烧结熔覆钢表面镍基合金涂层的组织和性能

采用Ni25、Ni45、Ni60合金粉末通过烧结熔覆法在45钢表面制备出不同成分的镍基合金涂层。通过金相显微镜观察和X射线衍射分析等手段对合金涂层的组织形貌、相组成和界面结构进行研究,并对涂层显微硬度进行了测试。结果表明：通过烧结熔覆可以在45钢表面获得较为致密的镍基合金涂层。Ni25合金涂层组织主要为比较粗大的γ-(Ni, Fe)奥氏体以及少量的Cr₂₃C₆碳化物相;Ni45和Ni60合金涂层中除了γ-(Ni, Fe)奥氏体和Cr₂₃C₆碳化物之外,还出现了CrB硼化物。不同成分镍基合金涂层与45钢基体在界面处均形成了良好的冶金结合。当烧结温度1100℃、保温时间15 min时,涂层微观组织致密,硬质相颗粒尺寸较小,分布均匀。Ni60合金涂层的硬度最高,约为HV 735;Ni45合金涂层次之,约为HV 534;Ni25合金涂层硬度最低,只有HV 236。     

热处理工艺对V-Ti-Ni氢分离合金显微组织和硬度的影响

在真空氩弧熔炼炉中制备V60Ti20Ni20合金,采用硬度测试、金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析技术,研究热处理温度和时间对V60Ti20Ni20合金显微组织和硬度的影响。结果表明,铸态V60Ti20Ni20合金由枝晶相V基固溶体以及枝晶间相Ni Ti和Ni Ti2组成。合金铸锭在热处理保温15和18 h时,随着热处理温度升高和保温时间的延长,Ti,Ni原子从枝晶相扩散至枝晶间区域速率增大,扩散量增加,导致V基体晶格畸变度逐渐减小,同时枝晶间Ni Ti2相尺寸逐渐变细小和均匀,合金硬度随之降低。热处理保温时间延长至21 h时,合金随热处理温度升高,Ti,Ni原子回溶到枝晶相,V基体晶格畸变度增大,同时枝晶间Ni Ti2相聚集、分布不均匀,尺寸逐渐增大,因此合金硬度反而随之升高。     

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

热处理对钛表面Ni—P合金镀层性能影响的研究

研究了钛表面Ni—P合金镀层的热处理工艺,通过分析镀层的表面形貌及物相组成,探讨了热处理温度等关键因素对Ni—P合金镀层硬度的影响。研究结果表明,在300℃热处理时,电镀时间为1h的镀层中只有Ni5P4相和M,无Ni3P相,电镀时间为2h和3h的镀层中仅有少量的Ni3P相;在400℃热处理时,镀层均由大量Ni3P相和微量Ni组成;400℃热处理后的镀层硬度高于镀态和300℃热处理后的硬度;电镀时间为2h,热处理温度为400℃时,Ni—P镀层硬度最高,维氏硬度达到8938MPa。     

熔铸法制备Al_2O_3/金属复合涂层微观组织的研究

采用Fe2O3+Cr2O3+Al和Ni O+Al双层预涂覆结构,利用自蔓延熔铸法在碳钢基体上制备Al2O3/金属复合涂层,研究涂层与基体结合界面处的微观形貌、结合状态、涂层组织以及元素的分布。结果表明:涂层由α-Al2O3、FeNi、Cr、Al Ni3、Fe-Cr组成;复合涂层与基体紧密结合,无明显的缝隙或者孔洞存在,在界面处存在明显的元素扩散;涂层中主要有等轴晶、柱状晶、树枝晶以及板条状组织,各元素在界面处分布较均匀,但在涂层中部,金属元素发生了偏聚;延长保温时间,金属元素的偏聚程度加剧。     

热处理对AlCrFeNiTi高熵合金组织和硬度的影响

在氩气保护下用真空电弧炉制备了AlCrFeNiTi高熵合金,采用X射线衍射仪、金相显微镜和维氏硬度计等研究了加热温度、保温时间和冷却方式对AlCrFeNiTi高熵合金组织和硬度的影响。结果表明,铸态AlCrFeNiTi高熵合金由两个体心立方结构固溶体构成,形成了由枝晶、枝晶间和α+β共晶组织组成的典型高熵合金枝晶组织。随着加热温度的升高,合金枝晶相先粗化,当温度升至900℃时再细化;随着保温时间增加和冷却速度减慢,枝晶组织和共晶组织均粗化,而合金硬度呈上升趋势。合金经过热处理后的硬度取决于枝晶相含量和形貌,在高速冷却方式下残余内应力对合金的硬度也起关键作用。     

氩弧熔覆原位自生(Ti,Nb)C增强镍基复合涂层的抗磨性能

以Ti、C、Nb粉和Ni60A合金粉末为原料,采用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面分别制备(Ti,Nb)C颗粒增强Ni60A复合涂层(C-Ti-Nb-Ni60A涂层)和Ni60A涂层。应用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对2种涂层的显微组织和物相进行观察与分析,测试涂层的显微硬度和不同载荷下的磨损性能,分析磨损机制。结果表明:C-Ti-Nb-Ni60A复合涂层与基体间呈冶金结合,界面间无气孔和裂纹;C-Ti-Nb-Ni60A复合涂层的显微硬度较基体16Mn钢提高近5倍,较Ni60A涂层提高0.45倍;常温干滑动200 N载荷条件下,CTi-Nb-Ni60A复合涂层的耐磨性能较基体16Mn钢提高6倍,较Ni60A涂层提高近2倍。16Mn钢表面发生严重的磨粒磨损和粘着磨损,Ni60A涂层表面以磨粒磨损为主,C-Ti-Nb-Ni60A复合涂层的磨损机理为显微檫伤磨损。     

Cu含量对SPS烧结TZM合金涂层组织及性能的影响

本研究采用放电等离子烧结（SPS）方法在以Ni箔为中间过渡的304不锈钢基体上制备了Cu含量在10%～30%（质量分数）的TZM（钛-锆-钼）合金涂层。利用扫描电镜（SEM）与能谱（EDS）仪分析了合金涂层组织;通过维氏硬度仪和激光导热仪对合金涂层的硬度及热扩散系数进行了表征;采用热震循环试验对合金涂层的热震稳定性能进行了测试;综合以上分析结果研究了Cu含量对SPS烧结TZM合金涂层的组织及性能影响。结果表明：TZM合金涂层由白色的Mo相与灰黑色的Cu相组成;随着Cu含量的增加,TZM合金涂层的硬度和热扩散系数随之增加;热震循环试验结果表明,造成TZM合金涂层热震循环试验失效的主要原因是由于涂层各部分热膨胀系数不一致所产生的应力超过了涂层与过渡层界面处的结合强度,而Cl-在结合界面处的点蚀作用对合金涂层的开裂、脱落起到了促进作用;结合摩擦磨损试验后的磨痕形貌及EDS选区分析结果,合金涂层磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损,且摩擦磨损过程中发生了氧化行为。Cu含量的提高有效改善了合金涂层的摩擦磨损性能。     

碳化硅复合镍磷合金涂层的组织结构、显微硬度及腐蚀性能研究

镍基复合涂层是一项有望替代电镀铬涂层的先进绿色环保表面处理技术。 本文在铝合金表面制备了纯 Ni、 NiP及其与SiC复合涂层, 利用SEM、 EDS和XRD研究了Ni、 NiP及其复合涂层的微观形貌、 成分与组织结构, 利用显微硬度计与电化学工作站研究了其硬度与耐腐蚀性能。 研究结果表明： SiC 复合电镀纯镍涂层的表面较为 粗糙, SiC 复合电镀镍磷合金涂层中晶粒轮廓明显; 电沉积镍磷合金涂层的相结构包括晶体 Ni2P、 Ni12P5 和非晶 NiP。 铝合金基体表面 Ni-P 合金涂层的显微硬度显著高于纯 Ni 涂层, 引入 SiC 纳米颗粒形成复合涂层可提高其 显微硬度; SiC 颗粒有助于提高复合涂层在氯化钠溶液中的腐蚀电位, 降低腐蚀电流密度, 提高其耐蚀性能。     

热处理工艺参数对矿用磨球力学性能的影响研究

为实现矿用磨球强韧性的进一步提升，本文研究了不同热处理条件下磨球的力学性能、显微组织形貌及物相特征。结果表明，不同热处理条件下磨球的显微组织均由马氏体、碳化物和残余奥氏体组成。基体的组织特征、碳化物的形态和分布、残余奥氏体的占比共同影响磨球性能：随着奥氏体化温度的提高，磨球硬度先升高后降低，冲击韧性连续下降；随着奥氏体保温时间的延长，磨球的硬度和冲击韧性均先升高后降低；随着回火温度的提高，磨球硬度连续下降，冲击韧性波动性上升；随着回火保温时间的延长，磨球硬度变化不大，冲击韧性呈下降趋势。对于实验磨球，较佳的热处理参数为：950℃保温3 h,快速入油淬火后300℃保温3 h进行回火，所得磨球洛氏硬度62.58 HRC,冲击功4.92 J,相比产品磨球可分别提高5.2%和51.9%。     

Co/Ni比对93W-Co-Ni钨合金烧结温度及力学性能的影响

以Co、Ni作黏结剂,选择不同Co/Ni比,用粉末冶金法制备出HRC硬度在30⁴3之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在4143之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在41⁴3之间,明显高于一般的W-Ni-Fe合金,这主要与Co对W基体的润湿性较差及两者之间易形成脆性化合物Co7W6有关。     

高功率半导体激光宽带熔覆WC-NiSiB耐磨涂层的组织结构与性能

采用3kW高功率半导体激光器,在45钢基体上制备不同WC含量(质量分数20%~80%)的WC-NiSiB复合涂层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)对熔覆层的微观组织、成分分布及物相进行表征,并测试涂层试样的硬度与耐磨性能。结果表明,激光熔覆WC-NiSiB复合涂层组织主要由γ-Ni、WC、W2C、WB、W2B、Ni4B3及Ni4W等物相组成,熔覆层与基体形成冶金结合。涂层与基体的结合区,从熔合线开始逐渐向上的组织依次为垂直于界面的胞状晶、柱状晶和枝状晶,熔覆层中部为沿一定方向生长的树枝晶,表层为异向生长的细小树枝晶。随WC颗粒含量增加,涂层中WC颗粒分布更加密集。WC含量为60%时,WC颗粒分布均匀致密,熔覆层无裂纹,熔覆层的硬度最高达到1291HV,为NiSiB合金层硬度的2.7倍,耐磨性是NiSiB合金层的6.8倍。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金层研究

采用多层多道搭接的激光熔覆方法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面上分别熔覆两种镍基合金涂层.1#合金涂层的硬度在HRC34左右,无开裂;2#合金涂层的硬度在HRC47左右,易开裂.采用硬度较低的1#合金涂层作为过渡层成功解决了2#合金涂层的开裂问题,成功制备出大面积较厚涂层.经光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)分析可知,大面积熔覆层的表层主要由γ-Ni枝晶、块状γ-Ni和M12C型碳化物增强相组成.显微硬度测试表明,表层平均硬度达HV0.2583,自熔覆层表层至基体,显微硬度逐渐降低.     

感应钎焊微纳米WC-Ni基复合涂层性能研究

以微米、纳米WC为增强相，自熔合金Ni60A为钎焊材料，采用感应钎焊的方法在Q235低碳钢基体上制备了微纳米WC—Ni基复合涂层。通过用扫描电镜观察涂层的显微组织、用X射线衍射分析相组成和用能谱分析涂层的成分，研究了纳米颗粒WC的加入对涂层的显微组织和相组成的影响，以及对涂层硬度和耐磨性能的影响。结果表明，在相同试验条件下，添加纳米WC的涂层中，相组成中WC相较多，并且出现了少量的W2C硬质相，提高了涂层的硬度和耐磨性。     

Mo2 NiB2基金属陶瓷的制备与性能

采用单质硼粉、镍粉和钼粉结合反应硼化烧结法制备了Mo2Ni B2基金属陶瓷,研究了Mo2Ni B2基金属陶瓷在烧结过程中的物相转变和尺寸变化以及烧结温度和保温时间对其力学性能和显微组织的影响.结果发现:随着烧结温度升高,材料物相逐渐由单质相变为二元硼化物相和三元硼化物相,并且材料的尺寸先发生细微收缩,再在硼化反应过程中逐渐增加,最后在液相烧结过程中逐渐减小;随着烧结温度升高,Mo2Ni B2基金属陶瓷的抗弯强度和硬度先增加后减小,在1290℃达到最大,分别为1346.5 MPa和83.7 HRA,并且硬质相颗粒逐渐粗化;保温时间对材料性能的影响与烧结温度一致,但在保温30min时抗弯强度最大(1453.3 MPa),保温60 min时硬度最大(83.7 HRA).     

激光熔覆Ni60+35WC-Ni涂层的微观组织和摩擦磨损特性

采用激光熔覆技术,在20Cr基体上熔覆了硬度较高的Ni60+35WC-Ni耐磨涂层,并与Ni60涂层进行比较。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射分析仪(XRD)对涂层的微观组织、元素成分和物相进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,在20和300℃条件下进行了点接触干滑动摩擦磨损试验,并利用SEM和EDS对磨损表面进行微观组织和元素成分分析。结果表明:Ni60+35WC-Ni涂层所含物相主要包括Fe-Ni,Cr7C3和WC,硬质相WC和Cr7C3有利于提高涂层的硬度和耐磨性。Ni60+35WC-Ni涂层的平均显微硬度约为基体平均硬度的3倍。与Ni60涂层相比,Ni60+35WC-Ni涂层的平均硬度较高,且其中含有硬质相WC,磨损量较小。在相同温度条件下,Ni60+35WC-Ni和Ni60两种涂层的摩擦系数相差不大。对于同一涂层而言,300℃时涂层的摩擦系数明显低于20℃下的摩擦系数,但磨损量随温度增加而增加。     

热处理工艺对铜基涂层组织性能的影响

研究热处理工艺对一种新型的减磨Cu基涂层材料的影响,利用SEM、EDS、HV等手段研究了不同热处理制度下该减磨涂层的形貌组织、性能,研究结果显示涂层组织随热处理温度升高而粗化,且析出相呈均匀分布,但该涂层与基体材料没有明显的扩散带;涂层的硬度随热处理温度升高而降低,而涂层与基体结合强度正好相反.     

电接触强化对火焰喷涂Ni60-WC涂层及40Cr基材组织及性能的影响

在40Cr基材上利用氧-乙炔火焰喷涂镍基碳化钨(Ni60-WC)复合涂层后,对涂层进行电接触强化。通过金相显微镜观察电接触强化前后涂层截面的显微组织形貌,利用维氏显微硬度仪分析涂层截面的显微硬度分布,并通过SEM面扫描分析涂层与基材的钨元素分布。结果表明,电接触强化工艺能够显著提高涂层质量及硬度,并使涂层与基材间形成良好的冶金结合。     

Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi高熵合金激光涂层的研究

使用激光熔覆制作了单相组成的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi合金涂层,通过退火处理使基体相析出二元金属间化合物,使用SEM、XRD、显微硬度计分析了涂层的组织形貌、相结构和硬度。结果表明,激光熔覆制得的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi涂层由BCC单相组成,显微硬度为905.2HV;在500℃以下退火处理,涂层的相组成不变。700℃以上退火,涂层从BCC相中析出二元金属间化合物Al_3Ti_3相,析出相随退火温度升高逐渐长大。涂层硬度随退火温度的升高先降低后逐渐升高,Al2Ti3相析出导致涂层硬度升高。经过900℃退火后,涂层硬度达到938.8HV,超过了未退火时涂覆态的硬度。     

高硬度93W-Co-Ni钨合金的研究

以Co、Ni为粘结剂,按照m(Co)∶m(Ni)=6∶1,通过混合、冷等静压烧结,制备了93W-Co-Ni高硬度钨合金。研究了烧结温度对合金密度、显微组织的影响,分析了烧结过程中合金HRC硬度的变化趋势与原因。结果表明:随着烧结温度升高,合金密度增加,在1 605℃时,密度达17.73 g·cm-3,致密化程度为99.16%;随着烧结温度升高,W晶粒逐渐长大、球化,最后W晶粒平均粒径为20.91μm,符合粉末冶金烧结原理;在烧结过程中,合金硬度先降低而后趋于稳定,稳定时其HRC硬度在41~42之间,合金硬度的显著提高与W晶粒细化、形成金属间化合物Co7W6有关。