H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性北大核心CSCD

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

H13钢表面电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层微观组织及摩擦磨损性能

为了提高H13钢表面性能,延长其使用寿命,采用电火花沉积工艺在H13钢基体上制备了WC-Ni基金属陶瓷涂层,并分别以Ni和Mo作为过渡层制备了复合涂层.利用XRD、SEM、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的物相、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明,WC-Ni涂层表面由溅射状沉积斑点堆积而成,横截面分为涂层区、过渡层和基体3个区域,WC硬质相弥散分布于涂层内.Ni/WC-Ni复合涂层的表面较为光滑平整,Ni过渡层的引入并未改变涂层的物相,界面处WC硬质相异常长大.Mo/WC-Ni复合涂层表面存在微细裂纹,且生成了新相Fe9.7Mo0.3.复合涂层的硬度均高于WC-Ni涂层,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于基体与WC-Ni涂层,Mo/WC-Ni复合涂层具有更好的耐磨性.     

氩弧熔覆原位合成Ti(C,N)-WC增强镍基表层复合材料的研究

以Ni60A粉、TiC粉、TiN粉、WC粉和Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C,N)-WC增强镍基复合材料涂层。分析了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性。研究结果表明:熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相,Ti(C,N),WC和(Fe,Cr);C等组成。与Q235钢基体相比,涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍。显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低。基体Q235钢的磨损机制为粘着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损。     

电火花沉积与激光熔覆复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆工艺和电火花沉积工艺在Q235钢上熔覆铁基合金粉末和WC陶瓷硬质合金,形成复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对复合涂层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明:复合涂层主要是由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W、W2C和(Fe0.51Mn0.46 Ni0.03)6C等相组成;复合涂层与基体呈冶金结合,复合涂层中电火花区域中细小的硬质相弥散分布于沉积层中;复合涂层的厚度为140～160 μm,其中电火花沉积区域约为40μm,激光熔覆工艺的涂层厚度为100～120 μm;电火花沉积层的硬度最高可达1262.9 HV,平均硬度为1151.6 HV,电火花沉积区域与激光熔覆区域之间的过渡区域的显微硬度为884.8 HV,激光熔覆区域的显微硬度平均值为578.3 HV;复合涂层的耐磨性较基体耐磨性提高2.3倍,强化层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.     

电火花沉积 Fe 基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。     

反应氮弧熔覆TiAl(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层的组织与性能研究

采用TXⅡ500型TIG焊机,以Ti粉、Al粉和石墨粉为原料,以不低于(4)(N2)99.9％的氯气作为保护和反应气体,利用反应氮弧熔覆技术在Q235钢表面制备了Ti Al(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层.利用扫描电镜(SEM)观察了涂层的显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)测试了涂层的物相组成,利用能谱分析仪(EDS)测试了涂层的元素组成,利用MH-6显微硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机在室温干滑动磨损条件下对比了TiAl (CN)/Fe涂层、TiCN/Fe涂层和Q235基体的摩擦因数、磨损失重和磨痕轮廓.结果表明:涂层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷,涂层与基体呈冶金结合;涂层主要由原位反应形成的TiAl(C0.51N0.12)相、AlFe3相和FeC相组成;TiAl (CN)/Fe涂层的显微硬度高达HV0.51 710,约是基体金属的6倍;稳定磨损后,涂层的摩擦因数为0.9左右,低于基体金属,涂层磨损失重约是基体金属的1/10,涂层具有优异的耐磨性.     

H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究

目的提高H13钢表面的力学性能和耐蚀性,延长模具的使用寿命。方法用Nb棒作为电极,氩气作为保护气体,通过电火花沉积技术在H13钢表面制备Nb沉积层。利用扫描电子显微镜分析沉积层的表面形貌、显微结构及磨痕形貌,利用X射线衍射仪分析沉积层的相组成,利用能谱仪分析沉积层的元素分布,采用显微硬度计和磨损试验机测试沉积层的显微硬度和耐磨性,采用电化学工作站对沉积层进行耐蚀性测试。结果 Nb电火花沉积层表面呈橘皮状,具有一定的粗糙度,主要由Fe_2Nb和Fe_(0.2)Nb_(0.8)等相组成。沉积层截面组织连续、致密,无明显缺陷,强化层内存在大量的微晶组织和非晶组织。Nb涂层与基体发生了元素的相互扩散和冶金结合的过程。沉积层显微硬度高达642HV,为基体的3.2倍。在同等磨损条件下,Nb沉积层磨损失重约为基体的1/3,磨痕较浅。沉积层在3.5%NaCl溶液中的电化学自腐蚀电位比基体提高了113 mV,自腐蚀电流密度显著降低。结论在H13钢表面电火花沉积Nb涂层,可有效提高其表面的显微硬度、耐磨性和耐蚀性,从而延长模具的使用寿命。     

电火花沉积Ni基合金涂层的摩擦磨损特性

利用电火花沉积技术,在调质45钢表面制备了Ni基合金涂层,研究了涂层的组织结构及摩擦磨损特性.结果表明:涂层组织致密,与基体实现了良好的冶金结合;涂层的物相为γ-( Ni,Fe),M7C3,CrB,Ni3 Si.涂层的硬度为基体的2倍,而基体的磨损体积为涂层的3.6倍.涂层中硬质相的弥散强化及晶粒细化是涂层硬度及耐磨性...     

35CrMo钢表面电火花沉积WC合金涂层的界面行为

以WC合金为电极,采用电火花沉积技术在35CrMo钢表面沉积WC合金强化涂层,考察了涂层的断面显微硬度,并通过金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)、X-射线衍射(XRD)等表征了强化涂层的微观结构.结果表明:涂层的表面显微硬度约为基体的2.5倍.涂层的耐磨性显著提高;涂层与基体的主要元素发生了相互扩散,所获涂层是由基体与WC合金电极发生反应的冶金结合层,涂层的主要成分是Fe7C3、Fe3W3C、Fe7C3、Fe7W6、Fe3W3C和Fe7W6.     

氩弧熔覆原位自生TiC-TiB增强铁基复合涂层组织与性能

以碳粉、钛粉、硼粉和铁粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面成功制备出铁基增强相复合涂层,运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合.复合涂层由TiB,TiC,Fe₂Ti和α-Fe组成.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1000 MPa左右.常温干滑动磨损条件下,复合涂层具有优异的耐磨性.     

1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

等离子熔敷TiC/γ-(Fe,Ni)复合涂层组织与耐磨性

为了提高奥氏体不锈钢的耐磨性能,扩大其应用范围,以Ti-C-Fe-Ni混合合金粉末为原料,利用等离子熔敷技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面原位合成了TiC增强耐磨复合涂层。分析了涂层的显微组织结构,测试了涂层沿层深方向的硬度分布,评价了涂层在室温干滑动磨损试验条件下的摩擦磨损性能,结果表明:等离子熔敷TiC金属陶瓷增强复合涂层显微组织细小均匀,由花瓣状和少量颗粒状TiC初生相均匀分布在TiC/γ-(Fe,Ni)共晶基体上组成,涂层与不锈钢基材之间形成了完全冶金结合,涂层平均显微硬度约790 HV,涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出良好的耐磨性及较低的摩擦系数。     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

目的研究540℃氮化温度下,QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验,分别对H13钢基体与540℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后,H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe_3O_4氧化膜、高硬度的ε-Fe_3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr_2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540℃×4 h氮化工艺下,渗层次表层硬度达到最大值(1173HV0.1),是基体(498HV0.1)的2.4倍左右,磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑,表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕,并伴随轻微结疤状凹坑,为粘着磨损。结论经QPQ处理,H13钢的耐磨性得到了显著提高,其中氮化工艺为540℃×4 h时所得的性能最优。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。     

Amorphization of Fe38Ni30Si16B14V2 surface layers by laser cladding

Fe38Ni30Si16B14V2 amorphous composite coatings were fabricated by laser cladding on AISI 1045 steel in order to increase the wear resistance. The phase and microstructure of the coatings were analyzed by X-ray diffractometry and transmission electron microscopy. The wear properties of the coatings were also investigated by means of sliding wear test. The results show that the coating consists of amorphous phase in majority and nanocrystalline phase in minority. The amorphous coatings can be obtained while the scanning speed is 3 500 mm/min and the laser power is 4.8 kW. With increase of the laser power, the amorphous phase in the coating increases when it is lower than 4.8 kW. A gradient distribution of the microhardness ranges from Hv0.2 1 208 to Hv0.2 891 in the coating from top surface of the coating to the substrate. The amorphous coating is found to possess better property of wear than AISI 1045 steel substrate.