Ti6Al4V表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层研究

目的 提高Ti6Al4V表面硬度、耐腐蚀性和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备Ti/TiBCN复合涂层,研究不同激光比能对涂层组织与性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微维氏硬度计、电化学工作站和往复摩擦磨损试验机研究了涂层的相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性和耐磨性。结果 当激光比能为13.3 kJ/cm2、TiBCN含量为70%时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由胞状晶、花瓣状结构、须状结构和等轴α相组成,涂层中部主要由粗大TiBCN枝晶组成,涂层下部由针状结构和类球形TiBCN颗粒组成。与Ti6Al4V基体相比,涂层硬度达1050HV0.2,约为基体显微硬度（340HV0.2）的3.0倍。基体自腐蚀电位为-1.388 V,自腐蚀电流密度为-6.33 A/cm2;涂层自腐蚀电位为-1.173 V,自腐蚀电流密度为-6.22 A/cm2。摩擦磨损实验中,涂层出现轻微的剥落、磨粒磨损式的浅短磨痕和颗粒碎屑,基体表面出现较多犁沟式磨损。涂层的平均摩擦因数为0.174,约是基体（0.323）的1/2;涂层的磨损量为1.152 mg,约是基体（6.723 mg）的1/6。结论 当激光比能为13.3 kJ/cm2时,涂层的组织均匀致密,硬度显著提高,耐腐蚀性和耐磨性优于基体。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆钛基复合涂层的显微组织研究

在Ti6Al4V合金表面预置Ti和Cr3C2混合粉末,采用横流CO2激光进行熔覆试验,制备出了原位自生的TiC颗粒增强的钛基复合涂层.利用SEM、XRD等手段对激光熔覆层的组织、成分、物相进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,熔覆层不同位置,组织形态不同,TiC在熔覆层表层以树枝晶形态存在,而在熔覆层底部为近球状颗粒.熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合.熔覆层显微硬度在600～800 HV0.5之间,约为基材硬度的2～3倍.     

WC初始状态对激光熔覆Ni60/WC涂层组织及性能的影响

分别以Ni60+30 mass％WC粉末和Ni60+30 mass％Ni包WC粉末为原料,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni60/WC涂层,研究了WC初始状态对激光熔覆Ni60/WC涂层组织及性能的影响.结果 表明:涂层表面质量均良好,无明显裂纹及气孔等缺陷;观察涂层截面组织发现形貌发现,涂层均能与基体形成良好的冶金结合,但Ni60+30 mass％WC涂层内部存在少量孔洞和微裂纹,WC粒子较大,而Ni60+30 mass％ Ni包WC涂层组织均匀且致密,内部无气孔和裂纹,WC粒子分布相对均匀;Ni60+30 mass％WC涂层和Ni60+30 mass％Ni包WC涂层的物相主要由γ-(Fe,Ni)、M23C6、 M7C3和WC等组成;Ni60+30 mass％WC与Ni60+30 mass％ Ni包WC涂层的平均硬度分别为53 HRC和57 HRC,平均摩擦系数分别为0.54012和0.53631,磨损量分别为0.00172 g和0.00132 g.     

Ti6Al4V合金激光熔覆Co-Ti3SiC2复合涂层的组织和摩擦学性能

为改善Ti6Al4V合金的摩擦学性能,分别用纯Co、Co-2%Ti₃SiC₂、Co-5%Ti₃SiC₂、Co-8%Ti₃SiC₂混合粉末为原料,在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及摩擦磨损试验机分析物相组成、显微组织结构以及在常温下的摩擦学性能。结果表明:所有复合涂层与基体结合良好,伴有少部分微孔。纯Co涂层的主要物相为γ-Co、CoTi、CoTi₂等,而Co-Ti₃SiC₂涂层物相包括γ-Co、CoTi、CoTi₂、TiC、Ti₅Si₃和残留的Ti₃SiC₂。涂层的硬度相对基体提高了1.90~2.15倍,而耐磨性能相应提高了3.02~5.44倍。     

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W／C／Ni元素混合粉末送入熔池，利用激光熔池中热力学和动力学条件，在优化材料威分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒，形成以WC／Ni为主的复合涂层。熔覆层中含有WC，CW3，α-W2C，W2C，Fe6W6，C,FeW3C，W3O，C等相。添加2wt％的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸，颗粒平均尺寸为4～6μm，硬度值为85HRA左右。激光合成制备的WC／Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性，但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7．9倍。激光直接合成硬质合金涂层的成本低，可在零件能任何部位原位合成，形状尺寸不受限制。     

Ti6Al4V合金激光熔覆Co-Cu/Ti3SiC2复合涂层组织与摩擦学性能∗

为突破 Ti6Al4V 合金在关键运动零部件的应用限制,提高其耐磨减摩性能并延长稳定服役周期,采用激光熔覆技术成功在其表面制备 Co-5%Ti ₃ SiC₂ 、Co-5%Ti ₃ SiC₂ -10%Cu、Co-5%Ti ₃ SiC₂ -20%Cu (wt. %) 三种配比的复合涂层,系统分析三种复合涂层的微观组织、物相、显微硬度以及室温和 600 ℃ 下的摩擦学性能和磨损机理。 研究发现:Co-5%Ti 3 SiC2 涂层主要由γ-Co 固溶体、润滑相 Ti ₃ SiC₂ 、硬质相 TiC 和金属间化合物 CoTi _x 构成,含 Cu 涂层出现新物相 Cu 及 CuTi _x。 性能上,复合涂层的显微硬度均得到大幅提高,达到 Ti6Al4V 基体(370 HV_{0. 5} )的 2. 1 ~ 2. 4 倍。 室温下,Co-5%Ti ₃ SiC₂ -10%Cu 涂层表现出最好的减摩性能,摩擦因数降低了 68. 7%;而在 600 ℃ 下,复合涂层发生严重氧化,形成氧化膜使磨损率降低,其中 Co-5%Ti ₃ SiC₂-20%Cu 涂层磨损率为 2. 5×10^-7 mm ³ / N·m,表现出最好的耐磨性。 探索了一类新的耐磨减摩涂层体系,表现出良好的提升效果,并揭示了 MAX 相与传统软金属之间的协同润滑过程。     

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...     

液氮辅助冷却激光熔覆Al基非晶涂层的组织与耐蚀性

采用激光熔覆加液氮辅助冷却技术在S355海洋钢表面制备Al基非晶涂层,运用SEM、XRD、电化学工作站等技术分析了涂层腐蚀前后表界面形貌及物相组成,研究了液氮辅助冷却对涂层性能的影响以及涂层在5%NaCl溶液中浸泡10、20、40和80 d后的腐蚀性能。结果表明:经过液氮辅助冷却后涂层中存在少量的非晶AlFeNi相;涂层与基体形成了良好的冶金结合;表面组织细小,增强相TiC均匀弥散分布,且裂纹气孔较少。涂层表面显微硬度增加15%;残余应力与自然冷却时基本持平,均为拉应力;其耐蚀性也得到了显著提升。     

Ti6Al4V表面氩弧熔覆Ti+BN复合涂层组织及耐磨性

目的 通过氩弧熔覆技术在Ti6Al4V钛合金表面制备陶瓷颗粒增强Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法 将Ti粉、BN粉和Ni60A粉进行球磨混合,运用氩弧熔覆技术在Ti6Al4V钛合金表面原位合成多相陶瓷颗粒增强镍基熔覆层。通过X射线衍射分析仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分析熔覆层中陶瓷颗粒相的组成、形貌、尺寸、分布以及结构特点。用维氏硬度计和环-块式摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜对磨痕形貌进行分析。结果 熔覆层物相主要包括TiN、TiNi、TiB、TiB2和α-Ti。原位合成的陶瓷颗粒相弥散分布于熔覆层中,其中增强相TiN、TiB和TiB2的形貌分别以颗粒状、针状和棒状形式存在。熔覆层表面硬度可达1210~1250HV0.5。在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别为34.23 mg和4.86 mg,熔覆层的磨损量明显降低。熔覆层的磨损表面无粘着痕迹,磨损机制为磨粒磨损。结论 与Ti6Al4V钛合金基体对比,熔覆层显微硬度值提高约4倍,多相陶瓷颗粒熔覆层可有效提高钛合金表面的耐磨性。     

钛合金表面脉冲电弧熔覆TiN组织与性能研究

以氮气作为保护气体和反应气体,利用脉冲电弧在Ti6Al4V钛合金表面制备TiN陶瓷涂层,借助SEM,XRD等分析手段研究TiN熔覆层的微观组织和物相组成,给出脉冲电流模式电弧制备TiN熔覆层特点。结果表明,相对于直流电弧而言,在相同焊接热输入下,脉冲氮气电弧能够有效地提高TiN熔覆层厚度和宽度,原因是脉冲电流提高了N离子浓度,有利于TiN熔覆层形成。TiN熔覆层具有明显的(200)择优取向,脉冲模式下TiN衍射强度增加。脉冲模式下TiN熔覆层的显微硬度高于直流模式,脉冲电流200 A时,TiN显微硬度达到2 600 HV,是Ti6Al4V合金的7.4倍。     

电弧喷涂Ti6Al4V涂层组织与耐磨损性能

采用ZPGD-400型电弧喷涂机在Q235钢基体上喷涂Ti6Al4V涂层,并借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对喷涂涂层的显微组织、结合状态、硬度以及磨损表面进行分析.结果表明,Ti6Al4V涂层组织呈典型的层状特征,孔隙少,涂层与基体结合紧密,涂层平均显微硬度1013 HV0.2其耐磨损性能为Q235钢的20倍,磨损机制主要为剥层磨损和粘着磨损.     

Ti6Al4V合金表面热浸镀Ti-Al镀层相组成

采用热浸镀方法在Ti6Al4V合金表面制备Ti-Al镀层,并在1100 ℃高温下进行热扩散处理。结果表明,TC4合金热浸镀铝后在1100 ℃保温,形成了表面氧化层、过渡层及基体,表面氧化层和过渡层厚度随扩散时间延长而增加,表面氧化层主要由Al₂O₃和TiO₂构成,过渡层主要相为TiAl₃、Ti₂Al₅和Ti₁₉Al₆金属间化合物。     

Ti6Al4V表面火焰喷焊Ni基WC涂层的组织和性能研究

在Ti6Al4V表面采用火焰喷焊技术制备硬质Ni基WC涂层,利用扫描电镜、显微硬度计、成分分析仪、X射线衍射仪进行组织形貌、显微硬度HV、EDS成分及相组成分析。分析结果表明:喷焊涂层由强化层、过渡层组成,涂层与基体结合紧密,与基体之间无分层、开裂等现象,涂层总厚度达到2400μm,涂层的表面硬度为11070MPa。涂层主要元素呈梯度变化,涂层硬度也呈相应的梯度变化。强化层中W原子配比大于C的原子配比,分子组合为WxC,WxC弥散分布于Ni基材料中,形成典型的韧Ni基体+硬质WxC的组织;WxC的出现是由于少量WC热分解为W2C;微量的氧化物存在于喷焊层表面,未在强化层整层中出现,其是喷焊层在放置冷却过程中出现的;强化层与过渡层之间无气孔等缺陷,两者有良好过渡。过渡层为Ni基材料与基体的互熔,形成良好的冶金层,过渡层与基体为冶金结合。     

Microstructure and properties of AC-HVAF sprayed Ni60/WC composite coating

A Ni60/WC coating was deposited on 0Cr13Ni5Mo stainless steel substrate by the actived combustion-high velocity air fuel (AC-HVAF) technique. The structure and morphologies of the Ni60/WC coating were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), and the wear resistance and corrosion resistance were studied. The results showed that the AC-HVAF spraying was seen as the pre-eminent process for the deposition of Ni60/WC coating. Due to low particle heating and high particle velocity in the HVAF process, WC phase remain almost unchanged after spraying. The tribological behaviors were evaluated by using a HT-600 wear test rig. Under the same conditions, the worn volume of 0Cr13Ni5Mo stainless steel was 10.43 times more than that of the coating. The wear mechanism was mainly fatigue wear. A series of the electrochemical tests was carried out in a 3.5 wt.% NaCl solution in order to examine the corrosion behavior. Mechanisms for corrosion resistance were discussed.     

电弧喷涂Ti6Al4V涂层的组织与耐蚀性能研究

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上喷涂Ti6Al4V涂层,并对涂层进行封孔处理.表征了涂层的物相组成和微观形貌,通过盐水浸泡实验和极化曲线测试对比分析了Q235钢基体、未封孔涂层和封孔涂层的耐腐蚀性能.结果表明:涂层呈典型的层状特征,物相组成为TiN,TiO和少量的Ti;未封孔涂层与封孔涂层均具有较宽的钝化电位区间,封...     

Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。