TA1纯钛表面镍基喷焊层的组织和磨损性能

利用等离子喷焊技术在TA1纯钛表面制备了镍基耐磨喷焊层,研究了喷焊层结构、显微组织和显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:喷焊层由过渡层和强化层组成,焊层与基体间形成了基于原子扩散的冶金结合界面及以树枝晶为主的过渡层。喷焊层的组织主要由γ-Ni固溶体,γ-Ni(Ti)固溶体以及TiC、Cr_7C_3、Ni_3B和TiB_2等硬质相组成。强化层为韧Ni基体+硬质相耐磨组织,硬度(HV_(0.5))在8300~9070 MPa之间,较基体高出7000 MPa。喷焊层主要合金元素的扩散、显微组织变化及显微硬度沿层深方向的分布具有连续性和渐变性。与基材TA1对比试验表明,喷焊镍基合金后摩擦系数降低,耐磨性明显提高,喷焊层磨损面呈轻微的磨粒磨损特征。     

热喷涂工艺对Ni-Cr-Mo合金涂层元素扩散及耐蚀性能的影响

采用氧-乙炔火焰喷焊和等离子喷焊两种热喷涂工艺研究了不同工艺条件下喷焊层在80%硫酸、10%盐酸和饱和氯化铁溶液中耐腐蚀性能,并结合扫描电镜及能谱分析技术,对喷焊层与基体界面元素扩散进行了分析。结果表明:等离子喷焊层表面孔隙率低,表面缺陷少,涂层的致密性好,元素分布均匀,且Ni-Cr-Mo自熔性耐蚀合金涂层中主要元素Ni、Cr和Mo易于向基体内扩散。等离子喷焊涂层在还原性腐蚀介质和氧化性腐蚀介质中的耐蚀性能均优于氧-乙炔火焰喷焊涂层。     

镍基自熔性合金喷焊涂层的组织与性能研究

用两种镍基自熔性合金粉末,采用火焰喷焊技术在STB A22钢管基体表面制备了两种喷焊层,利用光学显微镜和扫描电镜观察了镍基合金喷焊钢管的表面形貌和喷焊层的断面组织,测定了喷焊层与基体之间的结合强度,利用扫描电镜和能谱仪测定了喷焊层与基体的界面组织以及成分分布,研究了喷焊层的成分分布、组织与性能.结果表明,镍基喷焊层与钢管基体形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了采用火焰喷焊技术得到的涂层与基体之间具有较高的结合强度.     

表面喷焊处理对铸铁表面组织和性能的影响

利用镍基自熔合金粉末,采用氧乙炔火焰喷焊技术在灰铸铁HT200基体表面制备喷焊层,研究了喷焊层的成分分布、组织与性能。结果表明,镍基喷焊层与铸铁基体形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了采用火焰喷焊技术得到的涂层与基体之间具有较高的结合强度。     

热扩散对高铝青铜等离子喷焊层组织及摩擦性能的影响

在不同温度下对45号钢基材上制备的高铝青铜等离子喷焊层进行热扩散处理,研究喷焊层与基体之间元素扩散对喷焊层组织及摩擦性能的影响。采用OM、XRD、SEM、EDS分析喷焊层表面、界面组织结构及Fe、Al元素界面扩散;采用拉伸法测定喷焊层结合强度;采用销-盘式摩擦磨损试验机测试喷焊层摩擦磨损性能。结果表明:热扩散处理使喷焊层组织成分偏析情况得到改善;喷焊层的冶金结合带变宽,产生明显的元素扩散现象,在650℃热扩散处理之后喷焊层结合强度达448.93 MPa;480℃热扩散处理后的喷焊层摩擦性能最稳定、磨损量最低,硬、软质相形态分布及Fe元素含量两种摩擦性能影响因素达到有机结合,获得最佳的耐磨减摩性能;喷焊层经热扩散处理后磨损机制均为以磨粒磨损为主,局部存在粘着磨损及疲劳磨损。     

液压支架活塞杆表面喷焊组织性能研究

通过SEM、XRD、EDS及硬度计等手段,研究了液压支架活塞杆镍基自熔性合金粉末火焰喷焊层的组织、表面硬度、喷焊层维氏硬度分布及耐煤水腐蚀性能。结果表明,喷焊层孔隙率较低,组织致密,分布均匀。喷焊层与基材形成了冶金结合区,存在明显合金元素扩散。喷焊层能较好地抵抗煤水的腐蚀,对活塞杆形成了保护。     

喷焊材料对OCr13Ni4Mo钢表面强化的影响

选用自熔合金粉末Ni60和Ni25B,采用氧－乙炔喷焊技术对0Cr13N4M钢的表面进行强化处理,并对喷焊层的组织、结合强度、硬度及耐磨性进行了研究,结果表明：两种粉末的喷焊层均与基体0Cr13Ni4Mo钢有良好的结合强度;喷焊层的硬度、抗磨损性均高于基体。     

元素扩散对高铝青铜喷焊层显微组织及摩擦性能的影响

采用等离子喷焊技术在d100 mm×30 mm 45号钢圆柱基体上制备厚度为5 mm的高铝青铜喷焊层,将制备的喷焊工件在距基体底部分别为32、33和34 mm处进行水平切割,切割后留在基体上的喷焊层厚度分别为2、3和4 mm。在室温条件下,研究喷焊层中元素扩散对其组织、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随分隔层位置从基体到喷焊层纵深方向距离的增加,Fe元素扩散作用减弱;靠近基体的喷焊层中Fe元素含量较多,富Fe的k相含量多,且呈点状或球状团聚在一起,喷焊层与铁基对摩件的组织相容性增加,在摩擦过程试样易与对摩件黏着;喷焊层硬度虽高,但磨损率较高;靠近喷焊层表面的喷焊层中Fe元素含量最低,k相相貌由粗大树枝状向细小树枝状和粒状组织转变,摩擦因数和磨损率均有所降低,黏着磨损受到抑制,主要磨损机理为磨粒磨损。     

WC增强镍基复合喷焊层的组织与磨粒磨损性能研究

采用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和透射电镜技术分析了氧乙炔火焰喷焊WC增强镍基自熔性合金复合涂层的组织结构,并采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机对该涂层与等离子喷涂NiCr/Cr3C2涂层的磨损性能进行了实验比较.结果表明,复合喷焊层内形成了γ-Ni固溶体基体,其中弥散分布着大量细小的碳化物硬质相Cr3C2、B4C、Cr7C3、Cr23C6等.WC颗粒仅在边缘处发生部分溶解,与涂层基体形成了冶金结合,周围生成针状的碳化铬枝晶.该组织决定了喷焊层基体具有较高的硬度,WC增强颗粒与基体之间具有很高的结合强度.复合喷焊层具有很好的耐磨粒磨损性能,其磨损失重量仅为NiCr/Cr3C2涂层的57%.     

高Cr铁素体耐热钢与奥氏体耐热钢的异种材料扩散连接接头组织演变及力学性能

开展了高Cr铁素体耐热钢与TP347H奥氏体耐热钢的异种材料真空扩散连接实验,研究了扩散连接时间及焊后热处理工艺对扩散影响区组织演变和力学性能的影响。结果表明,随着扩散连接时间的延长,界面结合率逐渐增加。变形储存能差异与位错滑移的相互作用下,在扩散连接界面处发生动态再结晶形成了细小晶粒,最终演化成锯齿状的界面结合形态。扩散连接区晶界与晶粒内部析出细小弥散的MX、M23C6相。焊后热处理之后扩散连接区的晶粒进一步细化,位错相对稳定化,位错密度减少,小角度晶界增多,元素扩散更加充分。对获得的扩散连接试样进行不同温度的拉伸实验,断裂位置均位于基体中,说明获得了高质量的异种材料扩散连接接头。     

电热定向爆炸制备高速钢涂层的试验研究

采用电热爆炸定向喷涂工艺在45钢基体上制备W6Mo5Cr4V2(M2)高速钢涂层。借助扫描电镜、显微硬度计分别对涂层显微组织、孔隙率、涂层基体界面结合以及涂层的硬度进行了测试。结果表明，电热爆炸定向喷涂制备的涂层组织晶粒明显细化，涂层孔隙率低；涂层与基体界面为冶金结合，且结合良好，存在一个熔合区；涂层硬度均明显高于W6MoSCr4V2喷涂材料原始硬度，最高达到954HV。     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

Microstructure and bonding strength of Ni-based alloy coating

Glass molding dies often fail due to wear, oxidation and crack under the service condition of the melting glass above 1100℃ , existence of thermal shock or sliding contact friction. A repeated phase transformation may occur because the surface temperature of the die cavity exceeds eutectoid temperature during the service once the die is in contact with the hot glass. This, in turn, results in cracking on the die cavity surface, and finally, the service life of the die will be reduced[1]. Aust…     

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。     

45钢表面Ni20合金激光熔覆层的组织及抗高温氧化性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,研究了涂层的相组成、组织结构及抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征,且晶粒生长方向垂直于界面,主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金熔覆层在高温氧化时形成了致密的氧化膜,因而提高了基体材料的抗高温氧化性能。     

低合金钢表面Fe基B4C耐磨涂层组织与性能

目的在低合金结构钢表面制备一层高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,并研究熔覆层的微观结构及性能。方法利用等离子熔敷技术,在16Mn钢基体上熔敷Fe58合金粉与B_4C陶瓷粉的混合粉末。结果在16Mn钢表面成功制备了高硬度、高耐磨的铁基陶瓷颗粒增强层,陶瓷颗粒增强层致密、均匀、无气孔、无裂纹,且与基体结合良好。XRD及SEM结果表明,熔覆层生成了细小、均匀的碳、硼化物增强相,熔覆层与基体的相容性好,界面呈冶金结合,熔覆层的增强相主要有Fe2B、FeB、Cr7BC4、Cr7C3及B_4C相,Fe与B的化合物Fe2B、FeB呈链状沿晶界分布在(Fe,Ni)固溶体上,并与(Fe,Ni)固溶体在晶界形成网状结构。铬的碳、硼化物Cr7BC4和Cr7C3及未完全反应的B_4C陶瓷相,则呈不规则块状和点状在晶内弥散分布。熔覆层断面的显微硬度及表面磨粒磨损测试结果表明,熔覆层断面的显微硬度分布均匀,平均硬度可达11.9GPa,是16Mn钢基体的7.95倍,耐磨粒磨损性能是基体的7倍以上。结论晶内弥散分布的B_4C、Cr7BC4和Cr7C3硬质相与晶界成链状分布的Fe2B、FeB共同作用,使熔覆层的硬度、耐磨性明显提高。     

氧乙炔喷焊NiCrBSi-WC涂层激光改性组织及性能影响

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni2.9Cr0.7Fe0.36、FeNi3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr3C2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到909HV,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni3B、Ni2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近一倍。