层截面呈现明显的层片结构,涂层厚度、孔隙率、显微硬度、表面平均粗糙度及界面平均结合强度分别约300.8 μm、2.3%、766.1HV、2.3 μm及22.6 MPa。高温环境下,304不锈钢基材摩擦系数波动大,且随环境温度升高,其磨损率急剧增加,而TiB2-50Ni涂层的摩擦系数及磨损率波动较小。当环境温度达600 ℃时,涂层磨损率为(2.73±0.01)×10–5 mm3/(N?m),约为304不锈钢基材磨损率（(11.07±0.01)×10–5 mm3/(N?m)）的1/4。高温环境下,TiB2-50Ni涂层的磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。结论 HVOF所制备TiB2-50Ni复合涂层受摩擦环境温度影响较小,具有优异的耐高温摩擦磨损性能。     

HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

目的研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织,并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果涂层的显微硬度为1325HV0.2,结合强度为72 MPa。涂层组织致密,孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10h,涂层与基体的磨损失重比为1:138.36;在1120 r/min下磨损10 h,涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论在滑动摩擦磨损的初期,涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大,涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。     

AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐液锌的腐蚀性能

采用烧结破碎法制备了FeB/Co金属陶瓷粉末,探讨活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)制备的FeB/Co涂层中Co含量对FeB/Co涂层孔隙率、硬度、结合强度、抗热震性能和磨粒磨损性能等的影响,研究FeB/Co涂层在熔融锌液中的腐蚀情况,分析FeB/Co涂层在锌液中的失效机理。结果表明:随着粘结相Co含量的提高,涂层致密度提高;当Co含量由8%增加到17%(质量分数)时,涂层的孔隙率降低,涂层硬度先提高后降低,涂层结合强度提高,涂层抗热震性能先提高后降低。与316L不锈钢基底材料相比,FeB/Co涂层具有更优异的耐锌液腐蚀性能及耐磨粒磨损性能;FeB/Co涂层在锌液中的润湿性很差,相比Co含量为8%和17%的涂层,Co含量为12%的涂层具有最佳的耐蚀性能。随着腐蚀的进行,涂层局部出现宏观裂纹,腐蚀沿着裂纹进行并形成脆性(Fe,Co)Zn_(13)相,导致涂层剥落并漂移到锌液中,从而使涂层失效。     

高速电弧喷涂Fe-TiB2/Al2O3复合涂层的组织及性能

采用低碳钢包覆0～70%TiB2/Al2O3硬质相的粉芯丝材和高速电弧喷涂(HVAS)原位合成MMC涂层,分析和测试了涂层的组织、相组成及耐磨粒磨损性能.结果表明:涂层的性能由其组织和相组成决定,HVAS的非平衡制造过程在涂层中形成多种相:在Fe基固溶体上存在TiB2、Al2O3、FexB及少量的金属间化合物AlFe3和NiAl;随着TiB2及Al2O3在涂层中体积分数的增加,涂层的耐磨粒磨损性能明显提高,磨损质量损失随陶瓷相体积分数的增加呈线性减少;添加合金元素Ni和Al可降低孔隙率,增加涂层耐磨性.使用HVAS方法制备了含TiB2的高性能耐磨复合陶瓷涂层.     

粉末结构对HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层组织及磨粒磨损性能的影响

以团聚烧结和烧结包覆两种工艺制备的Cr3C2-25%NiCr粉末为原料,运用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了Cr3C2-NiCr涂层,分析比较了两种涂层的显微组织、孔隙率和硬度,运用橡胶轮磨损试验机测定了涂层在不同磨损条件下的耐磨粒磨损性能,研究了粉末制备工艺和磨损工艺条件对涂层磨损质量损失的影响。结果表明,烧结包覆粉末所沉积的涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,而团聚烧结粉末所形成的涂层耐磨粒磨损性能较差。磨损工艺条件对涂层的磨损质量损失有很大影响,在大载荷或粗磨粒作用的工况下,涂层的磨损质量损失最大。     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂与耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB2复合涂层和常规Ni60-TiB2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB2,以及次生的TiO2、NiTiO3、SiO2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

20G钢表面制备耐熔融铝硅合金腐蚀涂层的研究

太阳能热发电中,熔融铝硅合金储能材料会对换热管造成一定的腐蚀,为了延长换热管的使用寿命,在其表面制备了C1,C2和C3三种涂层,并对三种涂层的抗热震性能、附着力和耐熔融铝硅合金腐蚀性能进行了研究。结果发现:三种涂层具有较好的抗热震性能和附着力,在经过1 080h熔融铝硅合金腐蚀试验后发现,C3涂层具有最好的耐腐蚀能力,涂覆C3涂层的20G钢基体的腐蚀层厚度,相对于无涂层20G钢基体降低了93.69%。     

超音速电弧喷涂Ni-Ti涂层的磨粒磨损性能研究

采用超音速电弧喷涂工艺在2Cr13马氏体不锈钢基体上制备了Ni-Ti涂层。用X射线衍射研究了涂层的相组成,用扫描电镜对涂层的显微结构和磨损后形貌进行了分析,测试了涂层的显微硬度,在橡胶轮磨粒磨损试验机上研究了涂层的耐磨粒磨损性能。结果表明,Ni-Ti涂层主要组织为NiTi(B2)相和一定量的TiO、NiO等氧化物,该涂层不仅有较高的硬度,而且较2Cr13基体有更加良好的耐磨粒磨损性能。     

Ni对过共晶铝硅合金组织与性能的影响

研究了不同含量Ni(0％～2.4％)对过共晶铝硅合金组织与性能的影响.结果表明:随着Ni含量的增加,合金硬度提高,经过T6处理后,合金硬度达到138HV;Ni含量小于1.6％时,对过共晶铝硅合金摩擦磨损性影响不明显,随Ni含量继续增加,合金材料摩擦系数增大,磨损率提高,其磨损机制由氧化磨损和粘着磨损向磨粒磨损转变.     

铬锆铜表面等离子喷涂Cr3C2p/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。     

铝硅聚苯酯封严涂层全尺寸刮磨实验

目的研究航空发动机气路密封配副中铝硅聚苯酯封严涂层的摩擦磨损性能。方法利用等离子喷涂技术制备铝硅聚苯酯封严涂层试样,采用特定台架刮磨实验装置,对低温封严涂层的可磨耗性能的失效机理进行研究,利用3D激光共聚焦显微镜和扫描电镜,分别观察了低硬度、中间硬度、高硬度的封严涂层在低、高刮磨转速条件下的刮痕表面形貌及表面粗糙度。结果低刮磨速度下,3种硬度涂层的刮痕截面轮廓深度分别为150、350、360μm,表面粗糙度依次为16.236、22.155、47.300μm;高速刮磨下,涂层的刮磨深度均明显增加,依次为280、570、570μm。结论不同硬度涂层展现出不同的刮磨机理,低硬度涂层(HR15Y 45)的刮磨机理主要是粘着磨损,中间硬度涂层(HR15Y 60)以微观切削为主,高硬度涂层(HR15Y75)展现出腐蚀磨损和磨粒磨损机理。相较硬度对涂层性能的影响,叶尖线速度对刮痕深度起主导作用,高刮磨速度时,刮痕深度明显增加。刮痕表面粗糙度和轮廓深度是衡量涂层性能好坏的重要指标。     

电弧喷涂NiAl涂层摩擦磨损性能研究

利用双丝电弧喷涂技术在6061 -T6铝合金基底上制备了NiAl-95/05和NiAl-80/20两种不同成分的镍铝涂层.采用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、显微硬度计等设备对两种涂层的微观组织结构及特性进行对比分析,并采用滑动摩擦和滑动磨损试验方法,研究了两种涂层的滑动摩擦磨损性能.结果表明,两种涂层均与基体结合紧密,无裂纹;NiAl-95/05涂层中的主相为(Ni)固溶体,而NiAl-80/20涂层中主要组成相为Ni3Al和NiAl; NiAl-95/05涂层和NiAl-80/20涂层显微硬度的平均值分别为219 HV和312 HV.摩擦磨损试验结果表明,在干态和水润湿条件下,NiAl-80/20涂层的滑动摩擦系数较大;而在油润湿条件下,两种涂层的滑动摩擦系数基本相等;显微硬度和滑动摩擦系数共同决定了涂层的滑动磨损性能,NiAl-80/20涂层的滑动磨损性能明显优于NiAl-95/05涂层.     

TiB2含量对TiBx/Ti合金涂层组织及摩擦学性能的影响

目的 在Ti-47Zr-5Al-3V(以下简称T47Z)表面制备TiBx/Ti合金复合涂层,以提高合金的摩擦学性能。方法 采用等离子弧熔覆技术在T47Z合金表面熔覆不同配比的(TiB2+Ti)粉末,制备TiBx陶瓷相增强钛合金复合涂层,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度显微计和UMT-2摩擦磨损试验机对涂层微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行测试研究。结果 涂层厚度约2 mm,无裂纹、气孔等缺陷,涂层的基体组织为α相,针状、棒状的TiB增强相和颗粒状的TiB2增强相均匀分布于α相中。随着TiB2含量的增加,涂层基体组织无明显变化,增强相的数量增加,尺寸逐渐变大。涂层的表面硬度最高可达893.4HV0.2,约为基体的2.07倍。涂层的耐磨性相较基体均获得不同程度的提升,当TiB2的质量分数为40%时,涂层的耐磨性提升最为显著,相较基体提高了53.7%。T47Z合金的磨损机理为严重的黏着磨损和磨粒磨损。TiB2的质量分数为10%的涂层,其磨损机理以黏着磨损为主,磨粒磨损为辅。随着TiB2含量的增加,涂层的磨损机制逐渐转向磨粒磨损。结论 通过控制粉体中TiB2的含量,能够利用等离子弧熔覆技术在钛合金表面制备TiBx/Ti合金复合涂层,尤其当TiB2的质量分数为40%时,涂层的硬度及耐磨性能均获得大幅度提升。因此,运用等离子熔覆技术制备陶瓷相增强金属基复合涂层可切实有效地提高钛合金的硬度及耐磨性能。     

超音速火焰喷涂碳化钨-钴涂层磨粒磨损行为

采用超音速火焰喷涂工艺在16Mn钢上制备了WC-12Co涂层,并测试了该涂层的力学性能特别是其抗磨粒磨损性能。结果表明:WC-12Co涂层的主相为碳化钨,显微硬度为(1341.0±134.3)HV,孔隙率为0.21%±0.04%。该涂层的磨损率随着磨粒硬度、磨粒粒度和加载载荷的增加而增加。当磨粒的硬度低于涂层硬度时,涂层的磨损机制以磨耗磨损为主,磨损率低;当磨粒的硬度超过涂层的硬度时,涂层的磨损以微切削为主,磨损率高。另外,WC-12Co涂层的耐磨性相对于16Mn钢也是随着磨粒的硬度变化而变化。     

Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层.测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能.结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率＜3％.涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa.经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象.Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用.