TiB_2含量对激光熔覆钴基涂层组织和性能的影响

分别加入0%、2%、4%、6%TiB_2的钴基合金粉末在TA2钛合金表面进行激光熔覆。通过显微观察、维氏硬度仪、X射线衍射、扫描电镜、往复摩擦磨损试验等分析不同TiB_2/Co配比对熔覆层组织性能的影响,确定最优的TiB_2/Co配比。结果表明,加入4%和6%TiB_2的钴基熔覆层的显微硬度为710 HV0.2,相比于基体的硬度提高了119%;加入2%TiB_2的钴基熔覆层中,熔覆层的平均硬度为615 HV0.2,相比于基体的硬度提高了90%。加入TiB_2的TiB_2/Co熔覆层中分布着更多的硼化物硬质相和高熔点硬质增强相CrB、TiB_2、TiC、Cr_(23)C_6等。加入4%TiB_2的钴基熔覆层主要由细小的树枝晶和黑色的TiB_2陶瓷颗粒组成,熔覆层晶粒细小且组织致密,TiB_2颗粒分布均匀,组织性能最好;加入6%Ti B_2的钴基熔覆层晶粒粗大,并伴随有裂纹的出现,性能有所下降。在TiB_2/Co熔覆层中,加入适当的TiB_2含量能有效降低熔覆层的摩擦因数以及在摩擦磨损过程中的体积磨损量,提高工件修复后的使用寿命。加入4%TiB_2的钴基合金激光熔覆层表现出较好的摩擦磨损性能,点蚀和脆性剥落明显减弱。TiB_2/Co熔覆层的耐磨性不仅取决于TiB_2的含量,还与硬质相和自润滑剂在摩擦磨损过程中的占比有关。     

半导体激光熔覆钴基合金的组织与性能研究

采用2 k W半导体激光器在304不锈钢表面进行同轴送粉的激光熔覆Co基合金试验,以提升其表面性能,解决失效问题。通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究了熔覆层的显微组织和相结构。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和气蚀装置测试了熔覆层的显微硬度、耐磨性与抗气蚀性。结果表明,Co基合金熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好,没有微观裂纹与气孔等缺陷。熔覆层组织主要由初生γ-Co枝晶固溶体及其间的共晶组织组成,其主要组成相为γ-Co、Fe Ni固溶体、Co Cx和Cr23C6等碳化物。熔覆层最高显微硬度为484 HV0.2,平均显微硬度为474 HV0.2,较基体提高2倍以上;熔覆层的平均摩擦系数和磨损量分别为基体的50.8%和29.2%;熔覆层的抗气蚀性能较基体提高了2.7倍。     

不同含量WC颗粒增强激光熔覆截齿涂层性能研究

目的 解决截齿磨损失效问题,研究不同WC颗粒含量对42CrMo截齿激光熔覆Co基/WC复合涂层表面形貌及裂纹率、显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能的影响机制。方法 通过在42CrMo截齿基体上制备Co基/WC复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验仪及电化学工作站测试不同WC颗粒含量对熔覆层性能的影响。结果 Co基/WC复合涂层表面较为平整,当WC颗粒质量分数大于30%时,熔覆层表面开始出现交错裂纹;当WC质量分数为80%时,裂纹率增加35%。Co基/WC复合涂层的显微硬度皆高于42CrMo基体(378HV0.2),随着WC颗粒含量的增加,熔覆层平均显微硬度从448HV0.2提升到890HV0.2。Co基/WC复合涂层的摩擦系数、磨损量均小于42CrMo基体,WC颗粒质量分数增加到80%时,熔覆层平均摩擦系数为0.270,为基体(0.567)的50%,磨损量仅为1.0 mg,相比于42CrMo基体(18.6 mg)降低了约95%,低WC颗粒含量以黏着磨损为主,高WC含量以磨粒磨损为主。熔覆层耐腐蚀性能随WC含量的增加先增大、后减小,WC质量分数为30%时,熔覆层的耐腐蚀性能最好,具有最小的电流密度(1.465×10^–7 A/cm²),相比基体电流密度(8.031×10^–6 A/cm²)降低了98%。结论 WC颗粒含量对Co基/WC复合熔覆层的裂纹敏感性有显著影响,WC颗粒的细晶、弥散及固溶强化使熔覆层的显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能得到明显改善。     

等离子熔覆Fe基/Co-WC涂层的组织演变及性能

采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上熔覆添加Co-WC的Fe基粉末,制备了连续性好,无明显气孔和裂纹的Fe基/Co-WC耐磨熔覆涂层。研究了不同Co-WC含量下熔覆层的组织演变,表征了熔覆层的显微硬度分布。结果表明,随Co-WC含量增加,熔覆层组织由柱状晶逐渐向树枝晶转变,熔覆层中开始出现Fe3W3C、Fe6W6C、Co3W3C等新相。当Co-WC含量大于35%时,在熔覆层中开始出现形貌规则的鱼骨纹组织Co3W3C,该相的显微硬度HV达10.97GPa。当Co-WC含量达到50%以上时,树枝晶消失,出现大范围的规则排列、分布均匀的鱼骨纹组织。同时,随Co3W3C体积分数的增加,熔覆层显微硬度也随之增加,当Co-WC含量大于50%时,熔覆层显微硬度HV可达9.00~9.50 GPa。     

添加CeO2对铝合金表面激光熔覆铝钛熔覆层性能的影响

利用激光熔覆技术,研究稀土氧化物CeO₂的添加对铝钛复合熔覆层性能的影响。首先分析了搭接率对熔覆层微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,然后在40%搭接率的条件下,研究了CeO₂的添加量对熔覆层性能的影响。结果显示,当搭接率为40%时熔覆层的各项性能最佳,显微硬度为284.82 HV0.3,相比基体提高了106%;摩擦因数为0.440,相比基体降低了32%;磨损率也降到了0.0105 mm³·N^-1·m^-1;CeO₂的添加使晶粒得到了细化,熔覆层的显微硬度和耐磨性都得了很大程度的提升,当CeO₂的添加量为8%时,熔覆层整体性能最佳,显微硬度为305.58 HV0.3,相比未添加CeO₂的情况下又提高了7.3%;摩擦因数与未添加前相差不大,但磨损率仅有0.0087 mm³·N^-1·m^-1,相比未添加CeO₂的情况下又降低了17%。     

镍基碳化钨颗粒增强复合熔覆层的组织结构与摩擦学性能

借助激光熔覆方法在H13钢基材上制备不同WC含量的Ni基WC复合熔覆层,采用扫描电子显微镜(SEM)、微区X射线能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层表面的物相、熔覆层与基材的结合情况、熔覆层内部增强相的形貌、成分与分布;在室温下测试显微硬度、摩擦因数和磨损率。结果表明:基体和熔覆层之间为冶金结合,熔覆层物相为γ-Ni相、WC、Cr23C6、W2C相,这些碳化物呈现近圆形;激光熔覆层中Ni基体的显微硬度为550-700 HV0.1,硬质相颗粒的显微硬度为2700~3500 HV0.1,是基材显微硬度的5~7倍;Ni基+30%WC熔覆层的摩擦因数为0.7,磨损率为1.92×10~(-8)mm~3/(N·m)。随着WC含量增多45%,耐磨性进一步提高、摩擦因数约为0.4,磨损率为8.32×10~(-9)mm~3/(N·m),WC含量达到60%,摩擦因数为0.5、磨损率与45%WC熔覆层磨损率接近;综合比较,45%WC激光溶层耐磨减摩效果最佳。     

稀土对激光熔覆3540Fe基合金涂层组织与性能的影响

采用光纤激光器在42CrMo钢基体表面制备了添加不同含量CeO_2的3540Fe基合金涂层,利用FM-700型显微硬度计、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、磨粒磨损试验机研究CeO_2含量对涂层组织与性能的影响。结果表明:在3540Fe基合金中添加适量稀土氧化物CeO_2能够细化熔覆层组织,减少裂纹及孔洞,有效提高涂层硬度及耐磨性。CeO_2含量为1.2%(质量分数)时,3540Fe基合金涂层组织最为细密,涂层硬度最大为688 HV0.1,磨损量最小为6.56 mm~3。     

铝合金表面激光熔覆CeO_2+Ni60A熔覆层的组织及耐磨性

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同CeO2含量的Ni60A合金熔覆层,分析了CeO2+Ni60A熔覆层的显微组织及硬度,筛选了最佳稀土添加量,并研究了其耐磨性能。结果表明:Ni60A熔覆层中稀土CeO2含量低于2%(质量分数)时易出现气孔,高于2%时易开裂;添加CeO2的含量为2%时,熔覆层的组织缺陷较少,表面硬度较高,微观组织均匀且晶粒细小;熔覆层中稀土的含量不宜超过4%,过量的CeO2对硬度的提高作用不大,而CeO2的含量在0%~2%的范围内随着其含量的增加,硬度升高明显;在相同磨粒磨损条件下,2% CeO2+Ni60A熔覆层的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60A熔覆层的1.6倍;激光熔覆Ni60A可以显著降低表面摩擦系数,而添加Ce能提高熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

Ni60/h-BN含量对激光熔覆钛基复合涂层组织及性能的影响

目的 提高TC4合金的硬度与耐磨性。方法 利用RFL-C1000锐科光纤激光器在TC4合金表面制备钛基复合涂层,通过SEM、XRD、EDS、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能进行观察及测试。结果 当Ni60/h-BN的添加量为25%时,熔覆层表面平整度最好,且与基体呈现出良好的冶金结合;当Ni60/h-BN的添加量为5%时,熔覆层物相主要由Ti2N0.3、TiC和基底α-Ti组成;当Ni60/h-BN的添加量为15%时,Ti2N0.3、α-Ti和TiC的含量减少,Ti2Ni的含量增加;当Ni60/h-BN的添加量为25%时,Ti2Ni、TiNi、TiN、Ti2N0.3、TiB、TiC和α-Ti均匀分布在熔覆层中,此时熔覆层的硬度为997HV0.5,约为TC4基体硬度（332HV0.5）的3倍。TC4基体主要发生了磨粒磨损,熔覆层主要发生了粘着磨损。当Ni60/h-BN添加量为25%时,磨损形貌最好,磨损量为0.6 mg,摩擦系数稳定在0.51~0.52之间。结论 当Ni60/h-BN的添加量为25%时,熔覆层组织均匀致密,硬度与耐磨性能较基体有了显著提高。     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

激光熔覆(Ni60+NbC)+h-BN@Cu涂层组织与性能研究

目的 通过添加铜包覆六方氮化硼(h-BN@Cu)粉末,改善激光熔覆Ni基NbC涂层的性能。方法 采用激光熔覆技术,使用添加不同质量分数铜包覆六方氮化硼的镍基碳化铌复合粉末,在45钢基体表面沉积镍基复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)设备,研究h-BN@Cu对Ni60/NbC的激光熔覆镍基复合涂层微观结构的影响,利用显微硬度计和布鲁克UMT-2摩擦磨损试验机及白光干涉模块,测量熔覆层的显微硬度、摩擦磨损系数和磨痕宽度。结果 熔覆层中的主相为Ni-Cr-Fe,除此之外还存在FeNi3、CrB、M7C3、NbC、M23C6、Cr2Nb等多种相。研究发现,添加的润滑相h-BN@Cu与硬质相NbC会发生部分分解,Nb原子和B原子进入熔池,与熔池中的Cr原子反应,生成CrB、Cr2Nb等,这些金属间化合物具有硬度高、耐磨性好等特点。当h-BN@Cu的质量分数为10%时,熔覆层的显微硬度为650HV1.0,摩擦系数为0.4,磨痕宽度为0.406 mm。结论 相比于不添加h-BN@Cu的Ni60/NbC熔覆层,添加h-BN@Cu的Ni60/NbC熔覆层的平均硬度略微下降,但熔覆层硬质相分布更加均匀,此时硬度仍为45钢基体硬度的3.1倍,摩擦系数降低约27%,磨痕宽度减小约21%。     

42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能

目的增强42CrMo钢的耐磨性,改善其严重的磨损失效情况。方法采用激光熔覆技术同步送粉的方式在42CrMo钢表面制备金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层,借助SEM、EDS、XRD、显微硬度仪和多功能综合性能测试仪,研究了熔覆层宏观形貌与微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。结果使用Ti/TiC粉末对金刚石进行预处理可以改善其烧蚀和石墨化;适量ZrH₂提升了熔覆层宽厚比,促进了熔池对流传质作用,同时,活性元素Zr改善了金刚石颗粒的润湿性能,提高了黏结相对金刚石的把持力。熔覆层多道搭接过渡均匀,其显微组织主要由细小枝晶及致密网状碳化物共晶组成,熔覆层与基体结合区域反应生成了平面晶组织,进而提高了熔覆层结合强度。激光熔覆热特性使W₂C、ZrC、γ-(Co,Fe)、M₆W₆C、CoZr₂、(Ti,Zr)O₂、TiC_x、Co₃Ti等物相存在于熔覆层内,细晶强化及弥散强化作用使得熔覆层的平均显微硬度(1002HV0.2)是基...     

铜合金表面激光熔覆Fe铁基合金研究

采用激光熔覆技术在QA19-4铝青铜合金表面激光熔覆Fe基合金。采用OM、XRD、显微硬度计对熔覆层的组织、物相和硬度进行分析,测试了铝青铜基体、Fe基激光熔覆层的冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铝青铜基体形成了冶金结合,无孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,熔覆层中主要组织为γ-(Fe-Ni)、CrFe_4、Cu_(3.8)Ni等。熔覆层显微硬度最高为498 HV,平均显微硬度320 HV,是基体硬度的2倍;随冲蚀时间的延长,熔覆层失重量比QA19-4铝青铜基体的失重量要低得多,熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近2倍,激光熔覆层的冲蚀耐磨性能得到明显提高。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

Microstructure and Wear Resistance of Laser Clad Cobalt- based Composite Coating on TA15 Surface

利用横流CO2激光器在TA15钛合金表面通过优化的激光熔覆工艺制备出原位自生的多种颗粒增强钴基复合涂层,以增强表面的耐磨性和硬度。利用X射线衍射(XRD)、金相、扫描电镜(SEM)、硬度测试机和磨损试验机等方法对熔覆层进行分析。结果表明,熔覆层的显微结构主要由γ-Co、α-Ti固溶体和弥散分布的原位自生TiB2,、Cr5Si3,、TiC、WB、SiC、Co3Ti、NiC颗粒组成,这些多种颗粒增强相弥散分布在细小的树枝晶组织之间。熔覆层的显微硬度比基体提高很多,HV达到10000 MPa左右,约为基体硬度的3倍。与钛合金相比,熔覆层的耐磨性也有显著提高,其磨损率约为钛合金的1/12。熔覆层的磨损机理具有粘着磨损和磨粒磨损的混合特征。     

TA15表面激光熔覆钴基复合涂层显微组织和耐磨性研究（英文）

利用横流CO2激光器在TA15钛合金表面通过优化的激光熔覆工艺制备出原位自生的多种颗粒增强钴基复合涂层,以增强表面的耐磨性和硬度。利用X射线衍射(XRD)、金相、扫描电镜(SEM)、硬度测试机和磨损试验机等方法对熔覆层进行分析。结果表明,熔覆层的显微结构主要由γ-Co、α-Ti固溶体和弥散分布的原位自生TiB2,、Cr5Si3,、TiC、WB、SiC、Co3Ti、NiC颗粒组成,这些多种颗粒增强相弥散分布在细小的树枝晶组织之间。熔覆层的显微硬度比基体提高很多,HV达到10000 MPa左右,约为基体硬度的3倍。与钛合金相比,熔覆层的耐磨性也有显著提高,其磨损率约为钛合金的1/12。熔覆层的磨损机理具有粘着磨损和磨粒磨损的混合特征。     

激光熔覆MoSi_2-NiCrSiB复合涂层的组织和性能

在GH4169表面通过激光熔覆制备不同成分配比的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层,利用扫描电镜对熔覆层的微观组织进行观察,测试了熔覆层的显微硬度及高温抗氧化性能。结果表明:添加不同比例的镍基合粉末制备的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层试样与基体形成良好的冶金结合,无明显的裂纹、空洞,且随镍基合金粉末的添加,熔覆层组织与基体的结合越来越紧密,树枝晶状的硅钼相与合金相交错分布。添加不同比例镍基合金粉末时复合涂层的显微硬度比基体都有所提高,最高可达540 HV0.2,是基体硬度的1.2倍,随镍基合金粉末的增多,复合涂层硬度降低,最多会降低11%。添加10%的镍基合金粉末时试样的高温抗氧化性能最好。     

镍基钎料对45#钢激光熔覆镍基WC合金熔覆层缺陷的影响

目的改善Ni60A+WC合金粉末激光熔覆中裂纹和气孔等缺陷性能。方法在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料(BNi-1a)改善激光熔覆层的裂纹和气孔缺陷。使用Rofin FL020光纤激光器,在1 kW功率、扫描速度为4 mm/s、光斑直径约为2 mm的条件下,对经过烘干的预涂覆合金熔覆层进行激光加工处理。通过显微硬度测试评价熔覆层的硬度,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对熔覆层形貌、相组织进行分析,并通过UMT和表面形貌仪对熔覆层的摩擦系数和耐磨性进行评估。结果在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料(BNi-1a),优化了Cr和C合金相的组成,使熔覆层的裂纹和气孔等缺陷明显减低。添加膏状镍基钎料的熔覆层的摩擦系数约为0.45,熔覆层的摩擦系数大约降低了18%。同时熔覆层的耐磨性也有所提高,未添加膏状镍基钎料的熔覆层磨痕横截面积约为0.70×10~(-3) mm~2,而添加膏状镍基钎料的熔覆层横截面积约为0.50×10~(-3) mm。结论镍基钎料(BNi-1a)的加入可以有效减少熔覆层的裂纹和气孔等缺陷,同时提高熔覆层的耐磨性,但是使熔覆层的硬度有一定的降低。     

电子束熔覆WC-CoCr涂层的表面结构以及耐磨性

镍基合金在含氯介质中有着优异的耐蚀性能,但其耐磨性不足。本文首先利用HVOF在Inconel617基体上沉积WC--CoCr涂层,研究了经过电子束重熔获得新的改性层表面形貌以及相成分。电子束处理后,一些喷涂层的结构缺陷得到了改善,涂层空隙减少,晶粒得到了细化,由于生成了高硬度的新相（尤其是Co6W6C相）,熔覆层的显微硬度为1100HV0.3,为基体显微硬度（550HV0.3）的两倍。通过摩擦磨损实验分析,试样相比于基体的滑动磨损行为,其磨损率有着显著的降低,而EDS分析表明,熔覆层内出现了新的元素,基体与涂层达到了良好的冶金结合。此外,熔覆层在盐水中的抗腐蚀能力有所提高。