激光熔覆和重熔制备Fe-Ni-B-Si-Nb系非晶纳米晶复合涂层

采用激光熔覆和重熔的方法在低碳钢CCS-B上制备Fe-Ni-Si-B-Nb系非晶纳米晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、EDAX能谱及透射电镜分析涂层的物相、组织结构,运用显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度分布、微观力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的组织由表面至基体分为非晶纳米晶复合区、熔覆层与基体,其中,复合区为Fe2B、γ-(Fe,Ni)多晶和非晶相的混合组织;涂层的最高显微硬度达到了1 369 HV;涂层的平均摩擦因数为0.275;涂层的主要磨损形式是磨粒磨损和粘着磨损,具有良好的摩擦磨损性能。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层材料的摩擦磨损性能研究

目的通过优化涂层制备工艺,制备致密的Fe基非晶合金涂层,以提高非晶合金涂层的耐磨性。方法采用活性燃烧高速燃气超音速火焰喷涂(AC-HVAF)技术,通过工艺优化,制备了组织致密的Fe基非晶合金涂层。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、三维光学轮廓仪等设备,对非晶合金涂层的组织结构、摩擦性能和磨损机制进行了深入分析。结果 Fe基非晶合金涂层呈现典型的非晶结构,涂层厚度在300μm左右,涂层的平均显微硬度值高达1000HV0.1。在干摩擦试验条件下,Fe基非晶合金涂层的磨损量远低于304不锈钢材料,磨损率是304不锈钢基体的1/3~1/2。Fe基非晶合金涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,伴随着氧化磨损。氧化磨损主要是由干摩擦过程中产生的摩擦热导致,氧化磨损加速了片层剥落。结论 Fe基非晶合金涂层孔隙率的降低和非晶相含量的提高,有利于稳定摩擦系数和改善涂层的耐磨损性能。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面改性设计与性能研究

对汽车发动机用AZ91D合金进行等离子喷涂和激光重熔改性处理,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、显微硬度计、电化学工作站研究了AZ91D合金基材和涂层的显微形貌、物相组成、摩擦磨损和耐腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂涂层和激光重熔层的显微硬度相较于AZ91D合金基材有明显提高,提高幅度约为10倍和13倍,而过渡层的显微硬度介于基材和涂层之间;相同载荷下等离子涂层的摩擦系数要高于激光重熔层,AZ91D合金基材的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,等离子喷涂涂层和激光重熔层的磨损机制为轻微磨粒磨损;等离子喷涂涂层和激光重熔涂层的耐腐蚀性能都要远优于AZ91D合金基材,由于具有致密均匀的涂层结构,激光重熔层具有最小的腐蚀倾向和腐蚀速率,耐腐蚀性能最好。     

热处理温度对大气等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

目的研究316L不锈钢涂层在不同热处理温度下组织结构和性能的变化规律,提高该涂层的摩擦学性能。方法利用大气等离子喷涂(APS)技术制备316L不锈钢涂层,对喷涂态涂层进行300~700℃热处理。通过光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析涂层的显微组织和相组成,利用维氏硬度计测试涂层的显微硬度值。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜测试涂层的摩擦系数和磨损率,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察磨痕表面并对磨损机制进行深入分析。结果喷涂态316L不锈钢涂层的厚度约为350?m,显微硬度值为335HV0.1,涂层组织中含有未熔颗粒、孔隙和氧化物等。在干摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.75左右,磨损率为(1.329±0.14)×10-5 mm3/(N·m)。随着热处理温度的升高,涂层扁平颗粒界面处的氧化行为明显,同时涂层内部的孔隙缩小,涂层结构更加致密,使得涂层显微硬度提高了30%。涂层的耐磨性能在700℃热处理条件下最佳,磨损率为(1.149±0.26)×10-5 mm3/(N·m),较喷涂态涂层降低14%,磨损机制以疲劳磨损和粘着磨损为主。结论热处理有助于提高316L不锈钢涂层的显微硬度,700℃热处理可有效提高涂层的耐磨性。     

电火花沉积制备Fe-8B-Mo非晶涂层的可行性

为研究Fe-8B-Mo合金的非晶形成能力,采用电火花沉积工艺制备了4种Fe-8B-x Mo(x=13.62,23.62,33.62和43.62,w/%)合金涂层。通过X射线衍射仪(XRD)表征涂层的物相组成,探索获得非晶涂层的可行性,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及摩擦磨损试验进一步研究所得涂层的微观组织与性能。结果表明:4种涂层都由非晶相、马氏体相和Fe2B相组成,其中,13.62%Mo涂层主要含Fe2B相和马氏体相,而23.62%Mo、33.62%Mo和43.62%Mo涂层主要含非晶相,且随着Mo含量的增加,涂层中非晶相含量逐渐减少。4种涂层的组织结构致密,缺陷少,与基体呈良好的冶金结合。23.62%Mo涂层具有最大的峰值显微硬度(1 138.1 HV0.05);同时,该涂层在摩擦磨损的稳定阶段具有最小的平均摩擦因数,且其2 h的磨损质量也最小,表现出更好的摩擦磨损性能。4种涂层的磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。     

45钢基体上激光熔覆Ni60A合金涂层的显微组织和高温摩擦学行为（英文）

采用激光熔覆技术在45号钢基材上制备出无裂纹Ni60A涂层,详细研究涂层显微组织的凝固特性、相组成及相分布。系统评估涂层和基材在不同载荷下滑动对磨GCr15球时的高温摩擦磨损行为。结果表明:涂层显微组织均匀致密,主要由γ(Ni)固溶体、大量的Ni-Ni3B网状共晶、小花状M23C6及不均匀分布于枝晶间共晶组织中的黑点状CrB组成;涂层显微硬度约为基材显微硬度的2.6倍;相同载荷条件下,涂层摩擦因数大于基材摩擦因数,但摩擦过程稳定;在较高载荷条件下(300 g),涂层磨损率为基材的1/6.2;基材磨损机制为粘着磨损、磨料磨损、严重塑性变形及氧化磨损,而涂层磨损机制则为轻微的磨粒磨损和中等程度的氧化磨损。     

电弧喷涂铁基非晶涂层摩擦磨损性能分析

采用电弧喷涂技术在低碳钢基体上制备Fe-（Cr,Ni）-（C,B）系非晶合金涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和差热分析仪对涂层的相组成、微观组织和热稳定性进行了分析,用MRH-3型高速环块磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损行为.结果表明,涂层中含有一定量的非晶相,呈典型的热喷涂层状组织结构,孔隙率较低;涂层具有良好的热稳定性,在500℃以下使用不会发生晶化转变;涂层具有较高的显微硬度和优异的摩擦磨损性能,平均显微硬度为1 155 HV0.1,相同试验条件下,涂层的相对耐磨性能约为Q235钢的13.3倍,涂层的磨损机制主要以疲劳磨损为主.     

退火对激光熔覆MoFeCrTiWAlNb高熔点高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在W_6Mo_5Cr_4V_2AlA工具钢表面制备MoFeCrTiWAlNb高熔点高熵合金涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机研究退火温度对涂层微观组织、相结构、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明,退火前,涂层组织主要由不规则的颗粒状组织和棒状树枝晶组成,包括体心立方结构固溶体(BCC)和MC相,其平均显微硬度为675.92 HV0.2。退火后涂层的组织逐渐长大,BCC主相峰增强,出现少量的MC和Laves相;950℃退火时显微硬度仅下降6.33%,说明该涂层在950℃下具有较好的抗高温软化性能。涂层经950℃退火后仍保持良好的耐磨性,涂层磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主。     

Ni含量对Ni/AT13涂层摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂技术在20钢表面制备Ni质量分数分别为0%、10%、30%、50%和60%的Ni/AT13复合涂层,采用QG-700型摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下测试了涂层的摩擦磨损性能,采用扫描电镜和XRD射线衍射仪研究了涂层的显微形貌和相组成,并研究了Ni添加量对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:添加Ni后,涂层中有NiO新相生成,涂层中孔隙减少,涂层与基体的结合强度增加,显微硬度降低。涂层磨损率随着Ni含量的增加而降低,Ni的添加改善了涂层的摩擦磨损性能,其中Ni质量分数为30%时涂层摩擦磨损性能最好。     

镍稀土对FeCrMoCBSi系非晶合金涂层性能的影响

设计了制备FeCrMoCBSi系非晶合金涂层用的粉芯线材L1和添加镍稀土的对比配方L2,用电弧喷涂技术制备了两种非晶合金涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、显微硬度仪测试了涂层的组织结构与性能,采用冲蚀磨损测试设备测试了两种涂层在30 °和90 °冲蚀角下的耐冲蚀磨损性能,并用SEM观察了涂层冲蚀后的表面形貌.结果表明,添加镍稀土的L2涂层与L1相比,非晶相含量升高了5.7 %,组织结构更加致密,截面平均显微硬度提高了149.6 HV0.1,晶化转变温度Tx增加了7 K,涂层在相同测试条件下的耐冲蚀性能也有所提高.     

冷喷涂铁基非晶复合涂层的制备及摩擦性能研究

非晶合金拥有独特的短程有序、长程无序原子排列结构,具有高强度、高硬度及优异的耐腐蚀和耐磨损等性能,在防护涂层领域具有很强的应用潜力。以低温固态沉积为特点的冷喷涂层制备技术,可有效避免喷涂过程中非晶合金材料的氧化和晶化问题,但是冷喷涂技术严重依赖于粉末的塑性变形能力。为提高非晶合金颗粒在高速撞击下的沉积变形性能,本论文创新采用液氮-常温循环深冷处理工艺方法对Fe_87.4Cr_2.5Si_6.8B_2.4C_0.9非晶合金粉末进行预处理,通过调控冷喷涂工艺参数,成功在6061铝合金基体表面制备非晶涂层。同时研究了深冷处理工艺对非晶粉末沉积行为以及涂层微观组织的影响机理,通过摩擦磨损试验研究非晶合金涂层的摩擦磨损性能。结果表明：使用原始非晶粉末制备得到的涂层厚度仅为6μm,且非晶颗粒在基体表面不连续分布,只有粒径较小的非晶颗粒可发生有效的塑性变形,但是粉末沉积过程中晶化率较低;使用经过深冷预处理的非晶粉末制备的涂层平均厚度为67μm,且涂层内非晶合金颗粒分布均匀,粒径较大的非晶颗粒也可发生有效塑性变形,但是粉末沉积过程中晶化率较高。在摩擦磨损过程中6061铝合金基体的主要磨损机制为粘着磨损与疲劳磨损,非晶涂层的主要磨损机制为磨粒磨损,且使用原始非晶粉末和循环深冷处理粉末制备得到的非晶涂层的质量磨损量较低,分别为6061铝合金基体质量磨损量的15.7%、11.8%。     

放电等离子烧结铁基非晶涂层的滑动与冲蚀磨损性能

目的研究放电等离子烧结的Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)Y_2C_(15)B_6非晶涂层在滑动和冲刷条件下的耐磨性。方法利用放电等离子烧结(SPS)技术,制备Fe基非晶态合金涂层。通过滑动磨损实验和冲蚀磨损试验,分别评价非晶涂层的滑动磨损性能和冲蚀磨损性能,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析非晶涂层的组织结构以及磨损形貌。结果非晶涂层在滑动摩擦条件下,随着载荷由10 N增加至20 N,磨损率由0.089×10~(-3)mm~3/m上升到0.216×10~(-3)mm~3/m,但摩擦系数由0.841减小到0.778。非晶涂层在冲蚀磨损条件下的体积磨损率随着冲蚀角度(30°~90°)的增加,先增大后减小,45°时达到极大值(15.80 mm~3/h)。磨损表面形貌表明,铁基非晶的滑动磨损机制主要是疲劳磨损和粘着磨损,冲蚀磨损机制主要表现为构成涂层的粉末颗粒的脆性剥落。结论与常用AISI 52100轴承钢相比,SPS制备的非晶涂层在滑动摩擦条件下有着显著的低磨损率和低摩擦系数,但在冲蚀磨损条件下的耐磨性能较差。     

稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响

采用气雾水冷方法制备Ce质量分数分别为0和0.6%的Cu14AlX合金粉末,超音速等离子喷涂的方法制备喷涂层,利用光学显微镜、XRD、SEM-EDS以及EPMA分析Ce元素对Cu14AlX喷涂层表面组织形貌、合金相结构和化学成分的影响。在边界润滑条件下,比较不同Ce含量下喷涂层摩擦磨损性能,用SEM-EDS分析喷涂层磨损形貌及成分变化。结果表明:Ce的加入可以细化Cu14AlX喷涂层组织,使得Fe元素和K相增多且分布更加均匀,提高了喷涂层的耐磨性。两种喷涂层有不同的磨损形式,随着载荷的增大,不含Ce的喷涂层粘着磨损严重并伴随轻微的磨粒磨损,在高载荷(4.90Mpa)下,由粘着磨损转化为磨粒磨损;含Ce(质量分数)0.6%的喷涂层以轻度磨粒磨损为主,在高载荷下,转变为中度磨粒磨损,部分区域出现加工硬化现象.     

滑动干摩擦条件下 HVOF高铝青铜涂层的摩擦磨损性能

针对高铝青铜粉体材料的涂覆应用,采用HVOF技术制备铝青铜(Cu-14Al-X)粉体材料涂层,并与304不锈钢进行滑动干摩擦试验,结合扫描电子显微镜、能谱和电子探针等手段研究涂层的摩擦磨损性能.结果表明,在滑动干摩擦条件下,HVOF高铝青铜涂层的主要磨损形式是粘着磨损及轻微的磨粒磨损.摩擦热使涂层达到了理想粘着摩擦表面的要求,因此涂层具有十分优良的减摩性能,尤其是在高载荷条件下.HVOF高铝青铜涂层的硬度(HV)为500,该硬度保证了涂层具有较低的磨损率,属于轻微磨损.     

B、Si元素对激光熔覆Fe-Cr-Mo-B-Si非晶涂层的非晶形成能力及其摩擦学机理的影响

目的探究不同配比的B、Si元素对铁基非晶涂层非晶形成能力的影响,确定B、Si元素的最佳配比。方法通过对B、Si元素配比进行优化,采用激光熔覆技术制备组织均匀、性能优良的铁基非晶涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度计、纳米压痕仪与摩擦试验机对涂层的结构物相、微观形貌、力学性能及其摩擦学性能进行分析测试,研究B、Si元素对铁基非晶涂层组织结构与摩擦学性能的影响。结果 B、Si元素的原子数分数均达到10%时,涂层的非晶含量最高,由不含B、Si元素时的15%提升至47%,涂层由非晶相、铁基固溶体和铁铬钼的金属间化合物组成。涂层厚度在400μm左右,显微维氏硬度达到1400HV0.2。在往复摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.45,磨损率为2.28×10–6 mm3/(N·m),耐磨性能优良。结论在激光熔覆Fe Cr MoBSi非晶涂层时,当B、Si元素的原子数分数均为10%时,B、Si小原子尺寸元素可以阻碍铁基非晶涂层中FeCrMo金属间化合物的形成,有效提高其非晶形成能力,进一步提高涂层的硬度和摩擦学性能。     

冷喷涂铁基非晶复合涂层的制备、微观组织及摩擦性能

采用液氮-室温循环深冷处理工艺方法对Fe87.4Cr2.5Si6.8B2.4C0.9非晶合金粉末进行预处理,通过调控冷喷涂工艺参数,成功在6061铝合金基体表面制备非晶涂层。同时研究了深冷处理工艺对非晶粉末沉积行为以及涂层微观组织的影响机理,通过摩擦磨损试验研究非晶合金涂层的摩擦磨损性能。结果表明:使用原始非晶粉末制备得到的涂层厚度仅为6μm,且非晶颗粒在基体表面不连续分布,只有粒径较小的非晶颗粒可发生有效的塑性变形,但是粉末沉积过程中晶化率较低;使用经过深冷预处理的非晶粉末制备的涂层平均厚度为67μm,且涂层内非晶合金颗粒分布均匀,粒径较大的非晶颗粒也可发生有效塑性变形,但是粉末沉积过程中晶化率较高。在摩擦磨损过程中6061铝合金基体的主要磨损机制为粘着磨损与疲劳磨损,非晶涂层的主要磨损机制为磨粒磨损,且使用原始非晶粉末和循环深冷处理粉末制备得到的非晶涂层的质量磨损量较低,分别为6061铝合金基体质量磨损量的15.7%、11.8%。     

纳米孪晶强化贝氏体化涂层及其耐磨性

目的通过诱发纳米孪晶强化贝氏体化涂层强度及耐磨性。方法在250℃对中碳合金钢进行激光熔覆,并进行等温处理。通过残余应力测试、X射线衍射试验、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、显微硬度和纳米压痕测试、往复磨损试验及磨损形貌表征,分别评价激光熔覆涂层的残余应力、物相、显微组织与结构、硬度梯度及微观硬度\耐磨性能。结果激光熔覆涂层平行和垂直激光移动方向的平均应力值分别为(209±20)MPa和(319±21)MPa。激光熔覆引入大量位错结构,使残余奥氏体尺寸降低至(37.5±2.5)nm。两组试样均为无碳化物贝氏体组织,其显微组织由针状的贝氏体铁素体以及残余奥氏体组成。在激光热作用及后续等温过程中,显微组织明显细化,并伴随生成大量塑性良好的纳米孪晶结构。激光熔覆涂层的平均显微硬度为650HV,较基体的平均硬度提升了约25%。相同磨损时间下,熔覆层的磨损体积为0.675 mm3,基体的磨损体积为1.142 mm3,纳米孪晶结构的形成大大提升了中碳合金钢的抗粘着磨损性能。结论在特定温度对中碳合金钢进行激光熔覆可以制备贝氏体化涂层,在热应力作用下,显微组织中形成的纳米孪晶结构能够对涂层增强增韧,同时提高其抗粘着磨损性能。     

Cu-10Mn-xAl-4Ni-4Fe(x=4,8,10)合金的显微组织和性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Cu-10Mn-xAl-4Ni-4Fe(x=4,8,10,质量分数,%)合金的铸态组织和显微硬度。对该合金在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验。结果表明:Al含量4%、8%和10%的3种合金的显微组织分别为α+κ相、α+β+κ相和β单相固溶体。4%Al合金的硬度较低,与钢对摩的摩擦因数和磨损率较大,磨损表面发生严重的粘着磨损;10%Al合金的硬度显著提高,摩擦因数和磨损率低,表现出优异的减摩耐磨性;8%Al合金的性能介于4%Al和10%Al合金性能之间。     

钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层结构及空间摩擦学性能研究

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能;真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化;复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。     

钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层组织结构及空间摩擦学性能（英文）

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在3种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明:复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在3种模拟空间环境下的摩擦磨损性能;真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化;复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。