激光熔覆制备MoS2/Ni基自润滑复合涂层组织及磨损性能

通过在镍基合金中添加MoS2固体自润滑相,利用激光熔覆技术在20CrMo钢基材表面制备MoS2/Ni基复合涂层,获得与基体冶金结合且无气孔、裂纹等缺陷的熔覆层.使用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对激光熔覆层组织、成分进行表征,用MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机对MoS2/Ni基涂层的摩擦性能进行测试.研究结果表明,在试验温度20～800 ℃范围内,复合自润滑涂层的摩擦系数比Ni基合金涂层显著降低,随MoS2含量增加,摩擦系数呈降低趋势;在MoS2同含量的复合材料中,其摩擦系数随试验温度升高呈先降后升的趋势,含8%MoS2复合自润滑涂层的摩擦系数,在600 ℃时达到最小值0.2.     

激光熔覆高温自润滑覆层的摩擦学特性

采用激光熔覆技术制备了Ni3Al–BaF2/CaF2–Ag基高温自润滑耐磨覆层,考察了覆层在不同温度下的摩擦学性能及高温自润滑机理。结果表明,对复合粉末的预先机械合金化处理,改善了覆层组织的相容性及覆层的摩擦学性能。在室温至800℃的宽温域范围内,覆层的摩擦因数及磨损率分别在0.30～0.34及(2.6～8)×10-5 mm3/m.N之间波动,覆层表现出较平稳的摩擦磨损性能。在中低温度摩擦时,磨损形式主要为微断裂及磨粒磨损;在600℃及以上温度摩擦时,磨损形式受润滑相的热软化与Ni3Al粘结相的摩擦氧化反应共同作用的控制。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

激光熔覆镍基自润滑涂层的性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60/30%WS₂自润滑涂层,研究了不同扫描速度下熔覆层的组织及性能。结果表明,Ni60/30%WS₂激光熔覆层均以W为硬质相,Ti、Ni的固溶体为基体。但不同扫描速度下,熔覆层生成的润滑相不同。扫描速度4 mm/s时,TiS为润滑相;扫描速度12 mm/s时,CrS为润滑相。激光熔覆层硬度在1000~1200 HV0.5之间,较基体提高2倍左右,摩擦因数及磨损率较基体都明显降低。     

激光熔覆Ni45-CaF2-WS2自润滑涂层组织与性能

利用C02激光器,在45号钢表面熔覆Ni45-CaF2-WS2粉末制备自润滑复合涂层,研究熔覆涂层微观组织和摩擦磨损性能及其影响规律。结果表明,熔覆过程中,WS2发生部分分解,形成新的润滑相CrxSy和CaWO4,CaF2的存在对熔池的流动性有极大的改善;涂层的室温及400℃摩擦性能测试也表明,复合自润滑涂层的摩擦因数显著降低,且Ni45-7．5CaF2-7．5WS2（质量分数,％）涂层的摩擦磨损性能较佳。     

激光熔覆NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层的组织结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,用X射线衍射仪分析了复合粉末及其激光熔覆耐磨覆层的物相组成,用扫描电子显微镜分析了耐磨覆层横截面的显微组织结构特征.在干滑动磨损试验条件下测试了覆层的耐磨性能,并用扫描电子显微镜观察和分析了覆层的摩擦磨损机理.试验结果表明,激光熔覆NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,从室温到500 ℃试验温度范围内表现出了良好的减摩抗磨效果,并且随着温度的升高覆层材料表现出了不同的摩擦磨损机理,从室温到200 ℃温度范围主要表现为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,温度超过200 ℃后主要表现为塑性变形和轻微的粘着磨损.     

钛合金表面激光熔覆固体自润滑涂层

综述了激光熔覆技术在钛合金表面制备固体自润滑涂层的研究现状。采用激光熔覆技术可以在钛合金表面制备出具有优异减摩性能的固体自润滑涂层,其减摩效果与所选用的激光器、熔覆材料的成分配比、添加剂的添加方式等有密切关系。最后指出了今后该技术的发展方向:1开发高水平的激光熔覆设备;2开发新型熔覆材料体系,使其能应用于不同的环境和很宽的温度范围中;3开发多层涂层、智能涂层(如自修复功能)和梯度涂层;4对激光表面熔覆处理过程进行数值模拟,实现激光熔覆过程的定量控制。     

Ti6Al4V合金激光熔覆Ni基自润滑涂层的组织和性能

利用光纤激光器在Ti6Al4V合金基体表面制备了Ni25为基体和Ni包MoS₂为润滑剂的Ni基自润滑涂层,通过FESEM、XRD、硬度测试仪和摩擦磨损试验机研究了熔覆层的显微组织、物相组成和摩擦性能。结果表明,熔覆层表面主要以“花瓣”状组织以及少量的树枝晶组成,界面处的组织主要是以树枝晶为主,还有少量的等轴晶粒。熔覆层中形成了NiTi、NiTi₂等金属化合物以及其它一些化合物,这些强化相的形成有效地提高了熔覆层的表面硬度,由基体的180~200 HV0.3提高到了表层的430~530 HV0.3。同时随着Ni包MoS₂含量增加,表层的硬度会有所下降。此外,当MoS₂加入量为5%和10%时摩擦因数较大,加入量达到15%时摩擦因数有所降低,同时,熔覆层的磨损率也从5%时的7.49×10^-7 mm³·N^-1·m^-1降低到15%时的3.29×10^-7 mm³·N^-1·m^-1。     

激光熔覆Ni基涂层研究进展

综述了激光熔覆Ni基涂层在改善材料的耐磨,润滑,耐腐蚀性能等方面的研究进展,提出了专用粉末的研制,裂纹和气孔的控制是目前激光熔覆Ni基涂层面临的主要问题,并针对上述问题论述了相应的解决方法。     

激光熔覆高温自润滑覆层的裂纹成因与控制

分析了激光熔覆高温自润滑覆层裂纹的形成原因,讨论了裂纹的影响因素及控制措施。结果表明:在覆层拉应力的作用下,柱晶间界及低熔点液态润滑相富集区域极易产生结晶裂纹。在保证覆层功能的前提下,优化复合粉末的组分,抑制柱状枝晶的长大;采取梯度复合覆层工艺及熔覆工艺参数优化,改变覆层的组织结构,提高覆层的韧性;同时采取措施调整覆层应力状态,降低热应力作用,可以有效控制覆层的裂纹倾向。     

激光熔覆MoS2／TiC／Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料，在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层。采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究，结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、M02C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成。用FALEX。6摩擦磨损实验机对MoS2／TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比，并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察。实验表明：MoS2／Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数，但磨损失重最大；MoS2／TiC／Ni复合涂层在载荷17．8N、转速200r／min条件下，磨损40分钟，其磨损失重仅为45钢的1／6。     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

激光合成TiC/Ni涂层裂纹控制技术

激光熔覆原位合成TiC/Ni涂层开裂严重.从熔覆层金相组织、物相组成、残余应力、宏观形貌和断口观察等角度分析裂纹形成的原因,提出了相应的裂纹控制措施.结果表明,激光合成TiC/Ni涂层裂纹主要是由于硬脆相及残余内应力导致的脆性冷裂纹.通过增大钛粉量,Ti元素与Ni60中的M23C6相发生置换反应:M23C6+Ti→M+TiC.通过加入镍粉或优化工艺参数,可以改善涂层组织,提高塑韧性,降低残余内应力,从而降低裂纹敏感性.     

304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。     

钛合金表面激光熔覆高温自润滑耐磨复合涂层

为了提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层. 采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温,300 ℃,600 ℃)复合涂层的摩擦学性能. 结果表明,激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层主要由"原位"生成的小块状,针状TiC颗粒及TiC树枝晶,γ-NiCrAlTi固溶体基体及弥散分布的球状CaF₂颗粒组成. 由于硬质增强相 TiC与增韧相γ-NiCrAlTi的共同作用,γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层的磨损率在试验温度下都远低于Ti-6Al-4V基体;在600 ℃时,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂涂层的平均摩擦系数为0.21,相对于基体与γ-NiCrAlTi/TiC涂层分别降低了43%,50%,表现出良好的高温自润滑减摩性能.     

镍基复合材料涂层的激光熔覆制备及表征

利用激光熔覆技术在在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-MoS2-BaF2复合材料耐磨自润滑涂层,采用X衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层沿层深方向的显微硬度分布,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明：涂层主要由γ-( Ni,Fe)共晶化合物、碳化物硬质Cr7C3、CrS以及少量的MoS2润滑相和少量BaF2组成,熔覆层的显微硬度平均值约为783 HV0.2,是基体的2.44倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/5。磨损过程中产生的润滑氧化膜有利于提高其耐磨损性能。     

Microstructure and properties of WC-12Co composite coatings prepared by laser cladding

A comprehensive study of the phase composition, microstructure evolution, microhardness and wear performance of WC-12Co composite coatings fabricated by laser cladding using coaxial powder-feed mode was presented. It was shown that a combination of high scan speed and high laser energy density made WC on the edge of WC-12Co composite powders partially melt in liquid Co and 304 stainless steel matrix, and then new carbides consisting of lamellar WC and herringbone M₃W₃C (M=Fe, Co) were formed. Meanwhile, WC-12Co composite coatings with no porosity, cracks and drawbacks like decarburization were obtained, showing high densification and good metallurgical bonding with the substrate. Furthermore, a considerably high microhardness of HV_0.3 1500-1600, low coefficient of friction of 0.55 and wear rate of (2.15±0.31)×10^-7 mm³/(N·m) were achieved owing to the synergistic effect of excellent metallurgical bonding and fine microstructures of composite coating under laser power of 1500 W.     

锆基激光熔覆涂层组织结构及性能

在纯钛(TA2)基体上激光熔覆了Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末，对涂层进行了XRD，SEM和TEM分析。研究发现，涂层由金属间化合物 少量的非晶组成。这种具有高比强度、高硬度和高抗氧化性的金属间化合物与非晶相的复合组织，具有较好的力学性能。在Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末中添加w(B)2％和w(Si)2．75％，发现涂层中非晶含量增加，硬度升高。两种涂层的最高硬度分别达到HK909．6和HK1444．8。