激光熔覆FeCrNiMo-WC复合涂层的组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了WC陶瓷颗粒增强FeCrNiMo-WC多主元合金复合涂层。通过相组成分析、显微结构表征、力学性能测试和摩擦磨损实验等研究了WC含量对涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：涂层主要物相除了FCC+WC以外，还存在网状的共晶组织，由FCC与M₆C碳化物相呈层片状交替分布，片层间距约100 nm;随着WC含量的增加，共晶组织体积分数增加，涂层逐渐形成共晶组织+WC陶瓷颗粒的微观组织结构；WC陶瓷颗粒的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性，当WC含量为40 mass%时，涂层硬度为55.9 HRC,此时涂层耐磨性能最好，最小体积磨损率为2.17×10^-5 mm³/(N·m)。涂层中大颗粒WC以及软硬交替的FCC+M₆C共晶体，协同提高了涂层的硬度和强韧性。同时M₆C相具有减磨作用，使得涂层摩擦系数逐渐降低，磨损失效形式由粘着磨损向磨粒磨损过渡。     

TA15钛合金激光非晶-纳米晶增强镍基涂层的组织结构及耐磨性

在重要航空材料TA15钛合金基材表面进行激光同轴送粉熔覆Ni60A-Ni包WC-TiB₂-Y₂O₃混合粉末可生成非晶-纳米晶增强复合涂层.对涂层进行微观组织观察、显微硬度测试及室温干摩擦磨损试验.结果表明,涂层主要由γ-(Fe,Ni),WC,α-W₂C,M₁₂C,Ti-B化合物,Ti-Al金属间化合物,Mo,Zr与V元素的碳化物以及非晶相构成.整个涂层为非晶、纳米晶及其它晶化相共存.涂层较TA15钛合金表现出更好的耐磨损性,且涂层的主要磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损.纳米晶颗粒的产生可使涂层磨损表面光滑,有利于摩擦系数与磨损量的降低.     

Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni60／WC复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆方法在Cr12MoV模具钢基体上制备Ni60/WC复合涂层,研究了WC颗粒在Ni60涂层中的分布,以及加入WC颗粒对于Ni60涂层的形貌、耐磨性能的影响.结果表明:在Ni60/WC复合涂层中,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化,并在颗粒周围重新凝同并析出针状碳化物,这既有利于提高涂层的硬度义能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢同结合.     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。     

YG8硬质合金表面激光熔覆WC/TiC/Co涂层的组织及性能

通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)观察组织结构并分析其物相组成,并对其显微组织、硬度分布和摩擦磨损性能进行了观察和测量。结果显示:涂层表面平整,与基体结合紧密,截面形貌良好没有明显缺陷。表层和两侧存在未熔的WC颗粒,熔覆层中WC颗粒消失,新产生的组织分布均匀。受激光影响,热影响区中的WC晶粒发生重结晶和再结晶。熔覆层主要物相为WC、W₂C、(Ti,W)C_1-x、M₆C(Co₄W₂C、Co₃W₃C)等,这些硬质相和碳化物的生成及弥散分布提高了熔覆层性能。通过测量,熔覆层硬度分布在1700~1800 HV0.5,最高为1783 HV0.5,高于YG8硬质合金,而热影响区和基体的硬度则稍有下降;耐磨性也有大幅提高,熔覆层体积磨损量比YG8合金减少90.67%,平均摩擦因数为0.293,主要磨损形式为磨粒磨损。     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

40Cr钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层的组织和性能

以WC、TiC、Co以及Co50合金粉末为原料,在40Cr钢表面制备了WC/Co、WC/Co50以及WC-TiC/Co50金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射（XRD）、金相光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在选择适当的激光熔覆工艺条件下,制备的WC/Co50和WC-TiC/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度（涂层平均显微硬度1126.7 HV0.2以上,涂层表面硬度可达66.2 HRC以上）和良好的耐磨性,其磨损量相比40Cr钢基材分别下降了54%和66%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于熔覆层中存在大量WC、TiC以及反应生成的W₂C、Fe₃W₃C等碳化物增强相,且均匀分布于基体中。     

激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

目的 改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法 采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果 Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm²时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm²时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论 通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。     

热处理对电冶熔铸WC/钢复合材料中增强体转变规律的影响

采用复合电冶熔铸技术,制备了以WC颗粒为增强体,5CrNiMo模具钢为基体的WC/钢复合材料,WC颗粒含量为45wt%。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子背散射衍射仪和X射线衍射分析仪研究了复合材料中WC的形态和退火、锻造、淬火与回火处理对WC增强体转变的影响。结果表明,WC/钢复合材料中以三角形或矩形的WC为主;通过退火和锻造处理,碳化物溶解,共晶组织碎化;淬火加热温度升高,碳化物溶解加速,基体上分布大量细小的二次碳化物,共晶碳化物变化不明显;回火温度提高,碳化物分布更加均匀化,颗粒圆整性增强,碳化物聚集现象减少。存在的碳化物类型主要为WC颗粒、较大的Fe₃W₃C颗粒、Fe₃W₃C或M₇C₃枝晶状碳化物、弥散分布的Fe₃W₃C或M₂₃C₆二次碳化物。     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。     

激光增材制造WCp钛基复合材料界面连接机理及力学性能

颗粒增强金属基复合结构件在航空航天、机械制造以及电子电工等领域有着广泛的应有前景.文中选用激光增材选区熔化技术制备碳化钨(WC)颗粒增强TC4复合材料(WC/TC4),研究了WC颗粒含量和激光功率对复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明,随着WC颗粒含量的增加,复合材料宏观试样成形能力降低,在WC颗粒含量为(0%～15%)时,WC颗粒分布较为均匀,未见微气孔、裂纹的出现,当颗粒含量为20%时,材料内部出现气孔和裂纹,难以成形;在WC/基体的界面处形成了一层TiC和W₂C界面层,界面结合性能良好;随着复合材料内部颗粒含量和激光功率的增加,材料的断裂强度和断后伸长率降低,断裂机理主要为WC颗粒的脆性断裂和沿WC-W₂C界面的层状撕裂.     

激光功率对Ni基WC熔覆层组织和性能的影响

采用半导体激光器,使用预置粉末的方式在Q235钢表面制备了Ni基WC复合涂层。使用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度仪等分析了激光功率对熔覆层的宏观形貌、显微组织和性能的影响。结果表明：随着激光功率的提高,熔覆层的宽度、堆积高度和基底熔深均增大;熔覆过程中WC颗粒与Ni基合金之间发生了原子间的扩散,形成了冶金结合,生成了大量的富W、富Cr的碳化物硬质相,使涂层的硬度得到了很大的提高;随着功率的增大熔覆层的组织变的更加细小致密,形成大量的呈集群生长的树枝晶;熔覆层的显微硬度是基体的3~5倍。     

WC颗粒增强Fe基合金涂层的显微组织与耐磨性能

利用等离子体喷焊(PMI)在45钢表面制备了WC颗粒增强Fe基合金复合涂层。在PMI过程中,应用了不同的电压参数,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分别对涂层组织结构及成分进行了分析;并采用自制摩擦磨损测试仪进行了磨损特性分析。SEM分析结果表明,涂层与基体材料冶金结合无裂纹,WC颗粒在涂层中均匀分布。此外,涂层的主要相包括WC、W₂C、Cr₂₃C₆、Fe₃W₃C、Cr₃C₂和Cr₇C₃,涂层的最大硬度约为1600 HV。摩擦磨损特性分析结果表明,含WC颗粒的等离子涂层与Fe基合金涂层相比,磨损量减少了50%以上,磨损的主要机理是磨料磨损,大量的WC颗粒阻碍了微切割,具有较高的耐磨性。     

激光功率对激光熔覆WCP/Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响

研究了3种不同功率(1．8kW、2．2kW、2．6kW)对激光熔覆WCp／Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响．选择合适的激光功率(2．2kW)，可以获得WCp均匀分布并与基体合金结合良好的WCp／Ni涂层．激光熔覆过程中WC颗粒与基体合金界面间发生了扩散反应溶解，导致未熔WC颗粒周围形成了块状的富W碳化物，功率较高时更加明显．激光熔覆WCp／Ni基涂层由未熔WC颗粒，块状或枝晶状的富W碳化物，杆状的富Cr碳化物以及其间的γ枝晶固溶体及其共晶组织所组成．不同激光功率下的WCp／Ni涂层的显微硬度与耐磨性均远高于Ni60涂层，其中2．2kW功率的WCp／Ni基涂层的显微硬度最高，耐磨性最好。     

激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能

目的 解决Inconel 718合金在工程应用中存在的磨损失效等问题,探究碳化钨(Tungsten Carbide,WC)对Inconel 718合金磨损性能的增强机理。方法 通过激光熔化沉积技术制备Inconel 718及WC/Inconel 718涂层,通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM) 和X射线衍射(X–ray diffraction,XRD)等测试手段对Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的微观组织和物相组成进行观测,探讨其微观组织演变机理;通过硬度测试和摩擦磨损测试对WC复合Inconel 718合金的硬度、摩擦磨损性能及WC复合强化机理进行研究。结果 涂层的微观组织主要由柱状晶、胞状晶和少量等轴晶组成,加入WC后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织略微细化;Inconel 718合金主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)和Fe3Ni2等物相组成,WC/Inconel 718主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)、AlCoCrW、CrNi15W和Cr–Ni–Fe–C等物相组成;WC的加入使Inconel 718合金的硬度略有提升,磨损率降至未添加WC时的65.3%,磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主。结论 WC颗粒在Inconel 718基体中起到了强化硬质颗粒的作用,部分WC颗粒的熔化提高了合金基体的硬度,且生成的高硬度金属化合物与未熔解的球形WC颗粒在Inconel 718合金基体中起到了阻碍晶粒边界运动的钉扎效果,对提升Inconel 718合金的磨损性能有很大帮助。     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

宽束激光熔覆Ni60/WC复合层显微组织及抗剪强度

利用宽束激光在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层,分析熔覆层显微组织、元素分布和物相组成,通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面结合强度,并对断口形貌进行分析阐述界面断裂机制.结果表明,熔覆层中WC颗粒部分溶解,形成了具有复杂结构的析出相,内核为M₂₃C₆碳化物（M代表Cr,W,Fe）,外部为M₂₃C₆复合碳化物和γ-Ni共晶.平面晶和树枝晶在界面上生长,形成牢固冶金结合.激光功率大于2.8 kW时,熔覆层抗剪强度达到279.8 MPa以上,超过母材的75%.断口分析表明,熔覆层界面具有脆性-韧性混合断裂特征,低功率下WC颗粒在界面上沉积,削弱了界面结合强度.     

硅对氩弧熔敷原位制备WC颗粒增强涂层组织及性能的影响

通过配制不同硅含量的WC颗粒增强涂层,借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和磨粒磨损试验机等,对比研究硅对氩弧熔敷原位制备WC颗粒增强涂层组织及性能的影响. 结果表明,当硅含量为0～5%,硅能促进WC形核与长大,抑制Fe₃W₃C等M₆C碳化物的形成. 其中当硅含量为5%时,涂层中WC分布均匀,涂层性能达到最佳,其相对耐磨性达到最高值. 当硅含量继续增加到7.5%以上时,WC颗粒反而细化,且团聚现象明显,涂层耐磨性下降.     

电刷镀WC_p/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大。     

电刷镀WCp/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大.