激光熔覆Al_3Ti金属间化合物涂层的腐蚀及耐磨性能研究

采用5kW横流CO_2激光器在AA6063铝合金表面激光熔覆Al_3Ti金属间化合物涂层.研究了熔覆层的显微组织、电化学腐蚀和摩擦磨损性能.结果表明,熔覆层由树枝晶Al_3Ti和枝晶间仅.α-Al两相组成.并与基材形成良好的冶金结合.熔覆层在w(NaCl)=3.5%溶液中发生钝化,腐蚀电流密度约为基材的1/10;在载荷10 N、摩擦距离800m时,熔覆层的磨损质量损失低于基材的1/2,说明Al_3Ti金属间化合物涂层显著提高了基材的耐腐蚀和耐磨损性能.     

激光原位合成NiAl金属间化合物覆层的性能

利用激光熔覆技术在不锈钢(1Cr18Ni9Ti)基材上原位合成了单相NiAl金属间化合物覆层,利用XRD和SEM分析了覆层的组成和微观组织,用栓-盘摩擦磨损试验机对覆层摩擦学性能进行了研究.结果表明:激光工艺对NiAl覆层的显微组织结构有重要影响,在较低的功率密度条件下制备的NiAl覆层内部无裂纹和孔洞,与基底呈良好的冶金结合;覆层显微组织结构致密,显微硬度达到500 HV并呈现出良好的摩擦磨损性能.     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni-AlN复合涂层的组织与摩擦磨损性能

以Ti、Ni、Al N粉末混合物为原料,采用激光熔覆技术在TC4表面制备出以金属间化合物Ti_2Ni、Ti Ni、Ti_3Al为熔覆层基体,以Ti N为强化相的复合涂层,并对涂层的组织、硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明,Ti、Ni成分配比对熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性均影响较大。当Ti含量较多时,Ti_2Ni以枝晶状大量存在;当Ni含量较多时,Ti Ni大量存在作为熔覆层基体,而Ti_2Ni以片状存在;当Ti、Ni、Al N的质量百分比为56∶34∶10时熔覆层的综合性能最优,熔覆层表层的硬度值为1000 HV,约为基体的3倍,摩擦系数为基体的1/2,耐磨性约为基体的22.3倍;复合涂层高硬度和高耐磨性的原因在于陶瓷强化相Ti N、高硬度的金属间化合物Ti_2Ni及高耐磨性的金属间化合物Ti Ni、Ti_3Al的存在。     

激光熔覆Ni 包Al+1%Y2 O3 覆层的组织分析

以Ni 包Al 粉末和少量Y2O3 粉末为原料,在20 钢基体表面激光熔覆Ni-Al 金属间化合物,获得了质量良好的熔覆层。运用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了熔覆层的组织结构,利用能谱仪、X-ray 衍射仪分析了熔覆层的成分与相结构,研究了热处理对其组织、性能和有序化的影响。结果表明:熔覆层主要由Ni3Al,γ-(Fe,Al),NiAl,AlNiY 和Al2Y 等相组成,热处理后,Ni3Al 相由无序化转变成有序化,并且NiAl 相的有序化得以保留。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层的组织和耐磨性

以Al-Si共晶合金粉末为熔覆材料,在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的组织、成分和相组成进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明,激光熔覆层由α-Mg过饱和固溶体和Mg17Al12、Mg2Si、Al3Mg2金属间化合物等相组成,且与基材之间形成了良好的冶金结合。由于激光熔覆层中存在金属间化合物析出相强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用,熔覆层的硬度比AZ91D合金提高了3#4倍,磨损量比AZ91D合金降低了72%。     

搅拌摩擦加工制备Al-Ti金属间化合物

以纯铝为基材,Ti粉为合金化添加粉末.利用搅拌摩擦加工方法制备Al-Ti金属间化合物.利用光学显微镜和X射线衍射分析了材料的微观组织和相组成,并测试了合金化区域的显微硬度.结果表明:通过搅拌摩擦加工技术可以制备出Al3Ti金属间化合物,但材料中各部分化合物成分不均匀;合金化后的化合物晶粒尺寸细小,几乎达到微米级;生成化合物处的显微硬度达到65HV.     

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。     

Ni3Al基金属粉芯焊丝的堆焊工艺性研究

采用非熔化极气体保护焊(TIG)进行熔覆堆焊,研究Ni3Al及Ni3Al+Cr3C2金属间化合物基金属粉芯焊丝在45#钢、304不锈钢、42CrMo合金钢、4Cr14Ni14W2Mo耐热不锈钢基板上的熔覆层组织和性能.结果表明:(1)Ni3Al+Cr3C2熔覆后的平均稀释率(34.55％)低于Ni3Al熔覆后的平均稀释率(42.8％);(2)采用纯Ni3Al金属粉芯焊丝堆焊后的熔覆层主要为单一的γ'-Ni3Al相,采用Ni3Al+Cr3C2时,熔覆层主要由γ'-Ni3Al相MC型及M23C6型碳化物组成;(3)Ni3Al+Cr3C2熔覆层的显微硬度显著高于纯Ni3Al熔覆层;(4)采用Ni3Al、Ni3Al+Cr3C2金属粉芯焊丝在4种实验基板上熔覆,焊道冶金结合良好、润湿良好,堆焊后缺陷少,堆焊层硬度高于母材,能够用于相关材料表面增强熔覆.     

聚四氟乙烯对搅拌摩擦加工制备Al-Ni复合材料均匀性的影响

采用搅拌摩擦加工技术制备了Al-Ni系金属间化合物增强铝基复合材料,通过SEM、XRD对复合材料的微观结构及相组成进行了分析,研究在原材料中添加聚四氟乙烯对搅拌摩擦加工制备复合材料中增强相含量及分布均匀性的影响,并对增强相形成的物理模型进行了探讨。结果表明:添加聚四氟乙烯可以显著改善Al-Ni复合材料的均匀性;加入聚四氟乙烯后会阻隔Ni粉的团聚,致使Ni与Al的接触面增大,从而增大了Ni与Al的反应界面,导致反应程度增大,Al_3Ni金属间化合物生成量增多。     

1Cr17Ni4不锈钢金属和陶瓷等离子体喷涂工艺研究

1Cr17Ni4马氏体型不锈钢用作传动轴时耐磨损性能有待改善.采用等离子体喷涂方法在1Cr17Ni4马氏体型不锈钢表面制备Al2O3-TiO2 、Cr2O3陶瓷涂层和NiCrAlY金属涂层及NiCrAlY/ Al2O3-TiO2、NiCrAlY/ Cr2O3复合涂层,研究了它们的组织结构和磨损特性,讨论了喷涂工艺与耐磨损性能的关系.结果表明, Cr2O3涂层组织致密度高,与基体结合强度高,其耐磨性能好.提高喷涂功率时,Al2O3-TiO2、Cr2O3涂层致密度及与基体结合强度提高,其耐磨性能提高.合金涂层NiCrAlY的熔化状况和平化效果较陶瓷涂层优良,陶瓷涂层只有在较高喷涂功率时才有较好熔化和平化效果,而合金涂层在较低喷涂功率时,就可以得到较好的熔化和平化效果.陶瓷涂层Al2O3-TiO2、Cr2O3在磨损过程中的去除机制为断裂机制,金属涂层NiCrAlY在磨损过程中的去除机制为塑性变形机制.     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

摩擦喷射纳米Al2O3/Ni复合镀层的组织形貌及其性能研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层，考察了该镀层的表面和断面形貌，并对镀层性能进行了测试分析。研究表明，摩擦喷射纳米Al2O3／Ni复合镀层表面较为平整，镀层与基体结合紧密。一次性镀覆厚度达到1．40mm，远高于电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层（0．35mm），镀层硬度达到650HV。在试验条件下，该镀层的耐磨性是摩擦喷射Ni镀层的1．44倍，是纳米Al2O3／Ni刷镀层的1．15倍，摩擦因数也低于摩擦喷射Ni镀层和电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层。     

Al2O3/Au Composite Coating on Stainless Steel Prepared by Electro-deposition

Tritium permeation barriers on stainless steels are required in fusion technology in order to reduce the tritium permeation rate through the structural material into the cooling water system.Preparation of tritium permeation barrier Al2O3 is an important way to solve the problem of leakage of tritium permeation.It is worth to note that the noble Au is an excellent barrier of hydrogen dissolution.Al2O3/Au composite coating was designed for potential tritium permeation barrier on stainless steel.The alternation coatings have been prepared by electrochemical deposition method.The processing parameters and subsequent sinter temperature for composite coatings were optimized.The oxidation resistance of the coating has been tested.A hydrogen diffusion test simulating tritium permeation has been conducted to compare the sample with and without coating.Microstructure was examined by scanning electron microcopy(SEM).The results showed Al2O3/Au multi-alternation coatings can be prepared on the surface of stainless steel at the case of controlling processing well.The coatings have the characteristic of high temperature oxidation resistance and good hydrogen permeability barrier.The tritium permeation should be study further.     

Coatings to reduce hydrogen environment embrittlement of 304 austenitic stainless steel

Electroplated Zn, Ni, Cu, Al, PVD-Ti-DLC and electroless NiP coatings as well as carbon, nitrogen and oxygen diffusion layers were investigated for their suitability to reduce hydrogen environment embrittlement (HEE) of 304 austenitic stainless steel. The mechanical stability of the coatings was evaluated by interrupted slow strain rate tensile testing. The Zn, Ni, Ti-DLC and NiP coatings as well as the oxygen diffusion layer cracked or delaminated at very low strains. The Cu coating was too thin and showed poorly coated areas. HEE of the underlying bulk material was not improved by any of these coatings because embrittlement always started at such coating imperfections. Al coatings showed a high ductility but could not reduce HEE of the underlying material due to a columnar structure at which the H₂ gas could get in direct contact to the substrate material. The carbon and nitrogen diffusion layers could not eliminate HEE of the 304 steel entirely but crack propagation was reduced in these layers.     

激光重熔工艺对热喷涂陶瓷层微观结构的影响

研究了在１Ｃｒ１８ＮｉｏＴｉ基体上热喷涂Ａｌ２Ｏ３－１３％ＴｉＯ２陶瓷层，进行激光重熔对陶瓷微观结构的影响。激光重熔陶瓷层中，主要组成相为ａ－ＡＩ２Ｏ３及ＡＩ２ＴｉＯ５，在条件合适时，在ａ－ＡＩ２Ｏ３中还有一种超结构，即有序相析出；有序相的存在可阻碍表面裂纹的产生；激光重熔陶瓷层中，扫描速度增加，表面裂纹的宽度增加；激光输出功率增加，表面裂纹的宽度亦增加。     

两种涂层和两种钢在液/固两相流中冲刷与腐蚀的交互作用

用失重法和电化学法系统地研究了20钢基体、两种Ni基涂层(Ni60JH和Delelo50)以及对比材料lCrl8Ni9Ti不锈钢在液／固两相流(5％H2SO4 15％石英砂)中冲刷与腐蚀的交互作用．实验表明：(1)在冲刷速率为5—10m／s时，Ni60JH涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高8—15倍多，并优于1Crl8Ni9Ti不锈钢；DelelO50涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高3—5倍多．(2)随着冲刷速率的提高，4种材料的冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中所占比例显著增大，由低速时的45％增加到高速时的80％，从而使冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中占主导地位．(3)在纯腐蚀中，Ni60JH涂层和1Crl8Ni9Ti不锈钢以均匀腐蚀为主要特征，而DelelO50涂层和20钢以选择性腐蚀为主要特征．     

添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。     

镁合金表面冷喷涂技术研究进展

归纳和总结了国内外镁合金冷喷涂技术最新研究进展,介绍了镁合金冷喷涂Al-Zn、纯Al、Al基复合涂层、Al基非晶涂层、Zn基合金、Ni、不锈钢涂层等的耐腐蚀性.讨论了工艺参数(如压力、温度)以及喷涂材料的选择,涂层对镁合金防腐蚀性能的影响,展望了未来镁合金在汽车、航空航天轻量化方面的发展.     

Structure and sliding wear behavior of 321 stainless steel/Al composite coating deposited by high velocity arc spraying technique

A typical 321 stainless steel/aluminum composite coating （321/Al coating） was prepared by high velocity arc spraying technique （HVAS） with 321 stainless steel wire as the anode and aluminum wire as the cathode. The traditional 321 stainless steel coating was also prepared for comparison. Tribological properties of the coatings were evaluated with the ring-block wear tester under different conditions. The structure and worn surface of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy（SEM）, X-ray diffractometry（XRD） and energy dispersion spectroscopy（EDS）. The results show that, except for aluminum phase addition in the 32 l/Al coating, no other phases are created compared with the 321 coating. However, due to the addition of aluminum, the 32 l/Al coating forms a type of ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ structure and performs quite different tribological behavior. Under the dry sliding condition, the anti-wear property of 32 l/Al coating is about 42% lower than that of 321 coating. But under the oil lubricated conditions with or without 32 h oil-dipping pretreatment, the anti-wear property of 321/AI coating is about 9% and 5% higher than that of 321 coating, respectively. The anti-wear mechanism of the composite coating is mainly relevant to the decrease of oxide impurities and the strengthening action resulted from the ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ coating structure.