超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr_3C_2-NiCr涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密,厚度约为340μm;涂层由Cr_3C_2硬质相、NiCr黏结相及少量Cr7C3相组成,组织致密,孔隙率为0.63%;Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90,0.75,涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2,涂层耐磨性能较好;Cr_3C_2-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

等离子喷涂Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层的摩擦学性能

等离子喷涂工艺作为一种表面强化方法,已广泛应用于耐磨、减摩、耐蚀和耐高温等功能涂层的制备.采用等离子喷涂技术,在Q235钢表面制备Cr3C2和Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层.对涂层的耐磨特性进行摩擦磨损实验研究,测定显微硬度,并分析涂层的微观结构和物相组成.结果表明,Cr3C2及Cr3C2/MoS2复合涂层的表面硬度平均提高近9倍;在室温干摩擦条件下,Cr3C2型喷涂层的抗磨性能比Q235基体有大幅度提高,加入一定量的MoS2即可维持Cr3C2型涂层的高硬度和抗磨损性能,又可有效降低摩擦因数.     

瓦楞辊表面等离子喷涂Cr2O3涂层性能研究

利用等离子喷涂技术在瓦楞辊材料42CrMo合金钢表面涂镀Cr2O3硬质涂层,以期提高材料表面耐磨性能.用显微硬度仪测试涂层的硬度,用MFT-4000型高速往复摩擦磨损试验机对涂层进行耐磨性能试验.并用扫描电镜(SEM)、X光衍射仪(XRD)分析了涂层的截面形貌和相结构.结果表明:等离子喷涂Cr2O3涂层后试样表面硬度达到HV1 184.1,试样表面摩擦因数减小,抗磨损性能大幅提高.     

超声深滚法提高电弧喷涂3Cr13涂层性能

利用超声深滚(Ultrasonic deeprolling,UDR)技术对钢基体电弧喷涂3Cr13涂层进行表面复合强化处理,旨在改善涂层的综合性能。采用扫描电镜、应力仪及球—盘式摩擦磨损试验机等设备检测和分析UDR工艺对该涂层孔隙率、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、摩擦学性能等的影响。结果表明,UDR工艺使该涂层的孔隙率从5.1%降为2.3%;表面粗糙度Ra由40μm以上降为2.4μm;表面残余压应力由8MPa提高到257MPa;涂层显微硬度提高约45%,涂层摩擦学性能得到了明显提高。且Bragg衍射峰明显宽化、左移、峰强增大,这表明涂层晶粒明显细化、晶格畸变,且形成晶向平行表面的板织构。同时分析和讨论UDR工艺对提高3Cr13涂层性能的影响机理。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2/MoS_2陶瓷减摩耐磨涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备Al2O3-TiO2陶瓷涂层,并用MoS2均匀填充涂层表面空隙,在TE66微磨粒磨损试验机上对涂层的摩擦学性能进行系统研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的表面形貌、元素构成、膜层厚度和磨斑形貌进行分析,并采用显微维氏硬度计和划痕试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试。结果表明:涂层与基体之间的结合强度良好,显微硬度高达HV1 457,磨损失重量仅为未涂层样品的1.29%,摩擦因数大幅度降低,存在轻微的疲劳磨损特征。     

爆炸喷涂Cr_3C_2/25NiCr涂层抗微动磨损性能的研究

研究爆炸喷涂Cr3C2 2 5NiCr涂层的抗微动磨损性能。结果表明 ,爆炸喷涂Cr3C2 2 5NiCr涂层的层间氧化物含量和孔隙率低 ,组织致密 ,结合强度高 ,涂层的抗接触疲劳性能得到有效改善 ,抗微动磨损能力比K417镍基合金和等离子喷涂层显著提高。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的高周疲劳损伤

采用超音速火焰喷涂方法在300 M钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层,对其和在300 M钢上的电镀铬层进行了高周疲劳试验,采用SEM及EDS等对经高周疲劳后的涂层开裂和剥落机理进行了研究。结果表明:经过2/3疲劳寿命周次的高周疲劳后,WC-10Co4Cr涂层出现多条平行周向裂纹,裂纹与载荷方向垂直,为正断;试样疲劳断裂后,WC-10Co4Cr涂层断口附近有剥落,随载荷的增加,剥落面积增大;而电镀铬层在试样断裂后表面裂纹也不十分明显,高载荷下断裂后有少许镀层剥落。     

爆炸喷涂Cr3C2／25NiCr涂层抗微动磨损性能的研究

研究爆炸喷涂Cr3C2/25NiCr涂层的抗微动磨损性能.结果表明,爆炸喷涂Cr3C2/25NiCr涂层的层间氧化物含量和孔隙率低,组织致密,结合强度高,涂层的抗接触疲劳性能得到有效改善,抗微动磨损能力比K417镍基合金和等离子喷涂层显著提高.     

高速电弧喷涂Al-Ni-Mm-Co涂层在脂润滑下的摩擦磨损性能

针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题,采用电弧喷涂分别在6061铝合金基体表面喷涂Al和Al-Ni-Mm-Co涂层,采用显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪分别对涂层硬度、涂层显微结构、涂层成分进行分析。采用球-盘式往复摩擦试验机考察涂层在脂润滑下的摩擦学性能,并对磨痕形貌和表面主要元素进行观察。结果表明,Al-Ni-Mm-Co涂层的减摩性和抗磨性能均优于6061铝合金和Al涂层,其优异的摩擦学性能归结为摩擦表面形成的Al2O3、NiO、CoO等氧化保护层,主要的磨损形式为疲劳磨损。     

基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。     

模具钢表面盐浴渗钛层的制备及性能研究

采用盐浴法在Cr12Mo V冷作模具钢表面进行渗钛处理,研究了不同温度和时间对渗层厚度的影响。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪和旋转摩擦试验仪分析了渗层的显微形貌、相结构、表断面硬度和耐磨性能。结果表明:通过配方优选,在适宜的渗入温度(1000℃)和时间(6h)下,可在模具钢表面形成致密、厚度约13μm的渗钛层,相组成主要为Ti C,渗层具有较高的表面硬度(约2789HV0.3)。室温干摩擦试验表明,与基体相比,相渗层试样的磨损量降低约17倍,平均摩擦系数为0.4054,仅为基体的70.6%,说明模具钢盐浴渗钛处理后具有较佳的耐磨减摩性能。     

Ni60-TiO_2-Al-B_4C-C合金激光熔覆涂层的组织及性能

以Ni60、TiO2、B4C、C、Al粉为原料,利用激光熔覆技术在45#号钢表面原位合成制备了TiC/TiB2增强的复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计对涂层组织进行测试分析。结果表明:复合涂层内部无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈冶金结合;其主要物相为Ni3(Al,Ti)、TiC、TiB2、(Fe,Cr)7C3和α-Fe;激光熔覆过程中原位合成的块状TiC和六边形状TiB2增强相弥散分布在复合涂层中,明显提高了熔覆层显微硬度;涂层显微硬度呈梯度分布,最大可达767Hv0.2,约为基材显微硬度的3倍。     

Cr3C2/镍基合金等离子堆焊层的组织及耐磨性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及磨损试验机等,研究了加入不同量的Cr3C2对等离子堆焊镍基合金堆焊层组织和耐磨性能的影响.结果表明:纯镍基合金堆焊层组织主要是由γ(Ni,Fe)、CrB和M7(C,B)3等物相构成,且存在着明显的成分偏析;加入Cr3C2以后,合金层中出现了Cr3C2相,且使堆焊层枝晶破碎,组织变细,成分偏析减弱直至消失;Cr3C2颗粒的加入,提高了堆焊层的磨粒磨损性能,且随其加入量的增加,耐磨性逐渐提高;当加入量达到30%时,耐磨性最好,随后耐磨性开始降低.     

颗粒致密度对WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

利用超声速火焰喷涂技术(High velocity oxygen fuel,HVOF)并采用两种不同颗粒致密度的WC- 10Co-4Cr合金粉末在300M钢表面制备涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备对两种涂层的微观组织结构及特性进行分析,重点研究碳化钨颗粒的沉积过程,并通过腐蚀电化学试验研究两种涂层的耐...     

NAK80模具钢表面激光熔覆钴基合金涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆方法在NAK80模具钢表面制备钴基合金熔覆层,用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的显微组织,通过干滑动摩擦试验研究了熔覆层的摩擦磨损性能,分析了其磨损机制,并用三维表面形貌仪观察磨损试样的表面形貌。结果表明:熔覆层的主要组成相为Cr23C6、Co3Mo2Si、MoC、FeCr和γ-Co;熔覆层由涂层与基体界面处的平面晶区、涂层中部的胞状树枝晶区和表层的网状等轴晶粒区组成;经激光熔覆处理后的NAK80模具钢表面硬度和耐磨性得到了显著改善,与NAK80模具钢相比,熔覆层表面的平均摩擦因数降低了约34%,比磨损率下降了约91.3%;熔覆层的磨损机制为粘着磨损和轻微的显微切削。     

自润滑Cr/C复合镀层钢球对轴承速度性能的影响

应用非平衡磁控溅射技术在6204轴承钢球表面制备出Cr/C复合镀层,用电子透射显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析镀层微观结构,对镀层钢球轴承和无镀层钢球轴承的速度性能和断油性能进行了试验。结果表明,Cr/C复合镀层有良好的显微结构,有大量的石墨存在。与无镀层钢球轴承相比,镀层钢球轴承有缓慢的温升、良好低振动性能和振动的平稳性能,特别是高速运转时,减振效果尤为明显,保证了轴承有优异的高速性能;镀层钢球轴承有良好的自润滑性能,极大提高轴承应急运行性能。     

Durability of plasma-sprayed Cr3C2-NiCr coatings under rolling contact conditions

The aim of this paper was to address the rolling contact fatigue (RCF) failure mechanisms of plasma-sprayed Cr3C2-NiCr coatings under different tribological conditions of contact stress. Weibull distribution plots of fatigue lives of the coated specimens at different contact stresses were obtained. The failure modes of coatings were identified on the basis of wore surface observations of the failed coatings. Results showed that the RCF failure modes can be classified into four main categories, i.e., surface abrasion, spalling, cohesive delamination, and interfacial delamination. The probabilities of the surface abrasion and spalling type failures were relatively high at low contact stress. When the coatings were subjected to abrasion and spalling type failures, the failure of the coating was depended on the microstrcture of the coating. The stress concentration near the micro-defects in the coating may be the may reason for the formation of spall. The coatings were prone to fail in delamination under higher contact stresses. However, the delamination of coating may be related to distribution of shear stress amplitude within coating. The location of maximum shear stress amplitude can be used as a key parameter to predict the initiation of subsurface cracks within coating in rolling contact.     

Cavitation resistance of Cr–N coatings deposited on austenitic stainless steel at various temperatures

Cr–N coatings were deposited on austenitic stainless steel, X6CrNiTi18-10, by means of the cathodic arc evaporation method at three substrate temperatures: 200 °C, 350 °C and 500 °C. All coatings were found to have a composition of Cr(N), CrN and Cr₂N. The substrate temperature was found to have an influence on the hardness and Young's modulus of the Cr–N coatings. The investigation of nanocrystalline Cr–N coatings resistance to cavitation was performed in a cavitation tunnel with a slot cavitator and tap water as the medium. The estimated cavitation resistance parameters of the coatings were the incubation period of damage and total mass loss. It was found that the optimal coating cavitation resistance was deposited at 500 °C. The incubation period for the 500 °C deposition coating was the same as that of the uncoated X6CrNiTi18-10 steel, but the total mass loss was significantly lower than on the uncoated specimen. The scanning electron microscope analysis indicated that the damage process of the Cr–N coating mainly originates from the plastic deformation of the steel substrate–hard coating system, which appears by “micro-folding” of the surface. An increase of tensile stresses at the top of micro-folds initiates micro-cracks and delamination of Cr–N coating. The results of the investigation and the analysis indicate that the factors mainly responsible for cavitation resistance of the steel substrate/hard coating system are resistant to plastic deformation of the total system and coating adhesion.     

稀土Y_2O_3对激光熔覆Al/Fe基合金涂层的影响

采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备了Al/Fe基合金涂层。通过Olympus金相显微镜、SEM、EDS和显微硬度测试研究了稀土Y2O3的添加对熔覆层组织结构和显微硬度的影响。结果表明:稀土Y2O3的添加,加剧了激光熔覆过程中的铝热反应,提高熔覆层凝固温度,增大熔覆层及结合区白亮带的厚度。通过与合金元素的交互作用改变了熔覆层中合金元素的分布,使合金元素含量自结合区至熔覆层表层呈增加趋势,细化了晶粒,提高熔覆层整体硬度。同时Y2O3在熔覆过程中可部分代替C的还原作用,减少C的损失,并使C和Cr大量富集于熔覆层表层,极大地提高熔覆层表层硬度。