TiCNi／Fe自蔓延反应热压复合工艺及其摩擦磨损性能研究

进行了TiCNi/Fe应力缓解自蔓延反应热压复合涂层设计研究,提出了新的涂层结构设计方法.利用自蔓延反应热压技术,在铁基体表面制备了TiCNi金属陶瓷梯度涂层.研究了TiCNi/Fe金属陶瓷材料微观组织,采用球一盘式磨损试验机进行磨损试验,重点探讨了其磨损特性.结果表明:TiCNi/Fe基金属陶瓷具有优良耐磨性,在干摩擦条件下,载荷为30 N,磨损40 min,材料几乎没有质量损失,其磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和硬质相剥落.     

铝合金表面SHS辅助激光熔敷TiCNi涂层工艺研究

基于Ti与C自蔓延高温合成反应原理,利用SHS(自蔓延高温合成)辅助激光熔敷技术,通过优化激光功率、扫描速度、光斑直径、光斑搭接率等工艺参数,成功地在LY12铝合金基体表面制备出TiCNi功能梯度金属陶瓷基复合材料涂层.显微组织分析、能谱分析和X射线衍射分析表明,熔合层为Ni-Al金属间化合物.涂层组织致密而纯净,各层之间成分彼此扩散,无明显的界限,为完全的冶金结合.反应热粗化了临近界面基体的晶粒度;解释了涂层合成过程和结合机理.涂层的彤成是Ti与Ni、Ti与C、Ni与Al之间的一系列SHS反应的结果.不同温度下的热震性测试结果表明,涂层的热震性能优良.     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

钢耐热耐磨复合涂层的制备及Mg的作用

在Ti-C-3Ni-Al体系中加入一定量的Mg作为添加剂,通过熔体内自蔓延工艺原位制备了 TiC/Ni3Al复合涂层.利用DSC、XRD,SEM和EDS分析Mg对体系自蔓延过程、热爆产物成分及其显微结构和复合涂层形貌的影响,测试了复合涂层的显微硬度分布、室温和高温耐磨性.结果表明,加入质量分数为2%的Mg可以有效地净化颗粒表面,降低反应开始温度和缩短反应时间,促进TiC/Ni3Al涂层的形成及与基体的结合;所得涂层在1 μm内的TiC颗粒均匀分布在Ni3Al中,涂层与基体呈致密的冶金结合,硬度从涂层到基体呈梯度分布,其高温耐磨性明显高于H13钢.     

钢表面氧乙炔火焰辅助SHS反应辊压制备TiC-Ni涂层

提出了钢板表面预涂自蔓延材料,采用反应辊压技术制备功能梯度涂层新工艺;建立了计算TiC-Ni功能梯度涂层温度场及应力场的数学模型和涂层结构的物理模型.采用有限元分析软件分析了自蔓延反应喷涂后的辊压过程中残余应力场的分布.对不同辊压速度、温度条件下涂层残余应力场进行了模拟与比较.同时分别对经辊压和不经辊压的情况进行了比较.用金相显微镜观察涂层与基体横截面的形貌.结果表明:辊压能有效缓解涂层的残余应力;涂层的显微组织致密纯净,界面两侧的成分相互扩散,形成了冶金结合的界面.解释了涂层结合机理,它包含了Ti和Ni,Ti和C之间的两级SHS反应和Ni与Fe之间的一个界面扩散反应.反应辊压加工.使试件在熔合区与TiCNi界面间和熔合区与钢基体间都获得了很好的接合.     

SHS/PHIP法制备铁基平面TiC陶瓷涂层研究

用燃烧合成结合准热等静压技术(简称SHS/PHIP)在钢板表面制备金属陶瓷复合涂层.采用X射线衍射、扫描电镜、能谱、硬度测定及抗热震性等实验对合成的涂层进行了研究.结果表明:涂层主要是由α-Fe相、TiC相组成多相金属陶瓷组成的复合体系,其显微组织均匀致密,与基体间为冶金结合,硬度是基体的4倍,抗热震实验显示涂层具有良好的结合力.     

平面铁基Al2O3陶瓷涂层的SHS/PHIP法制备

利用燃烧合成结合准热等静压(简称SHS/PHIP)技术在钢板表面制备金属陶瓷复合涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、硬度仪及抗热震性测试仪等测试手段对合成的涂层进行了研究.结果表明:涂层主要是由α-Al2O3相、FeAl2O4(FeO·Al2O3)相组成的金属陶瓷复合体系,其显微组织均匀致密,涂层与基体间为冶金结合,硬度是基体的2.5倍,抗热震试验显示涂层具有良好的结合力.     

反应火焰喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层的组织和性能

反应喷涂是近年来发展的一种制备陶瓷/金属复合涂层的新技术,它是将自蔓延高温合成与普通的热喷涂技术相结合,在合成材料的同时使合成材料沉积,陶瓷相为原位合成,晶粒细小,与金属基体之间结合良好.采用反应火焰喷涂方法在45钢表面制备Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,分析了粉末团聚方式对涂层显微组织的影响,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能.结果表明:团聚粉末经过火焰喷涂获得Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷涂层,其显微硬度达到1 200HV0.1,具有良好的耐磨性能.     

SHS/PHIP法压铸模表面制备TiC/Ni功能梯度涂层研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层进行物相分析和微观组织观察,采用显微硬度测定和冲击试验对涂层性能进行检测。结果表明,涂层的主要物相为TiC和Ni基固溶体,原位生成的TiC颗粒细小且分布均匀,与Ni结合成紧密的TiC/Ni金属陶瓷结构。表面涂层显微硬度(HV_(0.05))为857.94,涂层与基体结合良好。     

纯铜表面SHS反应热喷涂Al_2O_3基复合陶瓷涂层的性能研究

采用SHS(自蔓延高温合成)反应火焰喷涂工艺,将Al-CuO铝热反应体系引入到喷涂陶瓷材料中,在纯铜表面制备Al2O3基复合陶瓷涂层.结果表明,SHS反应热喷涂层与基体的结合好于常规热喷涂,辅以Ni-Al合金打底,复合涂层500度下热震循环40次时仍完好无损.复合涂层的XRD图谱表明,在层间及涂层内部生成的NiCu及AlxCuy化合物有助于增强涂层的性能,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好的液相环境的作用,提高反应转化率,降低孔隙率,同时复合涂层具有较好的耐磨性及抗氧化性.