Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

等离子熔覆Ni—Cr合金涂层的组织与性能研究

采用等离子熔覆技术在40Cr钢基材表面熔覆Ni-Cr合金涂层,研究了熔覆层的组织特征、成分和显微硬度分布特点.结果表明:等离子熔覆层与基体的结合面是由等轴晶构成的,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态;熔覆层中部分布着沿逆热流方向生长的排列较规则的枝晶组织;熔覆层表层是细小的枝晶组织.能谱分析表明在结合面处Ni,Cr含量发生显著变化,等离子熔覆可以实现低稀释率.熔覆层的显微硬度呈梯度过渡到基体,熔覆层外层硬度值最高,在结合面附近硬度出现显著的变化.     

轮轨试样Co基合金激光熔覆层组织及磨损性能

为提高轮轨材料的耐磨性降低轮轨磨损,利用CO2多模激光器在轮轨试样表面获得Co基合金熔覆层,测试分析了其组织结构性能和显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了激光熔覆处理与未处理轮轨试样的抗磨损性能.结果表明:激光熔覆处理后在轮轨试样表面获得与基体良好结合厚度约1 mm的熔覆层;熔覆层主要由枝晶(γ-Co)和共晶组织(Cr23C6+γ-Co)构成,初生相为γ-Co过饱和固溶体,富含Cr元素,共晶组织中富含Co元素;结合区为粗大柱状晶,从中部到表层出现胞状晶、树枝晶等多种形态.离界面越远组织越细密,组织生长方向紊乱;结合区存在元素扩散,尤其是Fe、Cr和Co含量变化显著;激光熔覆Co基合金后轮轨试样硬度分别提高约52.98%和43.44%,能有效降低对摩副磨损,轮轨抗磨损能力提高约为原来的5倍.     

模具钢的激光表面改性研究

利用不同的激光工艺参数对Cr12MoV模具钢表面进行熔覆试验，探讨了工艺参数对熔覆层深度的影响，研究了表面显微硬度的变化趋势及其原因，熔覆层耐磨性能的提高幅度以及组织结构的变化，结果表明：表面硬度在不同程度上都得到提高，硬度峰值出现在次表层；激光熔覆层的耐磨性能提高了47％－76％，微观结构为由平面晶和枝晶构成的共晶组织，并有多种合金相分布在枝晶间。     

离焦量对激光熔覆层组织及性能的影响

目的改善40 Cr钢表面性能,提高其表面硬度、耐磨性及耐蚀性。方法利用扫描电子显微镜、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统等对激光熔覆层组织及性能进行观察和分析。结果离焦量越大,熔覆粉末及基体表面熔化深度越浅,通过控制适当的离焦量可以获得结合良好的涂层;离焦量为110 mm时,激光束的快热快冷作用能获得细小均匀的组织,细晶能保证较高的硬度,耐磨性及耐蚀性均较好。结论 40Cr钢经激光熔覆处理后可显著改善其表面性能,适宜的离焦量有利于获得最佳性能。     

等离子束熔覆铁基合金涂层的组织与性能研究

利用等离子熔覆技术,在钢基体表面熔覆了一层铁基合金,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的涂层;采用金相显微镜对熔覆层的组织进行观察,发现熔覆层整体组织由柱状树枝晶向等轴晶转变,无气孔、夹杂,其中枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;利用显微硬度计分析表明,熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体呈梯度分布;磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性是淬火45钢的2.56倍.     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金层的组织和硬度研究

为促进激光熔覆在金属材料表面改性中的进一步应用,利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电子探针微区成分分析,研究了Q235钢基体上激光熔覆添加有WC的Ni基合金层的特性及其演变,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度的变化规律,力求得到熔覆粉的最佳WC含量.结果表明,当添加WC低于30%(质量分数)时,激光熔覆不出现裂纹;而当WC质量分数增加到30%(质量分数)时,熔覆层平均硬度增加,出现裂纹.在熔覆层中WC完全熔化并溶解,凝固组织主要由枝晶和枝晶间共晶组成,熔覆层呈胞状或条带状快凝亚稳的两相组织.     

纳米La_2O_3含量对NiCrCoAlY熔覆涂层组织及硬度的影响

基于激光熔覆技术在TC4合金表面制备NiCoCrAlY熔覆涂层,考察纳米稀土La2O3含量对熔覆涂层质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度计对添加稀土La2O3含量分别为0,1%,2%和3%的涂层的微观形貌、组织及硬度进行观察和研究。结果表明,随着纳米稀土La2O3含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐降低,抑制了熔覆层中柱状晶的生长,加速了枝状晶的形成,且枝状晶的分支加剧,二次枝状晶的间距减小,使熔覆层的晶粒得到细化,并且出现花朵状。添加纳米稀土La2O3的熔覆层硬度相对未添加的都较高,但随着其含量的增加呈现逐渐下降趋势。     

活性剂SiO2对Q235钢表面氩弧熔覆层组构及性能的影响

目前,关于活性氩弧熔覆技术的研究国内鲜见报道。自制了由2%B4C,5%硼砂和余量还原铁粉组成的合金粉末,并加入活性剂SiO2,采用氩弧熔覆技术在Q235钢表面制备了熔覆层。采用光学显微镜观察了熔覆层的显微组织,测定了其相组成;分析了硬质相的组成和熔覆层的硬度,测试了熔覆层的耐磨性。结果表明,添加活性剂SiO2后熔覆层的组织结构发生了改变,其耐磨性与未添加活性剂相比提高了近1倍。     

不同碳化钨含量对等离子弧熔覆镍基碳化钨涂层组织及性能的影响

采用等离子弧粉末熔覆技术在Q345钢表面熔覆镍基碳化钨涂层,研究了粉末中不同碳化钨含量对镍基碳化钨熔覆层组织及性能的影响.借助光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪分析镍基碳化钨熔覆层的组织形貌,用显微硬度计和摩擦磨损实验机分别测量镍基碳化钨熔覆层的硬度和耐磨性.结果表明:镍基碳化钨熔覆层与基层之间呈冶金结合,涂层表面无气孔缺陷.镍基碳化钨涂层组织主要由碳化钨颗粒和镍基粘结相构成,碳化钨是WC和W2 C,镍基粘结相中包含SiC、Cr23 C6 、Ni3 Si、γ-Ni等物相.随着粉末中碳化钨含量从15% (质量分数,下同)增加至50% ,熔覆涂层组织中硬质相数量增多,其硬度和耐磨性显著提高.当碳化钨含量为50%时,熔覆涂层硬度高达1 024HV10且耐磨性最好.     

激光熔覆-活化屏等离子体复合处理层耐磨性能研究

为了研究激光熔覆层性能对活化屏等离子体氮化处理层耐磨性能的影响,采用两种铁基合金粉末(Fe90和Fe314)在45钢基体表面进行激光熔覆,然后进行等离子体氮化复合处理,测试涂层干摩擦条件下的磨损性能。研究结果表明:复合处理后,Fe90激光熔覆层的硬度由750HV提高到1350HV,Fe314激光熔覆层的硬度由540HV提高到927HV;在相同载荷(30N)下,Fe90复合处理层的耐磨性提高到1.2倍,而Fe314复合处理的耐磨性降低为原来的42%;复合处理耐磨性能提高的关键在于激光熔覆层与氮化层的合理搭配,熔覆层能够提供足够的支撑。     

铸铁表面激光熔敷层的抗裂性和耐磨性

采用免预热多道搭接的激光熔敷工艺，在铸铁表面制备出抗裂耐磨的激光熔敷层，研究了激光功率和扫描速度对熔敷层抗裂性的影响。适当的激光功率和扫描速度可以使铁基熔敷层的裂纹率最低．随着Ni含量的增加，熔敷层内奥氏体相体积分数增加；K可促进共晶碳化物团球化，熔敷层抗裂性增强．通过对铸铁表面激光熔敷层裂纹的萌生与扩展的动态观察，揭示了熔敷层开裂的微观机制．裂纹易在粗大渗碳体区或石墨与奥氏体的界面处萌生，奥氏体可明显抑制裂纹的扩展．Ti含量增加使熔敷层中原位自生的TiC的体积分数增大，熔敷层磨损质量损失减少，耐磨性增强．     

激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr₃Si为增强相,以Cr₂Ni₃Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr₃Si/Cr₂Ni₃Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。     

灰铸铁激光熔覆纳米Al2O3的性能研究

用纳米氧化铝和铁粉混合作为灰铸铁的表面改性材料，通过激光熔覆试验对灰铸铁进行表面改性，制备了灰铸铁表面改性试样。对试样进行了以磨损试验为主的性能测试，显微硬度测量结果表明表面改性层硬度明显提高，结合区由于成分及微观组织的改变，硬度提高异常显著。运用MM-200摩擦磨损试验机进行了的摩擦磨损试验，结果表明表面改性层耐磨性显著提高，且纳米氧化铝含量越多，耐磨性提高越显著。载荷越大，摩擦系数越小。灰铸铁激光熔覆纳米Al2O3后，其磨损机制为犁削磨损。     

共晶碳化物团球化对铸铁激光熔敷层抗裂性的影响

为提高铸铁表面大面积激光熔敷层抗裂性问题，通过冶金因元素控制熔敷层组织形态在熔敷材料中加入碱金属元素钾，研究了在激光快速加热条件下钾对铸铁激光熔敷层组织团球化的影响，进而分析了该球状组织对熔敷层抗裂性的影响，结果表明随熔敷金属内钾含量增多熔敷层内共晶碳化物组织呈球状及孤岛状，这种组织明显提高了熔敷层抗裂性，此外大量的渗碳体组织确保了熔敷层具有较高的耐磨性；获得了无裂纹的大面积搭接熔敷层，其对应合金系统为Fe-C-Si-Ni-K。     

Hardness and wear resistance improvement of surface composite layer on Ti–6Al–4V substrate fabricated by powder sintering

A wear resistant surface composite layer on Ti–6Al–4V substrate was fabricated using powder sintering method. The surface composite layer consisted of Ti–6Al–4V matrix and different fractions of TiN particles as reinforcement phase. The surface layer and the substrate were directly bonded together while the powders were cold formed and then sintered at an elevated temperature. The two layers showed good metallurgical bond. In this study, 5%, 10% and 15% TiN weight fractions were adopted to fabricate the surface composite layer. Effects of TiN addition on the microstructure, hardness and wear resistance were investigated. It was found that the wear resistance of the surface composite layer was improved due to the addition of TiN compared to that of pure Ti–6Al–4V.     

爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒工艺研究

通过优化爆炸焊接工艺和采用顶柱以及复管加长的方式得到了无缩径和未结合区的爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒,试验表明,淬火热处理可将复合棒复层硬度提高35%,达到HRC54,同时还能进一步增加复合棒的界面结合强度。     

Wear Resistance of Deposited Layer Using Nickel-Based Composite Powders by Plasma-Arc Surfacing

Nickel-based composite alloy powders were deposited on the surface of Q235 steel by plasma-arc surfacing in this work. Optimal proportions of elements intensifying the composite powders were ascertained by orthogonal design of three factors and three levels and orthogonal polynomial regression analysis , which Cr , Mn , W were 10% ,4% and 7 % respectively.Phase and structure of deposited materials were characterized by optical microscope and X- ray diffraction. Hardness tests and wear resistance tests were carried out to determine the performance of the deposited layers. The results show that the microstructure of deposited layers of composite powders mainly consist of γ-( Ni, Fe ) , γ- Ni, WC, W2 C, Mn31Si12, Cr23 C6,Cr7 C3, Cr, NiB, Ni2B etc. Wear resistance and hardness of the surface increased evidently.     

Fabrication of a nanocrystalline Cr–C layer with excellent anti-wear performance

Nanocrystalline Cr–C layers with excellent anti-wear performance were prepared by electrodeposition in Cr³⁺ bath and subsequent annealing. X-ray diffraction (XRD) shows that the crystalline structure of the Cr–C layer changed from amorphous to nanocrystalline when the annealing was conducted. The hardness, Young's modulus and wear rate of the Cr–C layer were measured. The results indicate that the 400 °C-annealed nanocrystalline Cr–C layer exhibits a high ratio of hardness to Young's modulus and excellent wear resistance. The excellent wear resistance can be attributed to the proper compromising of hardness and toughness. The friction tests reveal that the friction coefficient depends on the Young's modulus and the counterpart. Comparing wear with friction, no obvious connection can be found between them.     

不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的评价

为了研制一种高性能自润滑轴承内套圈材料,以锡青铜、316L不锈钢和MoS₂粉末为原料,采用多坯料挤压成形与烧结致密化相结合的方法,制备了芯部承压层为316L不锈钢,表面固体润滑层为锡青铜和MoS₂,中间过渡层为锡青铜、? 316L不锈钢和MoS₂的不锈钢背锡青铜梯度自润滑复合棒材,采用光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织进行观察、并采用万能材料试验机(MTS)和摩擦磨损试验机对其物理力学性能和摩擦性能进行测试。结果表明:在氢气保护气氛下,1050℃保温2 h可以制备出致密性良好,各层显微组织过渡平缓,硬度和摩擦因数沿径向呈梯度分布的自润滑材料。材料实测平均密度8.35 g·cm-3,相对密度96.8%;径向压溃强度950 MPa;自润滑层工作面摩擦因数约0.30,显微维氏硬度1。44 GPa;磨损率5.2×10-9 m·N-1·m-1。与其他固体自润滑材料相比,不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的力学性能、耐磨性能等显著提高。