耐铝液腐蚀镍基Al_2O_3复合粉末氩弧堆焊层的性能

在铝制品制备过程中,高温铝液会与模具发生反应,导致模具过早失效,增加了生产成本。为了提高模具耐铝液腐蚀寿命,采用钨极氩弧焊在H13钢表面制备了镍基合金与氧化铝复合粉末堆焊层,通过金相观察、扫描电镜分析、X射线衍射分析等手段研究了高温铝液腐蚀对堆焊试件形貌、相结构的影响。结果表明:镍基合金粉末中加入适量的氧化铝能够提高镍基堆焊层耐铝液腐蚀的能力,但过多的氧化铝对堆焊层的致密性产生不利影响,继而降低了堆焊层的耐铝液腐蚀能力。     

一种新型耐高温表面复合层的研制

为提高耐高温合金工作层性能,本文采用材料逆向设计准则及表面复合技术,在耐高温合金表面堆焊熔敷层金属,并对堆焊金属的高温磨损性能及热疲劳行为进行了研究。结果表明,在转速一定时,随着试验温度的升高,堆焊层的磨损失重量先增加后减少;在试验温度一定时,随着转速的增加,材料的磨损失重量也是先增加后减少;堆焊层在上限温度为400℃和600℃时,具有良好的热疲劳性能。该材料可作为高速列车制动盘、石油钻机盘式刹车制动盘等高能制动盘工作层材料。     

NiCrBSi堆焊层的电化学腐蚀失效过程

在碳钢表面制备NiCrBSi耐蚀合金堆焊层,采用腐蚀浸泡试验和交流阻抗法研究了镍基合金层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀失效过程.镍基堆焊层具有良好的耐蚀性能,交流阻抗测试过程中利用恒电位极化进行加速腐蚀.结果发现,夹杂物的存在是堆焊层发生局部腐蚀的根本原因,减少夹杂物的数目和减小夹杂物的体积可以有效提高堆焊层的耐蚀性能.堆焊层耐蚀性能稳定,阻抗随腐蚀的进行略有下降,腐蚀体系的等效电路为典型的Randles等效电路.如果堆焊层某些局部区域腐蚀严重,表面有基底露出点,则堆焊层阻抗显著减小,体系的等效电路发生变化,堆焊层与基底间即使没有发生宏观的电偶腐蚀也会失效.自然腐蚀电位测试结果证明,可以通过监测结构件电极电位的变化来判断堆焊层的腐蚀失效情况.     

基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性EI北大核心CSCD

采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。     

碳化钨铁基自熔合金堆焊层的组织及性能

二氧化碳气体保护堆焊具有诸多优点,但目前少有其堆焊铁基自熔粉末的报道。利用二氧化碳气体作为热源,在Q235钢表面堆焊Fe_314自熔合金和Fe_314与WC的混合粉末。通过金相观察、硬度测试及磨粒磨损试验,分别研究了涂层厚度及WC含量对堆焊层组织及性能的影响。结果表明:当涂层厚度为3 mm,WC含量为30%时,堆焊层显微组织由多角形碳化物(碳化钨)和少量共晶组成,硬度值达到最高,为65.7 HRC,磨损量最低,为16 mg。     

n-SiC/Ni复合电刷镀参数优化的均匀设计试验研究

采用在快速镍镀液中添加纳米SiC粉末的方法制备了纳米复合镀液,对影响镀层性能的镀液中纳米SiC粉末含量、表面活性剂浓度、刷镀电压、镀液初始温度四个因素进行了正交试验,结果表明:镀液中纳米粉末含量和刷镀电压对复合镀层的性能有显著影响.通过均匀设计试验法,对影响镀层显微硬度的主要因素进行回归分析,得到了相应的数学模型.     

火焰喷涂镍基复合涂层的干摩擦磨损性能

针对轴套表面耐磨强化需求,为了进一步提高镍基涂层的耐磨性,采用火焰喷涂技术在球磨铸铁表面制备了含不同耐磨添加剂[SiC,WS2,六方BN(h-BN),立方BN(c-Bn),石墨,铜粉]的镍基复合涂层。利用盘-销式磨损试验机测试了基体与复合涂层的干摩擦磨损性能,采用数码显微镜观察了复合涂层表面磨损形貌,并讨论了磨损机制。结果表明:在高载荷下,基体磨损严重,填充耐磨添加剂后,镍基复合涂层在高载荷下显示出较优的耐磨性能;载荷为20~100 N时,涂层磨损量随添加剂类型和添加量显著变化;50 N载荷下,含8%Cu,c-BN的镍基复合涂层的耐磨性能较其他复合涂层的更优,其中含c-BN镍基复合涂层的磨损量仅为0.003 9 mg/(N·m);100 N载荷下,含5%WS2,Cu,h-BN的镍基复合涂层的耐磨性较其他复合涂层的更优;基体的磨损机制主要为疲劳和黏着磨损,镍基复合涂层表现出一定的塑性变形,主要为疲劳磨损。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

采用预置粉末法在45钢表面进行激光熔覆镍基Ni60A+x%(SiC+Ti)(质量分数,下同)复合粉末涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:复合粉末通过原位反应生成弥散分布的TiC颗粒增强复合涂层,随着(SiC+Ti)含量的增加,颗粒状TiC的尺寸和数目逐渐增加;复合粉(SiC+Ti)含量达到60%时,微观组织有气孔和夹杂缺陷;复合粉(SiC+Ti)含量为48%时,熔覆层耐磨性最佳;复合涂层的磨损主要为磨粒磨损,机理为微观切削和挤压剥落。     

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.     

激光熔覆制备抗冲蚀磨损镍基复合涂层的研究进展

冲蚀磨损是材料在流体或含固体颗粒流体的冲击作用下造成的表面磨损现象,在传统材料表面熔覆粉末可以有效改善其表面性能,抑制材料损伤速度,降低制造成本.采用激光熔覆制备的涂层具有结合强度高、对基材的稀释率低和热影响程度小等优点,用于解决恶劣环境下服役零件的冲蚀磨损问题,具有很好的应用前景.熔覆材料主要包括铁基、钴基、镍基三个体系.其中,铁基涂层抗磨性好、成本低,但涂层易产生裂纹缺陷,自溶性、抗氧化性差;钴基涂层耐磨耐蚀性好,但是价格昂贵;镍基涂层抗高温氧化性和耐磨耐蚀性好,价格适宜,综合起来优势明显,应用前景广阔.国内外很多研究人员通过调整镍基合金粉末的成分和激光熔覆的工艺参数改善涂层的性能,如向镍粉中加入硬质陶瓷颗粒或者合适的元素等提高镍基复合涂层的性能.主要硬质颗粒包括WC、Al2 O3、SiC、TiC等.一些学者通过加入镍铝金属间化合物来提高涂层的耐蚀性能;一些学者向涂层中加入稀土元素以生成稳定的化合物;一些学者研究工艺参数对涂层性能的影响.此外,还有一些学者通过在渣浆泵、抽油泵、水轮机等零件上制备镍基涂层,显著提升工件的耐磨耐蚀性能.本文综述了激光熔覆镍基复合涂层的研究进展,指出了目前研究存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望,为镍基复合涂层的深入研究和在冲蚀磨损工况条件下的推广应用提供参考.     

Ni基WC合金3D激光熔覆工艺研究

以正交实验规则设计3D激光熔覆试验来研究不同工艺参数对熔覆指标的影响,实验表明,WC添加量对熔覆层硬度、抗磨性影响最大,激光功率影响稍次之,激光扫描速度影响次之,送粉速度影响最小。对熔覆层组织分析表明,随WC添加量增多,更易生成CrB、W2B等硬质相,未分解的WC颗粒也越多,粘结相Ni枝晶越细小。激光熔覆Ni基WC合金涂层表面摩擦磨损特性表现为以磨粒磨损为主,塑性变形、粘着磨损和磨粒磨损相结合。     

Research About Microstructure and Wear Resistance of Hardfacing Layer on Cast Iron

It's simple technology to manufacture big trimming die by hardfacing on the base metal of cast iron. The chemical composition, microstructure, hardness, wear resistance and wear mechanism of the hardfacing layer were studied.The experimental results indicate that the hardfacing technology has much more advantages and cheaper than that of traditional process. The chemical composition, microstructure, hardness of the hardfacing metal are all satisfied for manufacturing the big trimming die by welding on cast iron. The wear resistant test of hardfacing layers were carried out by using two different electrodes. The wear resistance of new electrode hardfacing layer is higher than that of normal hardfacing electrode D322. The wear mechanism of hardfacing layer is belongs to abrasive wear model.     

Effect of process parameters and niobium carbide addition on microstructure and wear resistance of laser cladding nickel-based alloy coatings

Based on the background of the engineering application of automobile mold repair and surface strengthening, the effects of process parameters on the formation and microstructure of laser cladding nickel(Ni)-based alloy coating were studied. The optimal parameters were: laser power 2000 W, powder feeding rate 15 g/min, scanning speed 4 mm/s. Under this process, the cladding layer and the substrate can exhibit good metallurgical bonding, and the cladding layer has fine crystal grains and a low dilution ratio. On this basis, different mass fractions of niobium carbide (NbC) powder were added to the nickel-based powder and laser cladding was carried out on the surface of die steel. The phase composition, microstructure, hardness and wear resistance of the coating were studied. The results show that with the increasing of niobium carbide addition, the hardness of the cladding layer decreases, and the wear loss of the cladding layer decreases first and then increases. When the niobium carbide addition reaches 6 wt.%, the wear loss of the cladding layer is the least, and the wear resistance is the best.     

激光熔化沉积工艺参数对CoCrFeNiMn系高熵合金成形的影响

目的 用激光熔化沉积法制备Co Cr Fe Ni Mn系高熵合金,以得出最优成型方案。方法 通过正交试验方法,以沉积层的显微硬度为评价指标,分析激光功率、激光扫描速度和送粉速度对沉积层成型质量的影响程度,并得出激光增材制造的最佳工艺组合。结果 当激光功率超过2 000 W时,沉积层表面开始出现烧蚀现象,沉积层表面出现波纹,熔池宽度不均匀;当激光扫描速度为5、7 mm/s时,沉积层相对较均匀,表面平坦;当送粉速度为0.7 r/min时,送入金属粉末的量的增加使沉积层体积增大,宽度变均匀。结论 最佳工艺参数为：激光功率P=2 000 W、扫描速度V_g=7mm/s、送粉速度V_f=0.7r/min。多道沉积时,搭接率为50%其成型性最优,制备得到的材料抗拉强度为453.7 MPa,伸长率为27.5%。     

铁含量对激光熔覆层微结构及性能的影响

为满足不同支承辊再制造表面硬度需求,利用激光熔覆技术,将添加不同含量纯铁粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面。研究了铁含量对熔覆层微结构及性能的影响。结果表明,所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小,均为鱼骨状枝晶和网状晶间组织。通过改变添加铁粉的量可以控制熔覆层中枝晶含量。随着合金粉末中铁含量增多,激光熔覆层截面硬度和耐磨性显著下降。添加50%(质量分数)纯铁粉的粉末材料可以制备出硬度约为480HV、耐磨性高于传统淬火工作层的激光熔覆层,可以满足Cr5支承辊再制造需求。     

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.     

莫来石粉末化学镀镍和涂层的高温摩擦学性能

先进行正交试验优化镀液的工艺参数,然后用化学镀对莫来石粉末进行表面包覆并对包覆粉末进行850℃热处理,用等离子喷涂技术在304不锈钢表面分别制备莫来石涂层和包覆粉末涂层。用附带能谱的扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了包覆粉末和涂层的微观结构,用HV-1000维氏显微硬度仪测试了涂层硬度,用HT-1000摩擦实验机测试了800℃时涂层的摩擦磨损性能。结果表明：镀液的优化工艺参数为：硫酸镍20 g/L,次磷酸钠30 g/L,柠檬酸钠20 g/L,氯化铵20 g/L,pH=5.5,水浴温度80℃,施镀时间1 h。在莫来石粉末表面包覆的Ni-P镀层均匀致密,热处理使包覆镀层由非晶态向晶态转变,生成了Ni和Ni3P相。莫来石涂层主要由莫来石相和γ-Al2O3相组成,包覆粉末涂层主要由Ni、AlNi3、Ni3P和莫来石相组成。在包覆粉末涂层中引入Ni-P镀层使涂层的硬度由417.5 HV0.2提高到500.1 HV0.2。包覆粉末涂层的耐磨性优于莫来石涂层,包覆粉末涂层的摩擦系数比莫来石涂层明显减小,包覆粉末涂层的磨损率为13×10^-4 mm³     

制备条件对ATO包覆氧化硅导电粉电性能的影响

采用非均匀成核法制备了ATO包覆氧化硅导电粉体。正交实验的结果表明,各因素对ATO包覆纤维效果的影响从大到小依次是包覆悬过程中氧化硅的用量、包覆层溶液离子浓度、反应过程的pH值、包覆时反应温度及包覆离子溶液加入速度。通过正交实验所确定ATO包覆氧化硅粉体的合理工艺参数:包覆悬过程中氧化硅的用量保持在0.4g/mL、包覆过程的pH值控制为2.0、包覆层离子浓度为0.6mol/L、包覆离子溶液加入速度为0.5mL/min、反应温度为50℃。通过正交实验所确定的合成参数所得的复合导电粉体的电阻率只有108.1Ω.cm。     

Optimization of dry sliding wear behaviour of industrial wastes reinforced aluminium based metal matrix composites

Marble dust and basalt powder are industrial waste generated during the machining of marble stone and basalt rock. This paper presents an approach for the optimization of dry sliding wear parameters of aluminium 7075 reinforced with marble dust and basalt powder hybrid metal matrix composite using Taguchi based grey relational analysis. In this work, the composite is fabricated by stir casting technique and the wear parameters namely load, sliding velocity and sliding distance are optimized with consideration of multi responses such as wear rate and coefficient of friction. Experiments are conducted as per Taguchi's L9 orthogonal array. A grey relational analysis is carried out and grey relational grade is obtained. Based on the grey relational grade, optimum level of wear parameters has been identified by analysis of variance. The test results are validated by conducting the confirmation test. Experimental results have shown that the sliding velocity is the most effective factor among the control parameters on dry sliding wear, followed by the sliding distance and load. Finally, the micro structural investigations on the worn surfaces are performed by scanning electron microscope.