碳钢表面激光熔敷镍基碳化钛涂层组织特征

利用Ni60自熔合金粉末、TiFe粉、石墨、CaF_2和稀土经适当比例混合后采用激光熔敷技术制备TiC/Ni基涂层,同时研究对熔敷涂层宏观形貌、显微组织、微观形貌、物相结构及硬度的影响。结果表明:经激光熔敷可在镍基涂层中形成陶瓷硬质相TiC,熔敷涂层表面光滑平整;熔敷层底部与基体的结合处有一条白亮带,熔敷层组织由Ti C,Fe3Ni,NiO等相组成,TiC颗粒以球状、团聚状和花瓣状分布于(Ni,Fe)固溶体;熔敷层硬度分布较均匀,硬度为HV_(0.2)550~HV_(0.2)650,明显高于基体硬度HV0.2240~HV0.2260。     

预热温度对自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层的影响

为了研究预热温度对TiC/Ni功能梯度涂层的影响,利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层的物相结构进行分析,采用显微硬度计测定涂层的表面硬度及界面结合性能。结果表明,涂层的主要物相为颗粒状TiC和包裹在TiC周围的Ni基固溶体;涂层为多孔骨架结构;随着预热温度升高,涂层表面孔隙率降低,致密度、TiC晶粒尺寸和表面硬度值增大,涂层与基体之间元素扩散增强,冶金结合强度提高。     

激光熔覆SiC_p/Ni35覆层热熔损性能研究

通过激光熔覆工艺在H13钢表面制备了SiC_p/Ni35,Ni@SiC_p/Ni35和Cu@SiC_p/Ni35复合覆层。对3种激光熔覆层在700℃进行2h铝液静态热熔损试验,测量试样的熔损质量。采用SEM-EDS观察和分析熔覆层的组织和成分,分析并研究SiC_p/Ni35熔覆层在铝液中的腐蚀机理。结果表明,H13钢的熔损质量损失为熔覆层质量损失的16~23倍,各熔覆层熔损质量差别不大。熔覆层Al/Ni接触扩散偶新生相形核时间长,Al在熔覆层中扩散速度低导致熔覆层抵抗铝热熔损性能显著提高。     

SHS/PHIP法压铸模表面制备TiC/Ni功能梯度涂层研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层进行物相分析和微观组织观察,采用显微硬度测定和冲击试验对涂层性能进行检测。结果表明,涂层的主要物相为TiC和Ni基固溶体,原位生成的TiC颗粒细小且分布均匀,与Ni结合成紧密的TiC/Ni金属陶瓷结构。表面涂层显微硬度(HV_(0.05))为857.94,涂层与基体结合良好。     

氩弧熔覆TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层组织与性能研究

用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了采用氩弧熔覆技术制备的TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层的组织与性能.结果表明,氩弧熔覆的TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层主要由TiC、Ni3Si、γNi(Fe)过冷奥氏体相组成,TiC硬质颗粒和以TiC为核心原位生成的Ni3Si相弥散分布在镍基粘结相中.显微硬度和摩擦磨损实验表明,TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层平均显微硬度9.457 GPa,是基体平均显微硬度的4.78倍,在常温千滑动磨损条件下,TiC-Ni3Si/Ni基复合涂层磨损量约为同等摩擦磨损条件下Q235钢磨损量的11.84％.     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法,以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相,添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃,在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析,并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明,适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织,使涂层组织更加均匀,涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细,涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.     

Ni对钛合金表面稀土激光熔覆层中TiC生长的影响

利用同步送粉激光熔覆技术,在Ti811钛合金表面激光熔覆原位合成了TiC和TiB_2颗粒增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了熔覆层的显微组织和物相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。试验结果表明,激光熔覆涂层与基体呈冶金结合,涂层的物相主要由α-Ti、TiC、Ti_2Ni和TiB_2组成,其中TiC呈树枝晶状和花瓣状,TiB_2呈长条状。平衡状态下TiC以正八面体晶体结构存在,但熔体中存在的Ni元素会影响TiC平衡状态,使其最终呈现六边形形貌。稀土氧化物Y_2O_3的加入有利于促进晶粒细化,提高熔覆层组织均匀性及表面硬度。熔覆层的显微硬度显著提高,最高硬度为900HV0.5左右,约为基底硬度的2.25倍。     

激光合成TiC/Ni涂层裂纹控制技术

激光熔覆原位合成TiC/Ni涂层开裂严重.从熔覆层金相组织、物相组成、残余应力、宏观形貌和断口观察等角度分析裂纹形成的原因,提出了相应的裂纹控制措施.结果表明,激光合成TiC/Ni涂层裂纹主要是由于硬脆相及残余内应力导致的脆性冷裂纹.通过增大钛粉量,Ti元素与Ni60中的M23C6相发生置换反应:M23C6+Ti→M+TiC.通过加入镍粉或优化工艺参数,可以改善涂层组织,提高塑韧性,降低残余内应力,从而降低裂纹敏感性.     

激光熔覆MoS2/TiC/Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料,在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层.采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究,结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、Mo2C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成.用FALEX-6摩擦磨损实验机对MoS2/TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比,并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察.实验表明:MoS2/Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数,但磨损失重最大;MoS2/TiC/Ni复合涂层在载荷17.8N、转速200r/min条件下,磨损40分钟,其磨损失重仅为45钢的1/6.     

TiB_2硬质相增强50Co金属陶瓷粉末与耐磨损腐蚀涂层

将质量比为1∶1的TiB2硬质相和Co粘结相通过机械合金化球磨方式制备TiB2-50Co金属陶瓷复合粉末,将所获得的复合粉末通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备TiB2-50Co金属陶瓷涂层,研究不同球磨时间粉末颗粒的组织结构,采用XRD分析TiB2-50Co金属陶瓷粉末与涂层的物相,研究涂层组织结构、耐磨损和耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2硬质相与Co粘结相界面结合良好,当随着球磨时间的延长,Co粘结相塑变成长条形,复合粉末颗粒TiB2硬质相与Co粘结相呈层状结构。涂层组织较为致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相与粉末相同,主要为TiB2和Co两相;经过耐磨损实验发现,涂层具有良好的耐磨损性能。经过60 h熔融铝硅腐蚀后发现,涂层具有良好的耐熔融铝硅腐蚀性能。     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

激光熔覆TiC-WC增强NiCrMn合金涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCrMn-TiC/WC-La_2O_3硬质合金耐磨涂层。采用X衍射仪、扫描电镜、能谱仪分析了熔覆层的物相组成及显微组织。测试了涂层的显微硬度,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明:涂层主要由γ-(Ni,Fe)共晶化合物、未溶解的TiC和WC、原位生成的M_7C_3、TiC和(Ti,W)C、WC碳化物硬质相以及少量La_2O_3和Cr_3C_2组成。激光熔覆层的显微硬度大幅提高,显微硬度平均值为1172.74 HV,约为基体的3.48倍。熔覆层的摩擦系数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/4。磨损试验过程中在涂层表面生成的大量含氧粘附层出现在涂层表面,有利于提高涂层的耐磨性。     

热压合成铁基表面涂层的微观结构研究

采用真空热压法制备出铁基表面Ni3Al涂层、TiC/Ni3Al涂层及TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层,研究了不同涂层的微观结构及相组成,并用洛氏硬度计对涂层剖面进行了硬度测试。结果表明:TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层结合了Ni3Al涂层、TiC/Ni3Al涂层两者的优点。表层涂层的微观组织为TiC颗粒较为均匀的分布在Ni3Al基体上,组织纯净、致密,过渡层Ni3Al相与表层涂层及钢基体之间均为良好的冶金结合。TiC/Ni3Al-Ni3Al双层涂层既维持了TiC/Ni3Al涂层的高硬度,又实现了从表层至基体之间性能的梯度过度。     

激光熔覆MoS2／TiC／Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料，在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层。采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究，结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、M02C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成。用FALEX。6摩擦磨损实验机对MoS2／TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比，并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察。实验表明：MoS2／Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数，但磨损失重最大；MoS2／TiC／Ni复合涂层在载荷17．8N、转速200r／min条件下，磨损40分钟，其磨损失重仅为45钢的1／6。     

激光熔覆TiC增强铁基耐磨涂层组织结构的研究

采用钛铁和石墨作预置粉末,利用激光熔覆技术在碳钢基体上制备TiC增强铁基耐磨复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪对涂层物相组成和显微组织进行研究,并利用显微硬度计测试了涂层硬度。结果表明,TiC增强相通过熔池冶金反应原位生成,随着涂层中Ti、C原子比例的不同,涂层增强相含量和物相结构发生相应演变,所得TiC呈枝晶状和花瓣状均匀分布于涂层中。与被强化基体相比,熔覆层的硬度得到显著提高。     

氧气流量对TiB_2陶瓷相增强25Ni涂层组织与性能的影响

通过机械合金化球磨方式制备Ti B2硬质相和Co粘结相质量比为3:1的Ti B2-25Ni金属陶瓷复合粉末,采用超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备了3种不同氧气流量的Ti B2-25Ni涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射表征涂层的微观组织形貌和物相结构,采用显微硬度计测量涂层硬度值,并对涂层的抗热震性能、耐熔融铝硅腐蚀性能和耐磨粒磨损性能进行研究。结果表明,3种涂层组织致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相均为Ti B2和Ni;3种涂层的显微硬度值分别为(408±87)HV0.3、(513±90)HV0.3和(553±77)HV0.3;经过热震试验发现,氧气流量为462 L/min的试样具有最佳的抗热震性能;经过60 h熔融铝硅腐蚀试验发现,3种涂层试样均具有良好的耐腐蚀性,其中以氧气流量为462 L/min的试样最佳。在磨粒磨损试验中发现,氧气流量为462 L/min的涂层试样的耐磨性比基体提高近6倍。     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响

分别以TiC粉和Ti+C粉为原料,采用外加法和原位法制备了TiC/Ni激光熔覆涂层,分析了TiC生成方式对涂层物相组成、微观组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层的物相组成不受生成方式的影响;但Ti+C质量分数高于30%时,原位法涂层无法成型,而外加法可获得40%TiC的涂层。外加法涂层中TiC以原料TiC为主,少量溶解析出的结晶TiC;而原位法涂层中TiC全部为结晶析出,分布更加均匀,颗粒细小,枝晶数量增多。原位法涂层的平均硬度和耐磨性均优于相同TiC含量的外加法涂层;涂层中TiC含量(质量分数)由20%增至30%时,涂层硬度升高,耐磨性下降,生成方式引起的磨损性能差异由5%降至0.6%。     

等离子渗镀CrON复合涂层结构与抗铝液熔蚀性能（英文）

采用等离子渗氮/电弧离子镀复合方法在H13模具钢表面制备出CrON涂层,研究氧流量对CrON复合涂层结构及抗铝液熔蚀性能的影响。结果表明,随着氧流量的增加,所制备的涂层主要物相由氮化物向氧化物转变,在氧流量较低时主要呈现面心立方CrN结构,而在氧流量为200mL/min时制备的涂层形成典型的Cr_2O_3晶体相特征。掺入适量的氧,CrN涂层柱状晶生长受到抑制,涂层结构更加致密。涂层表面缺陷和粗糙度随着氧含量的增加而增大。CrON复合涂层在铝液中的失效形式是局部点蚀。由于形成致密的结构和良好的热稳定性,在氧流量为50 mL/min时制备的涂层具有优异的抗铝液熔蚀能力,而氧流量较高时表面生成致密的Cr_2O_3抗氧化层也有利于提高抗铝液熔蚀性能。     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。