等离子喷涂Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层的摩擦学性能

等离子喷涂工艺作为一种表面强化方法,已广泛应用于耐磨、减摩、耐蚀和耐高温等功能涂层的制备.采用等离子喷涂技术,在Q235钢表面制备Cr3C2和Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层.对涂层的耐磨特性进行摩擦磨损实验研究,测定显微硬度,并分析涂层的微观结构和物相组成.结果表明,Cr3C2及Cr3C2/MoS2复合涂层的表面硬度平均提高近9倍;在室温干摩擦条件下,Cr3C2型喷涂层的抗磨性能比Q235基体有大幅度提高,加入一定量的MoS2即可维持Cr3C2型涂层的高硬度和抗磨损性能,又可有效降低摩擦因数.     

TiC-VC-Mo2C颗粒增强铁基激光熔覆层的研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备TiC-VC-Mo2C颗粒增强Fe基复合涂层。借助X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、滑动磨损试验机,研究了复合涂层的显微组织和性能。研究表明:复合涂层物相包括α-Fe、γ-Fe、Fe3C和TiC-VC-Mo2C,其中陶瓷相以细小粒状均匀分布于涂层,起到了颗粒增强的作用。复合涂层的平均显微硬度达1102.5HV0.3,具有优异的耐磨性,在相同试验条件下,复合涂层的磨损失重仅约为基材的1/20,其磨损机制主要为显微切削和区域性粘着磨损。     

Q235钢表面超音速电弧喷涂制备FeCrBSiNi耐磨涂层的性能

以FeCrBSiNi丝材为原料,利用自有专利技术的超音速电弧喷枪及喷涂装置在工业锅炉用Q235钢表面制备FeCrBSiNi涂层,研究了涂层的孔隙率、微观形貌、显微硬度、耐磨性能和结合强度。结果表明:超音速电弧喷涂制备的FeCrBSiNi涂层的孔隙率为0.71%,涂层与基体的结合界面相对平整,涂层没有明显的分层现象,涂层结构致密,孔洞较少;FeCrBSiNi涂层的平均显微硬度为720HV0.3,远高于基体Q235钢的;涂层与基体以机械结合为主,结合强度可达到60MPa;摩擦磨损试验后,基体的质量损失是涂层的28倍,涂层的耐磨性能远优于基体的。     

氧化铈对激光熔覆制备碳化钛涂层显微组织及显微硬度的影响

采用激光熔覆法在45钢基体上制备了氧化铈改性的TiC4复合陶瓷涂层;用XRD、SEM及显微硬度计对涂层的相组成、显微组织及显微硬度进行了分析。结果表明:激光熔覆法制备的TiC4陶瓷涂层具有典型的包覆相和硬质点相结构,加入适量(0.3%～1.0%)的氧化铈可改善涂层相对密度,TiC4颗粒尺寸小于1μm,平均显微硬度达到700 MPa;添加过量(≥1.5%)的氧化铈对陶瓷涂层硬度反而不利,涂层组织中包覆相比例增多,TiC4晶粒尺寸变大,呈柳叶状,显微硬度下降至450 MPa。     

碳钢表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备及表征

采用不同的喷涂功率,在Q235钢表面喷涂氧化铝涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、金相照相机和显微硬度计表征不同功率下Al2O3陶瓷涂层的成分、表面和界面形貌、金相组织以及显微硬度.结果表明,等离子喷涂能在碳钢表面形成结构致密的Al2O3陶瓷涂层,其与基体的结合主要以冶金的机械结合为主,硬度较基体有明显提高.XRD分析表明,陶瓷涂层中主要的成分是稳定的γ-Al2O3相,存在少量的α-Al2O3,同时还有极少量的其他多晶相和非晶相.     

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能.研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成.基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面.添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加.在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损.     

VC添加量对激光熔覆Fe50Mn30Cr10Co10高熵合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆工艺在Q235钢板表面制备Fe_50-xMn₃₀Cr₁₀Co₁₀(VC)_x(x=0,1,3,原子分数/%)高熵合金涂层，研究了VC添加量对涂层微观形貌、物相组成、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：3种VC添加量的高熵合金涂层与基体均结合良好，涂层中仅存在较少的孔洞等缺陷，其物相均为面心立方结构的固溶相；随着VC添加量的增加，高熵合金涂层的组织发生细化，显微硬度增大；VC的添加能同时提高Fe₅₀Mn₃₀Cr₁₀Co₁₀高熵合金涂层的耐磨性能和耐腐蚀性能，并且VC添加量越多，耐磨性能和耐腐蚀性能越好。     

Fe-W-Al2O3纳米复合镀层的结构及其耐磨性

利用复合电沉积工艺制备了Fe-W-Al2Q3纳米复合镀层，采用扫描电镜及附带的能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了复合镀层的表面形貌、成分、结构、显微硬度和耐磨性能。结果表明：Fe-W-Al2O3纳米复合镀层仍呈非晶态，Al2O3纳米粒子在复合镀层中分布均匀，镀层组织致密；Al2O3纳米粒子的添加提高了复合镀层的显微硬度，室温下该复合镀层的耐磨性是Fe-W合金镀层的2倍，并且有效减轻了镀层的内应力，避免了镀层裂纹的出现。     

电弧喷涂新型碳氮合金化马氏体钢涂层的耐磨性能

通过在4Cr13马氏体不锈钢药芯丝材配方的基础上添加适量氮来替代部分碳,并加入适量合金元素铌、钒和稀土元素铈研制出了一种新型电弧喷涂马氏体钢药芯丝材;然后采用高速电弧喷涂技术在Q235钢板表面制备了碳氮合金化马氏体钢涂层,研究了该涂层的微观形貌及耐磨性能,并与4Cr13马氏体钢涂层的进行了对比。结果表明:碳氮合金化马氏体钢涂层的基体上弥散分布着细小的铌和钒的碳氮化物,这使得它具有更高的显微硬度和耐磨性能,其相对耐磨能力为4Cr13马氏体钢涂层的1.58倍。     

CeO2对Ni/α-Al2O3纳米复合镀层微观组织和摩擦学性能的影响

采用纳米复合电镀技术,通过向Ni/α-Al2O3纳米复合镀溶液中添加CeO2方法在45#钢上制备了Ni/α-Al2O3-CeO2纳米复合镀层;研究了CeO2对镀层微观组织、显微硬度及摩擦学性能的影响;用分析型扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机对复合镀层组成、微观组织、显微硬度及摩擦学性能进行了分析。结果表明,适量CeO2的加入促进了纳米α-Al2O3的沉积量,使纳米α-Al2O3在镀层中的分布更加均匀,添加过多的CeO2对纳米α-Al2O3分布不利;CeO2添加量为40g/L时,平均显微硬度比未添加CeO2的提高近30%,磨痕宽度减少近40%;CeO2能改善复合镀层的耐磨性能,有效防止镀层片状脱落。     

TiB2陶瓷颗粒增强电弧喷涂涂层滑动磨损性能的研究

采用电弧喷涂含TiB2陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备了NiCr-TiB2和304L-TiB2金属基复合涂层,在摩擦磨损试验机上研究了按环/块线接触方式作往复运动条件下无润滑时室温下的摩擦磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析。结果表明,涂层的相对耐磨性能远高于碳钢基体,约为9到11.5倍。304L-TiB2涂层的低磨损率除了与硬质相有关,还和涂层具有较高的硬度有关。NiCr-TiB2涂层的耐磨性能好,细小的TiB2陶瓷相在局部涂层中连成网状,与基体结合良好,有效提高了涂层的磨损性能。     

基于第一性原理的碳化铬陶瓷颗粒形貌预测及验证分析

采用激光熔覆技术制备碳化铬增强Ni60复合涂层,并对其生长形貌与生长机制进行研究和验证。基于第一性原理在Materials Studio(8.0)软件中对碳化铬晶体的生长形貌进行了预测,对Ni基相及Cr₃C₂陶瓷相的界面结合特性进行了仿真分析,对碳化铬陶瓷相的生长机制进行了研究,并通过熔覆实验对仿真结果进行了验证。实验验证时在Ni60粉末中添加一定含量的C粉及Cr粉,进行球磨作为涂层粉末,采用激光熔覆技术在H13钢表面原位生成碳化铬镍基复合涂层,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层的物相和显微组织进行分析,采用维氏硬度计对涂层的显微硬度进行测试。研究结果表明,碳化铬生成相形貌主要为四边形、六边形以及其他不规则形貌,与仿真结果中形貌预测的结果一致。涂层平均显微硬度达到700 HV,是基体硬度的3倍。四边形碳化铬主要为Cr₃C₂,六边形碳化铬以Cr₇C₃为主,不规则形碳化铬为Cr₇C₃和Cr_...     

Fe3Al金属间化合物及其复合涂层的组织结构与性能

以Fe3Al金属间化合物粉末与WC混合粉末作为喷涂材料,采用热喷涂的方法在Q235钢基体上制备出复合涂层。对涂层组织与性能进行了分析。结果表明：该类涂层组织致密,硬度较高,具有良好的耐磨性能。     

感应熔敷微-纳米碳化钨复合涂层的耐磨性研究

用感应加热熔敷方法在Q235钢表面制备了微-纳米碳化钨复合涂层，并分析了涂层的微观结构、显微硬度及耐磨性。结果表明：涂层的组织主要由镍基固溶体和碳化钨颗粒组成。涂层与基体冶金结合；微-纳米碳化钨涂层的耐磨性比微米碳化钨涂层平均提高0．5倍。     

B_4C增强铁基活性氩弧熔覆层的制备与耐磨性能

以粉煤灰为活性剂,采用活性氩弧熔覆技术在Q235钢表面制备了B4C增强铁基活性氩弧熔覆层,对该熔覆层的物相、显微组织、显微硬度以及耐磨性能进行了研究,并与B4C增强铁基氩弧熔覆层(普通氩弧熔覆层)的进行了对比。结果表明:活性氩弧熔覆层中含有Fe3.5B、Fe23(C,B)6、Fe5Si3、Fe2AlB2等新相;粉煤灰活性剂的加入对细化熔覆层显微组织、促进熔覆层与母材良好熔合具有重要作用;活性氩弧熔覆层的显微硬度较普通熔覆层的提高了60 HV,其耐磨粒磨损性能和耐冲蚀磨损性能分别为普通氩弧熔覆层的1.16倍和1.86倍。     

不同温度下沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层的物相结构和性能

采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6%Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能。结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为κ相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2N。     

等离子喷涂Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层

用等离子喷涂方法制备了FeAl-Al2O3陶瓷梯度涂层，并对涂层的结合硬度、显微硬度及抗热震性进行了试验研究。结果表明，梯度涂层设计为成分的阶梯过滤，实现了成分和组织的连续梯度变化，没有明显的组织突变和宏观界面，梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征。其结合强度较高，涂层的显微硬度值在含75％Al2O3的区域达到最高值。基体与涂层的界面是基体-涂层体系中的薄弱环节。FeAl-Al2O3梯度涂层的800℃抗热震性优于Al2O3涂层。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

等离子弧功率对Al2O3-13wt％TiO2涂层组织与磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂方法在Q235钢基体上制备了不同等离子弧功率的Al2O3-13wt％TiO2涂层,粒度为(20～40)μm.采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对涂层微观形貌、相组织结构进行表征,测定了涂层截面孔隙率、沉积厚度、显微硬度以及干摩擦磨损性能.等离子弧功率为29640W时涂层质量较好,截面显微硬度达1145 HV0.2、沉积厚度为338μm,孔隙率为3.9％,干摩擦磨性能最佳.在较大载荷下犁沟效应明显,涂层失效形式表现为颗粒剥落、磨粒磨损.载荷减小时,涂层微观脆性断裂显著,磨损失效形式为疲劳剥落和显微犁削.     

工业汽轮机阀杆超音速火焰喷涂的研究

采用超音速火焰喷涂球形烧结态Cr3C2-25%NiCr复合粉末制备高温耐磨损涂层,分析了涂层的显微组织结构,测试了涂层的结合强度、硬度和耐磨性能,结果表明：涂层中以Cr3C2为主的颗粒增强相弥散分布在NiCr固溶体中,涂层的显微硬度比基体(2Cr12MoV)提高了3倍多,摩擦磨损性能也有明显提高。