WC-氧化石墨烯/Ni复合熔覆层的制备及形成机制

采用真空熔覆技术制备了WC-氧化石墨烯(GO)/Ni复合熔覆层,运用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪观察并分析在不同温度下熔覆层内显微形貌的变化与物相组成。结果表明:在ZG45表面制备了组织致密、与基体形成良好冶金熔合的WC-GO/Ni复合熔覆层;熔覆层的微观结构组成从表面至基体依次是约1.5 mm厚的复合层、360 μm左右的过渡层、50 μm左右的扩散熔合层和100 μm左右的扩散影响层,其主要组成相有Cr₇C₃、FeNi₃、WC、Cr₂₃C₆、Ni₃Si、C、Fe₇W₆、γ-Ni固溶体等,FeNi₃、Fe₇W₆分散在冶金熔合带,扩散影响区主要组织为珠光体;复合区的物相尺寸小于界面区的物相尺寸,熔覆层形成过程中复合区的金属颗粒变化先于界面区,凝固时熔化不完全的颗粒表面长出团簇物(Cr₇C₃/Cr₂₃C₆),随着保温长大逐渐变成针状物镶嵌在Ni基固溶体中。      

45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni +WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明：在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20 μm厚的扩散熔合区以及250 μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr₇C₃、Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、Cr₂₃C₆、Ni₃Fe、Ni₃Si、Ni₃B、W₂C以及C等;真空熔覆过程包括：镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。     

铜基表面复合材料的组织与弯曲变形

研究了铜合金表面镍基渗层的显微组织和铜基表面渗层的弯曲行为,结果表明：渗层包括表面烧结层、冶金熔合层和扩散固溶层,表面烧结层主要由镍基固溶体、CrB以及Cr3Ni2组成,冶金熔合层主要有镍基固溶体、CrB组成,扩散固溶层主要有镍基和铜基固溶体组成．在弯曲实验中,渗层分别位于试样的上部和下部,与基体的应力-应变曲线相比,表面带有渗层的试样的应力曲线上分别出现了屈服点和应力峰值,在相同应变条件下其弯曲强度分别比基体提高76％和32．9％,渗层的破坏为表面压溃剥离或产生裂纹,其破坏均发生在表面烧结层．     

钛板表面激光熔覆锆基合金涂层的组织结构

利用激光熔覆技术在Ti板上制备了非晶复合涂层,利用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜和透射电子显微镜对熔覆层和结合区的组织结构进行了表征。研究发现,熔覆层组织主要由非晶、Zr的金属间化合物、氧化物及局部纳米晶组成。基体与熔覆层结合区由Ti的柱状晶和α(Ti/Zr)固溶体所构成,保证了基体与熔覆层之间有良好的冶金结合。     

α—Ti—低碳钢爆炸复合结合层的组织

借助透射电镜研究了ＴＳ２－Ａ３爆炸复合界面结合层的微观结构,结果表明：该层的“冶金结合”是通过局部熔化和扩散共同作用实现的,宽约为几十微米,由宽度在１００ｎｍ内变化的;由熔区和非熔区组成的界面层及Ａ３侧的热影响区,以显微带为特性的形变区,以及ＴＡ２侧的绝热剪切带组成。     

激光表面熔覆Fe 基、Ni基和Co基合金涂层的显微结构

对 Fe 基、Ni 基和 Co 基涂层合金激光熔覆层的显微组织进行了研究。实验表明:Fe 基熔覆层内形成了长周期结构的层片状 Cr_7C_3、孪晶和位错;Ni 基熔覆层内存在着大量位错和 Ni_3Si相;Co 基熔覆层中形成了大量的层错。     

Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

7075铝合金熔覆层的搅拌摩擦加工研究

7系超硬铝合金广泛应用于航空航天以及汽车等领域,钨极惰性气体保护(tungsten inert-gas, TIG)电弧焊可用于构件的修复,但熔焊缺陷以及专用丝材的缺乏使得熔覆层的强度不足。采用ER5356铝合金焊丝对7075-T6合金进行熔覆修补,并对TIG熔覆层进行搅拌摩擦加工(friction stir processing, FSP),以期改进熔覆层力学性能。固定TIG焊工艺参数和搅拌头行进速度,研究了搅拌头转速对熔覆层组织、力学性能以及断裂行为的影响,结果表明：TIG熔覆区由粗大的树枝晶组成,FSP消除了熔覆区的宏观缺陷,显著细化晶粒并减小了搅拌区与母材的成分差异。TIG熔覆试样拉伸断口位于硬度和强度最低的熔覆区中心。FSP显著提高了熔覆层的硬度和强度,拉伸断口位于前进侧的热机械影响区。随转速增大,搅拌区平均晶粒尺寸降低,热机械影响区和搅拌区的强度提高而塑性降低。     

Ni60A+20WC于水刀喷嘴耐磨层的应用工艺

采用高频感应熔覆技术以提高高压水刀喷嘴的耐磨性能,本实验选用304不锈钢板作为基体材料,Ni60A+20%WC合金粉末作为熔覆层材料;分别采用高频感应加热设备、电火花成型机和小孔机对试件进行加热、熔覆并加工到规定尺寸.采用扫描电子显微镜观察试件的微观组织,发现涂层和基体之间产生了扩散层;采用X射线衍射仪分析涂层相结构,涂层中存在的强化相有WC、Fe_3Ni_2、W2C、Cr_3C_2、Cr_2Ni_3等;摩擦学性能测试实验表明涂层材料大大提高了水刀喷嘴的耐磨性;显微硬度实验表明WC极大地提高了涂层的硬度,其平均值约为1 000 HV0.1,基体约为190 HV0.1.在水刀喷嘴内孔成功制备了WC增强Ni基熔覆层,该熔覆层光滑平整,表面无明显缺陷,与基体实现冶金结合,性能优异.     

电弧熔覆韧-硬复合层工艺及性能研究

目的 为增强Q960E钢表面的使用性能、减少裂纹的产生,设计并制备了一种韧-硬复合梯度过渡熔覆层。方法 通过实验比对,选出了适合的过渡层与高硬层熔覆材料。首先选择XY-26F-104合金粉末作为熔覆材料,用TIG焊将材料熔覆在基板上作为过渡层,其次采用CO2气体保护焊在过渡层上熔覆YD557堆焊焊丝获得高硬层。通过优化熔覆工艺得到无裂纹、无气孔、成形良好的熔覆层。对获得的梯度过渡熔覆层进行组织分析、硬度和冲击韧性等测试。结果 基体-过渡层-高硬层两两之间产生了良好的冶金结合,熔覆层中无明显缺陷产生。微观形貌分析结果表明,在过渡层中有胞状晶与胞状枝晶产生,高硬层主要由板条马氏体组成。硬度测试结果表明,基体硬度为350HV,高硬层的平均硬度为620HV,过渡层平均硬度为480HV,过渡层硬度处于高硬层硬度与基板硬度之间,各部分硬度的梯度分布既提高了复合板的耐磨性,又增强了复合板的韧性。在冲击性能测试中,基体的平均冲击吸收功为34 J,复合板的平均冲击吸收功为68.48 J,为基体的2.5倍。在摩擦磨损实验中,基材的磨损质量为15.1 mg,而熔覆层的磨损质量仅为4.2 mg,基体的磨损质量为熔覆层的3.59倍;熔覆层平均摩擦因数为0.398 7,相较于基材的降低了0.072 8;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损,基材的磨损机制为黏着磨损。结论 设计的复合梯度熔覆层既能提高表面的使用性能,又能增强熔覆层的韧性,减少裂纹的产生。     

微束等离子多层熔覆NiCrBSi的试验研究

为了在降低熔覆层裂纹敏感性的同时获得低稀释率熔覆层,用微束等离子弧热源在低碳钢圆管表面熔覆12层NiCrBSi,成形后利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对多层熔覆的熔覆层的微观组织、元素分布及相组成进行了分析.结果表明,采用微束等离子弧熔覆得到的多层熔覆主要由γ-Ni,Ni3B,Cr21.34Fe1.66C6和Cr2B3相组成,其中的强化相弥散分布;无气孔和裂纹,层与层间结合致密,分层未见明显;焊缝组织均匀,晶粒细小,稀释率低,热影响区很小.     

Wear Resistance of Deposited Layer Using Nickel-Based Composite Powders by Plasma-Arc Surfacing

Nickel-based composite alloy powders were deposited on the surface of Q235 steel by plasma-arc surfacing in this work. Optimal proportions of elements intensifying the composite powders were ascertained by orthogonal design of three factors and three levels and orthogonal polynomial regression analysis , which Cr , Mn , W were 10% ,4% and 7 % respectively.Phase and structure of deposited materials were characterized by optical microscope and X- ray diffraction. Hardness tests and wear resistance tests were carried out to determine the performance of the deposited layers. The results show that the microstructure of deposited layers of composite powders mainly consist of γ-( Ni, Fe ) , γ- Ni, WC, W2 C, Mn31Si12, Cr23 C6,Cr7 C3, Cr, NiB, Ni2B etc. Wear resistance and hardness of the surface increased evidently.     

放电等离子烧结Ni60_WC涂层的显微组织与性能

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备了Ni60_WC涂层,并分析和研究了Ni60_WC涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能。结果表明,Ni60_WC涂层主要由WC、FeW3C、Cr23C6、Ni3Fe等相组成;涂层平均硬度为968.5HV0.3,过渡层硬度在968.5~225.2HV0.3呈梯度分布,宽度约为0.25mm,涂层与基体属于冶金结合;在磨粒磨损条件下涂层体积磨损率为2.31×10-2cm3。     

复合电沉积法制备Ni-P-W-WC镀层及性能研究

运用电沉积法制备Ni-P-W-WC复合镀层,着重研究了制备工艺和镀层性能.以镀层中碳化钨含量、镀速和镀层外观为指标,探讨了电流密度、电沉积时间、镀液中WC含量、镀液中钨酸钠含量、镀液pH等因素影响规律,确定了复合镀层的最佳工艺条件为:以Ni为阳极、电沉积时间为40 min、镀液中WC含量为14 g/L、镀液中钨酸钠含量为120 g/L、镀液pH为4.0、电流密度是4A/dm2.并用扫描电镜、X-衍射分析仪、阳极极化曲线等手段表征了复合镀层的形貌、结构、耐蚀性、抗氧化性等性能,结果表明,与Ni-P-W复合镀层相比,Ni-P-W-WC复合镀层有良好的综合性能.     

稀土对真空熔覆Ni基/WC涂层组织结构的影响

以往对稀土Ce La影响真空熔覆Ni基/WC涂层的探讨较少.采用真空熔覆的方法在45钢上获得添加有稀土的Ni基/WC复合涂层,借助X射线衍射、SEM及EDX研究了涂层的显微组织、化学成分和相结构.结果表明:稀土的加入改善了真空熔覆Ni基/WC复合涂层的组织,消除了针状相,使组织更加均匀致密;稀土还降低了Ni基/WC涂层各组成相中Fe元素的含量,减缓了Fe原子对Ni基合金涂层的"稀释"作用;稀土还使真空熔覆Ni基/WC涂层的(Ni,Fe)固溶体基体部分转变成了(Ni,Cr,Fe)固溶体基体,并析出了新的第二相NiB.     

钢结硬质合金/中铬钢复合材料的磨料磨损性能

为了解决严苛工况下的磨损问题,利用WC颗粒和中珞钢粉末,采用热压烧结法制备了局域化增强的钢结硬质合金/中珞钢复合材料,观察分析了复合材料界面,研究了试验载荷对复合材料相对耐磨性的影响规律及其磨损机理。结果表明:采用热压烧结法制备的局域化增强复合材料界面结合良好,增强区域组织致密,WC颗粒分布均匀;复合材料的耐磨性远高于中珞钢的,且其相对耐磨性随着试验载荷的增加而增大;在较高试验载荷下,复合材料的耐磨性优势更为显著,加载30 N时复合材料的相对耐磨性达到中鎔钢的3.7倍;在磨损过程中,凸出磨损面的增强区域对基体区域的有效保护作用和基体区域对增强区域的有效支撑作用,两者相互配合是复合材料具有优异耐磨性的主要原因;复合材料的磨损失效机理主要是显微切削和多次塑变疲劳断裂。     

烧结温度对WZV材料力学性能和显微结构的影响

为了开发一种新型刀具材料,以WC、ZrO2和VC为原料,利用热压烧结工艺,分别在1500、1550、1600℃和1650℃烧结温度下制备了4种相同成分的WC/ZrO2/VC(WZV)复合材料.分析了烧结温度与刀具材料相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性之间的关系,研究了烧结温度对刀具材料力学性能和显微结构的影响,确定了该材料合理的烧结温度为1550℃.试验结果表明,ZrO2质量分数为10%的WZV复合粉末经过48 h的高能球磨,在1550℃、30 MPa的热压烧结条件下,可获得相对密度为99.2%,维氏硬度为17.6 GPa,抗弯强度为786 MPa,断裂韧性为11.51 MPa.m1/2的优异性能.此外,通过对材料显微结构和断裂方式的分析,发现烧结温度对材料的断裂方式具有重要影响.     

MoSi2-SiC 抗氧化涂层对碳/碳复合材料弯曲性能的影响

在C/C 复合材料表面制备了MoSi₂-SiC 抗氧化涂层, 分析了涂层工艺对C/C 复合材料组织的影响, 测试了材料的室温弯曲力学性能。结果表明, 该工艺在C/C 复合材料表面生成抗氧化涂层的同时, 基材内部的层间和纤维束界面, 以及孔隙周围也被硅化。C/C 复合材料经涂层工艺处理后, 弯曲断裂行为发生改变, 弯曲强度明显升高,塑性有一定程度的降低。      

Microstructure of Nanostructured WC-Co Coating Prepared by Thermal Spraying

Nanostructured WC-Co coatings were produced with Atmospheric Plasma Spraying (APS) and Low Pressure Plasma Spraying (LPPS). Microstructure characteristics and phase compositions of the coatings were studied by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) respectively. The microstructure compositions were analyzed with EDS. During APS deposition the existence of oxygen causes the decarburization of the coating, and the coating was composed of melted area and the WC/12Co powder. Besides WC phase, there was W2C phase. However in the coating deposited by LPPS the content of oxygen was so low that there were a limit degradation of the WC/12Co powder. The coatings were made up of compact block and loosen porosity area. There were large quantities of nanostructure WC grains and a small quantity of microstructure WC grains presented in the coating. Besides WC phase, a little W2C and WC1-x or Co6W6C phases occured. Consideration of the characteristics of the highly porous, spherical-shell morphology of nano-WC/12Co power, heterogeneous melting and localized superheating of the power were two main factors which caused the microstructure and phase composition of nano-WC-Co coatings.