陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe?0.5Mo?1.75Ni?1.5Cu?0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB₂。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB₂与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量（质量分数）的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB₂的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB₂烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB₂烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.6%时达到最大值（971.7MPa）,比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB₂、SiC和TiC。     

Y2O3对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及力学性能的影响

利用激光熔覆技术在Q235钢基体表面分别制备出添加不同质量分数Y₂O₃的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:AlCoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构（FCC）和体心立方结构（BCC）两相构成;随着Y₂O₃质量分数的提高,其体心立方结构相体积分数增加,而面心立方结构相的体积分数变化呈相反趋势。AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织由等轴晶构成,加入Y₂O₃后,促进了熔池流动,使气孔逐渐消失,致密性提高,晶粒明显细化。添加质量分数5%Y₂O₃的涂层组织呈树枝晶状,形成弥散分布的YAl₂和Y₂O₃相;涂层的显微硬度可达HV 350,约为AlCoCrFeNi高熵合金涂层硬度的2倍,强化效果明显。Y₂O₃的添加有利于促进涂层中体心立方相的形成和YAl₂相的析出,能有效提高高熵合金涂层的硬度及耐磨性能。     

HVAF喷涂La2O3改性WC-20Cr3C2-11NiMo涂层的耐磨耐蚀性能

为进一步提升高质量WC涂层的耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性。采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)在0Cr13Ni5Mo基体上制备稀土La₂O₃改性WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层。通过显微硬度测试、平面孔隙测试、摩擦磨损实验、电化学实验和模拟海水超声波气蚀实验,测试涂层的显微硬度、孔隙率、摩擦因数、摩擦磨损性能、耐海水腐蚀性能和耐海水气蚀性能,分析La₂O₃对WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,改性后的涂层显微硬度提升到1400 HV0.2左右,平均孔隙率降低约48.6%;涂层磨损质量降低约33%,摩擦因数降低约30%,摩擦磨损表面微凹坑和微裂纹明显减少;电化学自腐蚀电位明显右移,电化学自腐蚀电流密度明显减小;涂层的气蚀质量损失减少约20%,气蚀坑洞明显减少和变小。HVAF喷涂La₂O₃改性后的WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层硬度略微提升,致密性、耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性得到明显提升,除表面疲劳磨损外,表面摩擦磨损机理从严重磨粒磨损转变为轻微磨粒磨损,气蚀机理主要为流体冲击波侵蚀。     

H13钢表面激光熔覆原位生成WC增强Ni60梯度涂层的组织及性能

在H13钢表面采用激光熔覆技术制备了WC增强Ni60梯度涂层,使用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、万能摩擦磨损实验机对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析。结果表明,WC增强Ni60梯度涂层气孔、裂纹缺陷较少,能够与基体形成良好的冶金结合。梯度涂层表面物相主要有铁碳化合物(Fe_xC)和铁镍固溶体((Fe, Ni)₂₃C₆、Ni₄B₃)以及WC、W₂C、Cr₇C₃等陶瓷增强相。制备的梯度涂层使模具钢表面的硬度和耐磨性得到了显著提高,其表面显微硬度最高值约为基体的4倍,磨损量仅为基体的18%左右,磨损机理主要为粘着磨损、脆性剥落和磨粒磨损,能够延长模具的使用寿命,减少资源的浪费。     

7075铝合金激光熔覆Al-Cr复合涂层

为了对7075铝合金进行表面强化,采用激光熔覆技术制备了Al-Cr复合涂层,采用扫描电镜(SEM)和光学金相显微镜(OM)观察复合涂层组织结构,采用能谱仪(EDS)进行元素分析,采用X-射线衍射仪(XRD)做物相分析,并测试了复合涂层的显微硬度。结果表明,通过激光熔覆技术制备的Al-Cr复合涂层较为平整,无明显裂纹,与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层由金属相(Al和少量的Cr)、陶瓷相(Al_xCr_y金属间化合物)共同组成;涂层中的Cr、Al反应有2种机理：液-固反应和固-固反应;金属Al相的作用为粘结涂层与基体、增加涂层的韧性和减少裂纹产生;涂层经历激光作用道次不同,各部位的组织结构和物相组成存在着差异,导致性能发生了变化,涂层的显微硬度沿熔池深度方向呈梯度分布,逐渐下降,其表面硬度最大为977.4HV_0.5,相对于T6态的7075提高了6.88倍。     

CeO2添加量对45钢表面激光熔覆Ni-WC涂层的组织和性能影响

利用二氧化碳激光器在45钢基体表面上熔覆Ni-WC-CeO₂的复合涂层,使用扫描电镜、EDS、显微硬度计、洛氏硬度计,研究CeO₂添加量对Ni-WC-CeO₂复合涂层宏观形貌、显微组织、元素分布、表面硬度及纵截面显微硬度的影响,以找到最佳的CeO₂添加量。CeO₂的添加有助于改善涂层宏观形貌、基体和涂层的扩散及浸润性,细化微观组织及WC形貌,提高涂层表面硬度和纵截面显微硬度。CeO₂添加量存在一个最佳值：当CeO₂添加量为0.3%时,Ni-WC-CeO₂复合涂层表面无渣、无裂纹、较小润湿角,宏观形貌最好,从表面到与基体结合处涂层显微组织无枝晶,组织明显细化,Ni-Cr合金与WC间、涂层与基体间的元素发生明显互扩散,碳化钨形貌细化且分布较为均匀,涂层表面硬度最高,所有涂层纵截面显微硬度均呈现中间高两端低的“山形”分布;当CeO₂添加量为0.25%时,每组纵截面显微硬度几乎都高于其他CeO     

AZ91D镁合金喷涂WC/Al2O3复合金属陶瓷涂层及其摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂技术在AZ91D镁合金上喷涂WC/Al₂O₃复合金属陶瓷涂层,利用XRD衍射仪、SEM扫描电镜、涂层测厚仪、涂层粘结强度测试仪等设备测试涂层的表面结构、涂层厚度以及涂层与基体之间的结合强度,并通过涂层磨损测试仪测定了涂层的摩擦磨损性能。结果表明：涂层厚度控制在0.8～1.0 mm,结合强度约为35 MPa时最适宜;XRD的测试表明涂层主晶相为WC相和Al₂O₃相;SEM的分析表明涂层有稳定的层状结构,孔隙率较低;喷涂温度控制为400℃,涂层可获得较优异的耐磨损性能(磨损率13.9×10^-3mm³/(N·m));当摩擦磨损实验机的实验载荷为5 N,实验时间为2 h时,涂层的摩擦因数稳定在0.272,磨损量为0.003 5 g,磨损机理为磨粒磨损。     

Q235钢表面氩弧熔覆B4C-Ti复合涂层组织与性能的研究

以B4C粉、Ti粉和Fe粉末为原料,采用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备出增强复合涂层。利用扫描电镜,X射线衍射仪,显微硬度仪和摩擦磨损试验机等对复合涂层的组织,相组成,硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明:熔覆层相由α-Fe、颗粒状Ti C和Ti B构成,Ti C颗粒弥散分布在基体上,涂层显微硬度高达700HV0.2,耐磨性能比Q235钢基体提高约6倍。     

NiCr过渡层对高速火焰喷涂WC-Co涂层摩擦磨损性能及疲劳磨损性能的影响

WC-Co涂层作为一种性能优异的涂层,逐渐被应用于轧辊的表面防护,目前大量实验研究的有热喷涂、激光熔覆制备WC-Co涂层。本文提出用高速火焰喷涂(HVOF)在常用轧辊材料Q235钢表面制备WC-Co涂层,同时在WC-Co涂层和基体之间加入NiCr过渡层。利用SEM、XRD、摩擦磨损测试、疲劳磨损测试等测试方法,对涂层形貌结构以及各项性能与无过渡层涂层进行对比研究。结果表明,加入NiCr过渡层后,WC-12Co+NiCr、WC-10Co-4Cr+NiCr涂层硬度分别为1059.64 HV_0.3、1016.96 HV_0.3,比WC-12Co涂层(960.01 HV_0.3)、WC-10Co-4Cr涂层(1012.20 HV_0.3)更高。WC-12Co+NiCr涂层的磨损率(5.19×10^-15 m³·(N·m)^-1)远低于WC-12Co涂层(6.59×10^-15 m³·(N·m)^-1     

扫描速度对激光熔覆TiB_2-TiC/Ni复合涂层组织与性能的影响

在Q235D钢表面激光熔覆制备了TiB_2-TiC/Ni复合涂层,分析了扫描速度对涂层组织及性能的影响。涂层主要由Ni、TiB_2和TiC等物相组成。随着扫描速度的增加,陶瓷相的颗粒逐渐细化。在380mm/min的熔覆速度下制备的涂层,显微硬度为1216HV0.2,在100N的载荷下涂层的摩擦系数和磨损损失明显降低,具有较好的性能。     

气体雾化法制备TiB2/Al复合材料粉末及其组织演变

采用氟盐反应法制备TiB₂/Al复合材料铸锭,并以此为原料利用高压气体雾化制粉技术制备TiB₂/Al复合材料粉末。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、粒度分布仪等手段对所制备铸锭和粉末的组织及性能进行了表征。结果表明:Al熔体中TiB₂的溶度积远小于TiAl₃和AlB₂的溶度积,TiB₂自Al熔体中沉淀析出导致的体系Gibbs自由能变化量比TiAl₃或AlB₂自Al熔体中沉淀析出导致的体系Gibbs自由能变化量的值更小。TiB₂/Al复合材料铸锭及粉末均主要由α-Al相和TiB₂相组成。气体雾化制备TiB₂/Al复合材料粉末中TiB₂颗粒具有纳米尺度,且均匀弥散地分布于Al基体之中,不存在明显的偏聚现象。TiB₂/Al复合材料粉末的粒度主要分布在10～100 μm之间,呈正态分布,粒径介于10～70 μm粉末占比（质量分数）约为81.1%,粒径大于70 μm粉末收得率为12.6%,粒径小于10 μm粉末收得率为6.3%。     

Ni-SiO2复合镀层电沉积制备及组织性能研究

利用直流电沉积方法在Zr-4合金表面制备了Ni-SiO₂复合镀层,采用场发射扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机等研究复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐腐蚀性及摩擦磨损性能。研究结果表明:与单一的Ni镀层相比较,Ni-SiO₂复合镀层的显微硬度值有所提升,表面更为均匀,Ni-SiO₂复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能也得到明显提升。且当SiO₂颗粒添加量为10 g/L时,复合镀层的综合性能较优。      

石墨鳞片表面镀铬对石墨鳞片/铜复合材料组织和性能的影响

通过盐浴镀覆在石墨鳞片表面镀铬,随后采用真空热压烧结技术制备了镀铬石墨鳞片/铜复合材料,研究了铬镀层的表面形貌和物相组成,并分析了铬镀层对石墨鳞片/铜复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,盐浴镀铬层主要由Cr₃C₂和Cr₇C₃组成,经热压烧结后Cr₇C₃与石墨反应生成了Cr₃C₂;石墨鳞片表面镀铬可以明显减少石墨鳞片/铜复合材料界面处的孔隙,提高复合材料的热导率和抗弯强度,与未镀覆的复合材料相比,当镀铬石墨鳞片的体积分数为60%时,复合材料平面热导率相从594 W·m-1·K-1提高至625 W·m-1·K-1,抗弯强度提升65%。     

S355海洋钢表面微弧氧化复合膜层耐蚀性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征复合膜层的微观结构,采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为,并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明:复合膜层主要分为内致密层和外疏松层,疏松层主要由γ-Al₂O₃组成,致密层主要由α-Al₂O₃组成,与基底层结合较好,复合膜层表面硬度最大能达到HV_0.2 1423.3,比熔覆涂层高47.6%,其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主,涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主,在经过微弧氧化处理后,膜层的自腐蚀电位负移,钝态电流密度上升,抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主,复合膜层腐蚀较轻微,阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2,比熔覆层提高两个数量级,这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性.      

石墨烯对激光熔覆镍基碳化钨涂层组织及性能影响

采用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Ni60A-30%WC-x%石墨烯(质量分数, x=0.0, 0.1, 0.3, 0.5)涂层, 研究石墨烯对激光熔覆镍基碳化钨涂层组织与性能的影响。结果表明, 涂层物相主要由具有γ相结构的Ni-Cr-Fe固溶体、WC、W₂C、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等组成; 石墨烯改善了激光熔覆镍基碳化钨涂层的组织, 提高了涂层的硬度和抗摩擦磨损性能; 当石墨烯质量分数为0.3%时, 得到了析出相分布均匀且细小的组织, 涂层具有高硬度、良好的抗裂纹扩展能力和耐磨性。     

激光熔覆/离子渗硫复合改性层的表征与减摩行为

采用激光熔覆和离子渗硫复合处理在Ni基金属陶瓷涂层表面原位合成微纳米硫化物固体润滑薄膜,得到复合改性层。采用XRD、XPS、SEM、AFM、EPMA等方法对复合改性层进行了表征,在摩擦磨损实验机上研究了复合改性层干摩擦条件的摩擦磨损性能。结果表明,Ni基金属陶瓷涂层主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2Ni3、Ni17W3、Fe0.64Ni0.36、WC、Cr7C3和CrSi2组成,显微硬度在550~625 HV0.2。渗硫层是一个3~4μm的灰黑色带状层,与基体之间无明显过渡,表面疏松而多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成;渗硫层主要由单质Fe、Ni,FeS、FeS2、NiS等硫化物,Fe、Cr的氧化物组成。摩擦磨损实验结果表明,与Ni基金属陶瓷涂层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低。     

预热下激光沉积TA15/GH4169梯度结构各梯度层组织及性能研究

在预热400℃的锻态TA15合金基材上,应用激光沉积制造技术制备了具有3层梯度层的TA15/GH4169梯度结构,研究了GH4169含量对各梯度层组织与性能的影响.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机对沉积样件进行了显微组织观...     

Mo、Ce对贝氏体钢第二相及组织与硬度的影响

为了明确Mo、Ce、Ti在贝氏体钢中的作用,采用热力学计算结合试验,研究含钛贝氏体钢中Mo和Ce对钢中第二相析出、组织转变及性能的影响机制.结果 表明,贝氏体钢中加入Mo后,部分固溶于钢基体中,部分以碳化钼的形式析出,Ti以C2S2Ti4析出为主,Ce在钢中以Ce2 O3和Ce2O2S的形式存在,加Ce后Ti的第二相析...