感应重熔-热处理对镍基碳化钨涂层的影响

为了进一步挖掘镍基碳化钨涂层的潜能,在40Cr基材上利用火焰喷涂制备Ni60+35%WC复合涂层并对涂层进行感应重熔及热处理,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析测定了涂层的显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,感应重熔使涂层与基材形成良好的冶金结合,涂层致密,硬度、耐磨性显著优于基材。经淬火及回火后,涂层硬度有所提高。850℃淬火,400℃回火的涂层硬度最高,达到866HV0.1,耐磨性也最好,磨损量仅为基材的43%。     

超音频感应熔覆镍基合金涂层组织及耐磨性能

利用超音频感应熔覆技术在Q235钢表面制备了厚度超过5.5 mm的镍基合金涂层,借助SEM/EDS、XRD、显微硬度计和球盘式摩擦磨损试验机研究了涂层微观组织结构、显微硬度分布及耐磨性能。结果表明,涂层主要由γ-Ni,γ-Ni/Ni3Si,硼化物Cr B和碳化物Cr7C3组成;涂层显微硬度呈现梯度分布,平均硬度为795 HV0.2,近4倍于基体硬度;涂层相对耐磨性能为基体的5.77倍;基体的磨损机制主要为严重的磨粒磨损,涂层的主要磨损机制为轻微粘着磨损,涂层中均匀分布大量的硬质相是耐磨性能显著提高的主要原因。     

WC-CeO_2/镍基合金复合涂层的微观结构与摩擦学性能（英文）

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备了WC和CeO2颗粒协同增强镍基合金复合涂层,研究了该复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明:加入CeO2颗粒细化了复合涂层的显微组织,使WC增强颗粒从圆形变为不规则多边形,并降低了其脱碳分解程度。不同PV值摩擦条件下,WC-CeO2/镍基合金复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于WC/镍基合金复合涂层和镍基合金涂层。PV值小于3.36 N·m/s时,复合涂层磨损表面的最大接触应力低于其弹性极限接触应力,主要发生微观切削磨损和疲劳磨损;PV值大于3.36N·m/s后,磨损表面的最大接触应力超过其弹性极限接触应力,接触温度也急剧上升至648℃,磨损表面出现明显的塑性变形和脱落,其磨损机制变为多次塑变磨损、磨粒磨损和粘着磨损,并伴有氧化磨损。     

Microstructure and Tribological Properties of WC-CeO2/Ni- base Alloy Composite Coatings

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备了WC和CeO2颗粒协同增强镍基合金复合涂层,研究了该复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明:加入CeO2颗粒细化了复合涂层的显微组织,使WC增强颗粒从圆形变为不规则多边形,并降低了其脱碳分解程度。不同PV值摩擦条件下,WC-CeO2/镍基合金复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于WC/镍基合金复合涂层和镍基合金涂层。PV值小于3.36 N·m/s时,复合涂层磨损表面的最大接触应力低于其弹性极限接触应力,主要发生微观切削磨损和疲劳磨损;PV值大于3.36N·m/s后,磨损表面的最大接触应力超过其弹性极限接触应力,接触温度也急剧上升至648℃,磨损表面出现明显的塑性变形和脱落,其磨损机制变为多次塑变磨损、磨粒磨损和粘着磨损,并伴有氧化磨损。     

AZ91D镁合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂层的性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了涂层的微观组织、显微硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后涂层组织致密均匀,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层显微硬度约为基体的2.2倍,由于晶粒细化和硬质相的存在耐磨性较基体明显提高,重熔层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

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。     

石墨含量对石墨/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能的影响

为了降低TiC/镍基合金复合涂层的摩擦因数并增强其耐磨性能,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备石墨/TiC/镍基合金（GTN）复合涂层。研究石墨含量对GTN涂层组织和摩擦学性能的影响。结果表明,石墨的加入有效地降低了涂层的摩擦因数,提高了其耐磨性。6.56GTN涂层和12.71GTN涂层分别在低载荷与高载荷摩擦条件下呈现出优异的减摩耐磨性能。在低载荷条件下,GTN涂层的磨损机理主要表现为多次塑变磨损,伴有轻微的磨粒磨损,且随着石墨含量的增加逐渐转变为多次塑变、层脱和微切削磨损;在载荷增加后,脆性断裂、微观切削和粘着为其主要的磨损机理,且随着石墨含量的增加逐渐转变为微观切削和脆性剥落。     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响北大核心

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

钛合金表面激光重熔微弧氧化层的组织结构及摩擦磨损性能

为改善TC21钛合金表面微弧氧化(micro arc oxidation,MAO)涂层的微观结构致密性和耐磨性能，对MAO涂层进行了激光重熔改性，并对重熔后涂层的微观结构、成分、相组成以及硬度、摩擦磨损性能等进行了表征测试。结果显示，重熔MAO涂层由重熔外层、重熔内层和热影响层3层结构组成，其中外层和内层主要由Al₂TiO₅、rutile-TiO₂和α-Al₂O₃组成，热影响层由α-Ti和β-Ti转变组织组成，重熔MAO涂层的硬度显著增大。在摩擦磨损实验中，重熔MAO涂层摩擦系数低于MAO涂层和TC21钛合金基体，其磨损机制以粘着磨损为主，并伴有轻微的磨粒磨损。激光重熔MAO涂层显著提高了TC21钛合金摩擦磨损性能。     

AISI1045钢表面激光熔覆FeCoCrNiAl0.5Ti0.5涂层的界面特性及摩擦性能

激光熔覆高熵合金涂层摩擦磨损行为的研究主要聚焦在涂层表面,鲜有对熔覆层/基体界面区域的摩擦学行为进行研究。为了提高AISI 1045钢的耐磨性,采用激光熔覆技术在AISI 1045钢基体表面制备宏观形貌良好、组织均匀的FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5高熵合金涂层。利用OM、XRD、SEM、EDS和摩擦磨损测试仪对激光熔覆FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5涂层的微观结构、物相组成、界面特性和摩擦磨损性能进行研究。通过对FeCoCrNiAl_0.5Ti_0.5涂层XRD图谱和元素分布分析发现,涂层主要由面心立方(Fe,Ni)相和体心立方相(BCC)形成的共晶组织及其中弥散分布着的Ni Al金属间化合物构成。硬度测试表明,从涂层顶部到基体,涂层、稀释区、热影响区和基体的平均显微硬度分别为518±20、561±63、473±81和217±12 HV0.2。涂层/基体界面区域生成了Cr₂₃C₆,在摩擦过程中会形成一层摩擦...     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

热处理对TA2合金表面激光熔覆Ti2SC/TiS涂层组织和力学性能的影响

目的对激光熔覆自润滑耐磨涂层进行热处理,获得具有较好摩擦学性能的复合涂层。方法采用激光熔覆技术在TA2合金表面熔覆40%Ti-25.2%TiC-34.8%WS_2复合粉末制备自润滑耐磨复合涂层。将涂层置于500℃真空中分别保温1、2 h,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及原子力显微镜(AFM)系统地分析了热处理前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果未经过热处理和经过热处理涂层的主要物相均为α-Ti、(Ti,W)C_(1-x)、TiC、Ti_2SC和TiS。相比未经热处理涂层的显微硬度(1049.8 HV_(0.5)),经过热处理1 h和2 h涂层的显微硬度(1143.3 HV_(0.5)和1162.7 HV_(0.5))有所上升。热处理1 h和2 h涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.29和6.66×10~(-5) mm~3/(N·m)以及0.29和5.65×10~(-5) mm~3/(N·m),比未热处理涂层(0.32和18.92×10~(-5) mm~3/(N·m))的耐磨减摩性能有所提升。经过热处理1 h和2 h涂层的磨损机理均主要表现为磨粒磨损,未经热处理涂层的磨损机理主要为塑性变形和粘着磨损。结论相比未经热处理的涂层,经过热处理1 h和2 h的涂层显微硬度有所升高,摩擦学性能得到提升,但在两种热处理时间条件下,涂层显微硬度和摩擦学性能变化较小。     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

激光熔覆钛基金属陶瓷复合涂层的组织与性能

为了提高TC4合金的耐磨减摩性,利用激光熔覆技术在TC4合金表面激光熔覆TC4+h-BN混合粉末制备钛基金属陶瓷复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对熔覆层宏观形貌和微观组织进行观察,利用显微硬度计对熔覆层、热影响区、基体的硬度进行测试,通过摩擦磨损试验机对熔覆层和基体的摩擦因数进行测量,利用电子精密天平对熔覆层和基体的磨损量进行检测。结果表明:熔覆层主要由杆状相TiB、三元共晶组织(Ti-B-N)和基底α-Ti组成。熔覆层硬度分布在1000～1200 HV0.5之间,熔覆层磨损机理为轻微的磨粒磨损,TC4基体为严重的磨粒磨损。熔覆层摩擦因数较基体下降了0.04,磨损量较基体下降了7 mg,熔覆层的耐磨减摩性能较基体有所提高。     

Ni60/铝青铜喷涂后定向凝固涂层的微观结构与耐磨性

目的为有效提高涂层的耐磨性能,提出制备定向结构复合涂层,通过评估其性能及结构特征,探索定向结构在涂层制备中的应用。方法以Ni60/铝青铜为研究对象,采用感应重熔+强制冷却技术对预制涂层进行处理,制备定向凝固复合涂层。借助销盘式摩擦试验机、OM、SEM、XRD、显微硬度计对其摩擦学行为、微观组织形貌、显微硬度进行表征研究。结果摩擦磨损试验表明,相对于预制涂层,在载荷分别为50、100、150 N时,重熔涂层的体积磨损率分别降低了85%、80%、82%,而定向凝固涂层的体积磨损率分别降低了93%、84%、86%,定向凝固涂层具有更好的耐磨性能。微观结构分析表明,重熔涂层和定向凝固涂层与基体均形成了牢固的冶金结合,而定向凝固涂层组织基本控制了晶粒沿着热流方向生长,并形成硬质相包裹枝晶的裹壳结构。定向凝固涂层随载荷的升高,摩擦系数保持稳定。结论通过感应重熔+强制冷却技术制备了定向凝固Ni60/铝青铜复合涂层,其定向结构的形成使涂层具有更加优越的耐磨性能。     

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。     

低温热循环处理Fe基非晶粉末对爆炸喷涂涂层摩擦学性能的影响

目的提高爆炸喷涂Fe基非晶涂层的摩擦学性能。方法采用液氮-室温循环处理喷涂粉末,通过爆炸喷涂制备原始粉末和处理粉末对应涂层。利用X射线衍射仪(XRD)检测涂层非晶相,用维氏显微硬度计和球-盘式摩擦试验机分别测试涂层的显微硬度和摩擦学性能,用附带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)表征样品的组织形貌及特征区域的元素含量。结果粉末经低温热循环处理后,仍为非晶态组织,且未发生开裂和破碎现象。与原始粉末制备的涂层相比,低温热循环处理粉末制备的涂层孔隙率由1.0%降低至0.4%;未熔颗粒明显减少,粉末铺展更加充分;显微硬度略有降低(由845.4HV降至813.5HV),但测试误差明显减小,威布尔分布拟合直线斜率由7.1196升高至9.6414;摩擦系数由0.76降低至0.73,磨损更加稳定;磨损率相近,均在10−6次方数量级。结论Fe基非晶粉末经低温热循环处理后,其对应涂层的组织更为均匀致密,显微硬度分布更为均匀,摩擦磨损性能更为稳定,磨损机制由原始粉末制备涂层的疲劳剥层磨损,转变为以氧化磨损和塑性变形主导。     

海水环境中钛元素改性铜基激光熔覆层的摩擦行为研究

目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪器,对该改性涂层的显微组织、元素分布、硬度以及在大气与海水环境中的摩擦性能进行分析。结果改性涂层中,因钛元素添加生成了Al Cu2Ti相,使得改性涂层的表面硬度在第二相析出强化的作用下得以提升,显微硬度可达(310±10)HV0.3,相比同质修复层,提升了14.8%。在海水环境中,改性涂层的摩擦系数远低于同质修复层。改性涂层在大气环境中的磨损机制为氧化磨损、粘着磨损及磨粒磨损,在海水环境中的磨损机制为磨粒磨损。结论通过在ZQAl9442铜合金表面进行激光熔覆,得到了兼具高硬度、高耐磨性和抗海水环境摩擦的钛元素改性铜基涂层,在一定程度上提升了镍铝青铜合金在海水环境中的服役寿命。     

Si 含量对 FeCoCr0. 5 NiBSix 高熵合金涂层组织结构和耐磨性的影响

目的研究Si含量对激光熔覆FeCoCr_(0.5)NiBSi_x高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性的影响。方法采用激光熔覆技术,在45钢基体表面制备了不同Si含量的FeCoCr_(0.5)NiBSi_x(x取0,0.1,0.2,0.3,0.4)系列高熵合金涂层,分析涂层的宏观形貌、微观组织及相结构,测试涂层的硬度,通过摩擦磨损实验测试涂层的耐磨性。结果熔覆态高熵合金涂层均由FCC相和M2B相组成,显微组织包括先共晶组织和共晶组织。随着Si含量的增加,FCC相增多,M_2B相减少,共晶组织由蜂窝状到颗粒状,然后消失。高熵合金涂层的平均硬度随着Si含量的增加而先降低后增加,FeCoCr_(0.5)NiBSi0.3的硬度值最小(613HV),FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.4)的硬度值最高(820HV)。高熵合金涂层的磨损体积随着Si含量的增加而先增大后减小,FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.3)的磨损体积最大(0.00406mm3),FeCoCr_(0.5)NiBSi0.4的磨损体积最小(0.00233mm3)。结论随着Si含量增加,涂层的M2B相减少,共晶组织逐步消失,耐磨性则先降低后提高。耐磨性能最好的是FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.4)高熵合金涂层。