激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

汽车发动机用AZ91D合金的表面改性设计与性能研究

对汽车发动机用AZ91D合金进行等离子喷涂和激光重熔改性处理,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、显微硬度计、电化学工作站研究了AZ91D合金基材和涂层的显微形貌、物相组成、摩擦磨损和耐腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂涂层和激光重熔层的显微硬度相较于AZ91D合金基材有明显提高,提高幅度约为10倍和13倍,而过渡层的显微硬度介于基材和涂层之间;相同载荷下等离子涂层的摩擦系数要高于激光重熔层,AZ91D合金基材的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,等离子喷涂涂层和激光重熔层的磨损机制为轻微磨粒磨损;等离子喷涂涂层和激光重熔涂层的耐腐蚀性能都要远优于AZ91D合金基材,由于具有致密均匀的涂层结构,激光重熔层具有最小的腐蚀倾向和腐蚀速率,耐腐蚀性能最好。     

AZ91D镁合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂层的性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了涂层的微观组织、显微硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后涂层组织致密均匀,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层显微硬度约为基体的2.2倍,由于晶粒细化和硬质相的存在耐磨性较基体明显提高,重熔层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

目的改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织,增强其耐磨性能,并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层,利用附带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度,利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构,经过激光重熔处理后,其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失,且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶,熔覆区的底部组织为胞状晶,涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶,涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W_2C、M_(23)C_6及Ni_6BSi_2等高硬度化合物的弥散强化作用,使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25℃下的磨损亚表层最完好,在400℃时出现了微裂纹。结论重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷,得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理,在25℃下表现出最好的耐磨性能。     

汽车发动机用AZ91合金表面喷涂与性能研究

采用等离子喷涂和激光重熔法在汽车发动机用AZ91合金表面制备了不同涂层,对比研究了涂层表面和横截面形貌、物相组成、显微硬度和电化学性能。结果表明,等离子喷涂层物相为:γ-Ni、FeNi_3、Ni_3B、WC、W_2C和Cr_7B_3,激光重熔层物相为γ-Ni、CrB、Ni_4B_3、WC、Cr_(23_B6和Cr_2B_3;显微硬度由高到低依次为:激光重熔层等离子喷涂层Ni/Al过渡层AZ91合金基材;等离子喷涂层和激光重熔层的耐腐蚀性能均高于AZ91合金基材,且激光重熔层的耐腐蚀性高于等离子喷涂层。     

TiAl基合金表面激光重熔陶瓷涂层研究

采用等离子喷涂工艺在TiAl基合金表面制备纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层,然后用激光重熔工艺对涂层进行处理.用扫描电镜分析了涂层的剖面组织结构,并用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及其耐磨性能.结果表明,等离子喷涂后的纳米陶瓷涂层组织较均匀、致密,但涂层仍存在孔隙率高等缺陷.激光重熔后涂层的组织结构进一步致密,显微硬度得到提高,耐摩擦性能也得到明显的改善.     

激光功率对WC颗粒增强铁基复合涂层摩擦学性能的影响

利用激光重熔工艺对在45钢表面预置的Fe基复合陶瓷涂层进行处理,探讨了不同激光功率(600 W、800 W和1000 W)的重熔处理对涂层组织及摩擦学性能的影响。结果表明,激光重熔使涂层与基体间发生了元素转移;得到了内聚强度更高的复合涂层;不同激光功率下涂层的显微硬度与耐磨性均远高于等离子喷涂Fe基复合陶瓷涂层,其中激光功率为800 W时的Fe基复合陶瓷涂层的显微硬度最高,耐磨性能最好。硬质陶瓷相WC颗粒、纳米级Si C颗粒及其原位生成的化合物Fe Si、Si C及M_7C_3起到了弥散强化作用,改善了涂层磨损特性,从而提高了涂层的耐磨性能。     

H13钢基体表面热障涂层的制备与性能研究

为了提高液芯大压下轧机轧辊的使用寿命,采用等离子弧喷涂方法在轧辊材料H13钢表面制备了厚度约为0.3 mm的氧化锆热障涂层,并对其进行激光重熔处理。利用扫描电镜(SEM)观察了等离子弧喷涂热障涂层和激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构,同时对二者的结合强度和显微硬度进行了比较分析。结果表明,激光重熔涂层的硬度和结合强度明显优于等离子弧喷涂涂层,在提高轧辊使用寿命方面有着很好的前景。     

钛合金表面激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层研究

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在钛合金(TC4)表面制备了Al2O3+13%TiO2质量分数陶瓷涂层,研究了激光重熔对陶瓷涂层的微观结构、显微硬度及结合强度的影响.结果表明经激光重熔以后,基本消除了由于等离子喷涂形成的层状堆积结构,涂层表面形成了均匀细密的棒状组织,大幅减少了孔隙率.经过实验检测.激光重熔后的涂层结合力比喷涂涂层的提高近2倍.     

火焰重熔对镍基碳化钨涂层显微结构及性能的影响

研究了等离子喷涂NiCrBSi+ 15％WC涂层及对其进行氧乙炔火焰重熔后的组织与性能.采用扫描电镜和显微硬度仪分别对两种涂层做了显微结构的观察和显微硬度测测量以及XRD实验,用MMU-5G摩擦磨损试验机对其做了摩擦磨损性能分析.结果表明,经过火焰重熔后涂层的显微结构得到明显改善,气孔、裂纹、未熔颗粒明显减少,晶粒得到细化,而且形成Cr23C6、CrB、Cr2B3、W2C等硬质相,使涂层的磨损性能显著提高.火焰重熔重熔后涂层的显微硬度能达到800 HV.     

Corrosion characteristics of plasma-sprayed Ni-coated WC coatings comparison with different post-treatment

The effects of vacuum annealing and laser remelting on the microstructure and corrosion behaviour of plasma-sprayed Ni-coated WC coatings on steel substrate have been investigated. The laser remelting was operated in a continuous way while the vacuum annealing was operated with clamping the coating on the graphite face in order to avoid decarburization of WC. When compared with the as-sprayed coating, the microstructure of the post-heating treatment coatings has been found to consist of different phases. Moreover, the denser microstructure can be obtained after heating treatment, especially the laser remelting coating. Electron probe micro analyzer (EPMA) shows that the chemical composition remained largely unchanged except the “bumps” at the interface for as-sprayed and vacuum annealing coatings. The more uniform composition was obtained for laser remelting coating. The Vickers microhardness measurement shows a very slightly enhancement for post-heating treatment coatings, which may be duo to the lamellar structure, lower contemt and bulky of carbide for coatings. However, salt spray corrosion (SSC) show the laser remelting coating has the best corrosion resistance, which is due to its low number defects and uniform distribution of the phase and composition.     

稀土CeO2对激光熔覆WC-Co镍基复合涂层组织形貌和性能的影响

采用激光熔覆技术,以自熔合金粉末Ni60B为金属基,微米和纳米12％Co-WC颗粒为陶瓷增强相以及少量的稀土CeO2作为第二添加相,在45钢表面制备复合陶瓷涂层.观察了涂层的截面和表面组织,研究了稀土对涂层硬度和磨损性能的影响.结果表明:CeO2作为第二相明显细化了熔覆层的组织,将涂层中的板块状组织细化到4μm左右,并...     

电刷镀WC_p/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大。     

激光重熔Ni基WC涂层的组织与性能研究

研究了45钢为基体的Ni基WC涂层经激光重熔后形成涂层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:涂层经激光重熔处理后,WC颗粒部分分解形成W_2C,同时形成新的硬质相和共晶组织.涂层中包含γ固溶体和W_2C、Ni_3B、Cr_73、Cr_(23)C_6和(Fe,Ni)_(23)C_6等化合物;有效地改善了涂层的性能.     

固溶时效对等离子堆焊WCp/18Ni300钢复合涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Cr5钢表面制备WC增强18Ni300钢复合涂层. 研究添加质量分数为25%和35%的球形WC对堆焊层组织与性能的影响,分析固溶(900 ℃ × 1 h)和时效(490 ℃ × 5 h)处理前后堆焊层的显微组织/相变过程/显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,在马氏体时效钢粉末中添加WC颗粒影响堆焊层组织和马氏体相变. WC/MS300复合堆焊涂层的显微组织主要以奥氏体为主. 经固溶时效热处理后,基体试样硬度和摩擦磨损性能下降,而WC/MS300试样中γ-F转变为α-Fe,硬度和耐磨性显著改善,添加35%WC试样耐磨性能最佳. 由WC的微观结构演变表明,固溶时效后WC颗粒周围形成厚的扩散层,显著改善了界面结合.     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。     

Surface modification of atmospheric plasma sprayed cermet coatings by plasma transferred arc method

ABSTRACT

AISI 8620 steel substrates were coated with WC–Co and Cr₃C₂–NiCr by using the atmospheric plasma spraying (APS) method. Subsequently, surface melting of samples coated with APS was performed at different current values using the plasma transfer arc (PTA) method. Microstructure, microhardness, and wear properties of as-sprayed and surface-modified coatings were investigated. The microstructure of the APS-coated surface had some voids, cracks and nonhomogeneous areas. These defects were eliminated with the PTA surface modification process and microstructural properties of coatings were improved. The wear resistance of PTA modified coatings was also increased. The highest wear resistance and microhardness were obtained in WC–Co coating modified by PTA at a current of 80?A. The wear resistance of this coating was 8.5 times higher than that of the substrate. The coating hardness reached values as high as 980?HV_0,1 in this coating.     

激光熔覆和重熔制备Fe-Ni-B-Si-Nb系非晶纳米晶复合涂层

采用激光熔覆和重熔的方法在低碳钢CCS-B上制备Fe-Ni-Si-B-Nb系非晶纳米晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、EDAX能谱及透射电镜分析涂层的物相、组织结构,运用显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度分布、微观力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的组织由表面至基体分为非晶纳米晶复合区、熔覆层与基体,其中,复合区为Fe2B、γ-(Fe,Ni)多晶和非晶相的混合组织;涂层的最高显微硬度达到了1 369 HV;涂层的平均摩擦因数为0.275;涂层的主要磨损形式是磨粒磨损和粘着磨损,具有良好的摩擦磨损性能。