Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能

采用超音速火焰(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备WC-10Co-4Cr涂层。利用透射电子显微电镜、扫描电子显微电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:采用HVOF喷涂技术制备的WC-10Co-4Cr涂层结构致密,与基体结合良好,孔隙率为0.67%。涂层中的物相以WC为主,此外还含有少量W2C相和非晶相。涂层的平均显微硬度为1230HV0.3。WC-10Co-4Cr涂层具有良好的耐摩擦磨损性能,累计磨损量(14.4mg)仅为Cr12MoV冷作模具钢的2/5。磨粒磨损为WC-10Co-4Cr涂层的主要磨损机制。     

CeO2改性多尺度WC-CoCr涂层组织结构及空蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术，制备多尺度WC-10Co4Cr涂层和纳米CeO₂改性涂层。研究添加纳米CeO₂对多尺度WC-10Co4Cr涂层组织结构、力学性能的影响。并采用超声振动空蚀装置研究淡水介质中涂层的空蚀行为和机理。研究表明，改性涂层和未改性涂层物相均主要由WC相和非晶CoCr组成，没有产生明显的脱碳相。纳米CeO₂改性多尺度WC-10Co4Cr涂层具有更低孔隙率(0.25%),但涂层显微硬度(1 134 HV_0.3)只有多尺度WC-10Co4Cr涂层的83%。同时其开裂韧性(5.27 MPa·m^1/2)相对于多尺度WC-10Co4Cr涂层降低了4%。纳米CeO₂的添加削弱了涂层在淡水介质的抗空蚀性能，其抗空蚀性能只达到多尺度WC-10Co4Cr涂层的61%。纳米CeO₂的添加降低了多尺度WC-10Co4Cr涂层的孔隙率，但同时削弱了涂层的力学性能，由此降低了涂层的抗空蚀性能。     

40Cr钢表面涂敷层的磨损和腐蚀磨损研究

用掺有 10 %(w)CeO2 粉末的及未掺的KF 2 0 1铁基高强度耐磨合金粉末 ,对淬火态 40Cr钢材表面进行喷涂、喷熔和激光涂敷等表面处理 ,考察了用这 3种工艺制作的 6种涂层的显微组织、硬度分布、无润滑磨损和腐蚀磨损。结果表明 ,涂层的磨损抗力和腐蚀磨损抗力都比 40Cr钢基底的大为提高。激光涂敷层的磨损抗力达到淬火态 40Cr钢基底的 5倍以上 ,在 5 %盐水 +石英砂内进行腐蚀磨损试验 ,激光涂敷层的腐蚀磨损抗力达到 40Cr钢基底的 2倍以上。在KF 2 0 1粉末中掺入CeO2 ,Ce能使涂层组织细化 ,涂层磨损抗力与腐蚀磨损抗力得到进一步的提高。     

Ti811合金表面激光熔覆Ti2Ni+TiC+Al2O3+CrxSy复合涂层的组织和性能

以TC4+Ni45+Al₂O₃+MoS₂+Y₂O₃混合粉末为熔覆材料,采用同轴送粉技术在Ti811合金表面进行激光熔覆制备复合涂层,使用SEM、EDS和XRD等手段分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ti811合金中的Ni和C分别与Ti发生反应,原位生成金属间化合物Ti₂Ni和硬质增强相TiC;MoS₂分解后S与Cr发生硫化反应生成了软质润滑相Cr_xS_y。网状形态的Ti₂Ni、近球状和枝晶形态的TiC以及点状的Al₂O₃,均匀分布在熔覆层中。硬质相强化和软质相润滑的共同作用,使激光熔覆层具有较高的显微硬度和较优良的耐磨性能。激光功率为900 W的熔覆层其平均显微硬度值达1303.5HV_0.5,其耐磨性能最佳。     

超音频感应熔覆钴基涂层的组织与摩擦磨损性能

为提高45钢的摩擦磨损性能,采用超音频感应熔覆技术在45钢基体上制备Co基合金涂层,研究涂层的微观组织形貌、物相组成、显微硬度以及摩擦磨损性能.结果 表明:Co基合金涂层与基体冶金结合,涂层内无孔洞、裂纹等缺陷;涂层物相组成复杂,主要由γ-Co、γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr7C3、Co7W6以及金属间化合物Co3Fe7和FeNi3组成;钴基合金涂层的显微硬度约为573.1 HV0.2N,是基体45钢(215.0 HV0.2N)的2.67倍;在室温干摩擦条件下,钴基合金涂层的摩擦磨损性能优于45钢基体,其磨损形式为轻微的磨粒磨损和黏着磨损.     

等离子喷涂NiCrMo-NiCrBSi合金减摩涂层的摩擦磨损性能

内燃机在工作时活塞环与缸套发生摩擦,将造成能量损失与缸体的磨损损伤。针对缸套与活塞环的摩擦磨损问题,采用复合材料理论设计了成分为NiCrMo-30%NiCrBSi的复合减摩涂层。利用大气等离子喷涂技术,采用NiCrMo-NiCrBSi混合粉末制备了减摩涂层,研究了该涂层的断面组织、硬度及其在模拟缸套-活塞环摩擦磨损条件下的摩擦磨损行为。试验结果表明,采用混合粉末喷涂,可以获得结合良好、硬度适中(564 HV_{3 N})的复合涂层。在干摩擦磨损条件下,NiCrMo-NiCrBSi复合涂层表现出优异的综合耐磨损性能,涂层自身与对磨件(销)的磨损量都较小,且表面可生成MoO₂,降低摩擦系数;在油润滑磨损条件下,由于表面生成MoS₂,摩擦系数显著降低(稳定后约为0.1),复合涂层与摩擦副的磨损几乎可以忽略。     

Si3N4对碳/碳复合材料表面SiC涂层耐磨性的影响

为了提高碳/碳复合材料表面SiC涂层的耐磨性,采用包埋法和氮化处理制备SiC/Si₃N₄涂层。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）及摩擦磨损试验,分别评价SiC涂层与SiC/Si₃N₄涂层的表面形貌、物相组成、磨损形貌及摩擦磨损性能,并研究涂层显微组织结构与磨损机理之间的联系。结果表明：SiC/Si₃N₄涂层由Si₃N₄相、SiC相和C相组成,涂层平整且致密;SiC/Si₃N₄涂层的摩擦系数低于0.05且更稳定;SiC涂层高摩擦系数值的主要磨损机制是黏着磨损和磨料磨损;SiC/Si₃N₄涂层中形成了一层较薄的润滑膜,并在摩擦磨损的后续阶段降低摩擦系数。Si₃N₄相的引入可以有效改善SiC涂层的表面结构,使得SiC涂层摩擦系数更小且更稳定,从而提高...     

Cr12MoV钢表面激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层及摩擦磨损性能研究

为了实现损伤Cr12MoV钢激光再制造,采用激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层。利用着色探伤剂、硬度计、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和摩擦磨损仪对所制备Ni60合金涂层的表面开裂、硬度、金相组织进行分析,并用摩擦磨损试验机对比研究了Ni60合金涂层和Cr12MoV钢的摩擦磨损性能。结果表明,当Ni60合金涂层长度L≤9 mm时,涂层表面无开裂;当Ni60合金涂层长度L>9 mm时,开裂区出现在母材邻近区,且随着涂层长度增大,开裂区也出现在涂层表面。要抑制激光熔覆过程中Ni60合金近母材区开裂,关键在于减少热输入对母材区的作用时间。最后,通过优选表面硬度相近的Ni60合金涂层和Cr12MoV钢进行摩擦磨损性能测试,发现两者的摩擦系数与耐磨性能相近,可望为损伤Cr12MoV钢激光再制造提供参考。     

激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi₂增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi₂的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：MoSi₂的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi₂含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi₂的含量为40%时,MoSi₂/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455HV_0.2,磨损率为6.9×10^-5 mm³/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr₅Si₃、MoSi₂、Mo₅     

CoCuFeNiTi高熵合金涂层的制备和性能研究

采用激光熔覆技术在40 Cr钢基材表面制备CoCuFeNiTi高熵合金涂层,使用SEM、XRD和EDS等手段分析涂层的显微组织和相组成,研究了涂层的制备工艺、显微硬度、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明：在激光功率为700 W、扫描速度为6 mm/s条件下制备的CoCuFeNiTi高熵合金涂层表面质量较好,涂层与基体之间形成了良好的冶金结合;这种涂层由FCC相、少量的Cu₄Ti相和微纳级富Cu析出相构成,具有典型的树枝晶显微组织,Cu元素在枝晶间偏聚并形成微纳级富Cu析出相;涂层的显微硬度约为438.83HV,是基体的1.7倍;涂层的磨损质量损失约为基体的1/2,表明这种涂层具有更高的耐磨损性能。涂层的磨损,以黏着磨损为主伴有一定程度的磨粒磨损;这种涂层在pH=4的酸性溶液和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性均优于基体。     

TC4钛合金表面冷喷涂制备CuNiIn涂层组织及其微动磨损性能研究

为推动冷喷涂技术在航空防护涂层领域的应用,采用氮气冷喷涂技术在TC4钛合金表面制备了CuNiIn涂层,使用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和微动磨损试验机对涂层宏/微观组织、显微硬度及微动磨损性能进行了分析。结果表明:越靠近基体,涂层致密性越好,整体涂层孔隙率约为2.8%,涂层微观组织较粉末原始组织有一定细化;涂层硬度值自基体向表面沿厚度方向有增大的趋势,靠近基体一侧硬度平均值为274 HV_2N,靠近表面的涂层硬度稳定在300 HV_2N左右;微动位移较小时,涂层失效机制主要是黏着磨损,磨损形貌为椭圆形,微动位移较大时,以磨粒磨损为主,磨损形貌接近圆形。     

La2O3对电火花沉积Fe基涂层组织和耐磨性能的影响

采用电火花沉积工艺在3Cr₂Mo钢表面制备Fe基和Fe/La₂O₃涂层,以考察La₂O₃对Fe基涂层组织及耐磨性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究Fe基和Fe/La₂O₃涂层的显微组织、相结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明：Fe基和Fe/La₂O₃涂层主要由γ-（Fe, Ni）固溶体和Cr₇C₃、CrB、Fe₃C等硬质相组成,La₂O₃的加入使Fe基涂层中生成新物相CrC、LaNi₄Si。Fe/La₂O₃涂层的组织结构为莲藕状互联的网状组织,且靠近涂层表面区域组织更加细小;La₂O₃使Fe基涂层中的夹杂物、裂纹、孔洞等缺陷大大减少,组织更加均...     

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV_0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^-3 mm³/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。     

等离子熔覆铁基涂层的组织及冲蚀磨损研究

采用等离子熔覆法制备了铁基涂层.研究了涂层的组织结构,测试了涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.结果表明:涂层显微硬度是基体材料不锈钢1Cr18Ni9Ti的2倍,最高达到550,涂层冲蚀后质量损失是不锈钢对比试样1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo的1/2左右.     

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织及高温摩擦磨损性能

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效硅化物涂层, 研究了涂层在600℃时的摩擦磨损性能, 讨论了其磨损机制。结果表明: 所制备的涂层具有多层结构, 由(Ti, X)Si₂ (X代表Zr, Al和V)外层, TiSi中间层和Ti₅Si₄+Ti₅Si₃内层组成; 渗剂中添加Zr能够抑制涂层的生长速率, 有利于降低涂层的内应力, 改善其组织致密性。涂层的硬度明显高于TC4合金, 且由外向内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损试验结果表明, Zr增效硅化物涂层能够为TC4合金提供良好的高温磨损防护; 与GCr15对磨时, 涂层的表面只发生了轻微的磨损, 主要为GCr15在其磨损面的擦涂和一定程度的氧化磨损; 与Al₂O₃球对磨时, 磨损机制为犁削磨损、疲劳磨损、黏着磨损和氧化磨损。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

不同过渡层结构对Cr-DLC复合涂层性能影响研究

为了改善大载荷工况下零件的耐磨损性能，提高其使用寿命，采用阴极真空电弧离子镀和微波等离子体辅助化学气相沉积复合工艺在轴承钢(9Cr18)表面制备了无承载过渡层、(Cr/CrN)_x周期承载过渡层和CrN₁…CrN_x梯度承载过渡层三种结构的Cr-DLC复合涂层。通过拉曼光谱(Raman)和X射线衍射仪(XRD)研究了不同Cr靶电流下Cr-DLC涂层的化学成分和结构，采用扫描电镜(SEM)观察了涂层的微观结构，并采用纳米压痕、显微划痕和摩擦磨损试验对复合涂层的力学性能和摩擦学性能进行了评价。结果表明，Cr掺杂DLC涂层中镶嵌了CrC晶粒，涂层的纳米硬度可达30 GPa以上；带有梯度CrN_x承载层的Cr-DLC复合涂层的力学性能和耐磨性能最好，与基底的结合强度可达52 N，磨损率为13.8×10^-7mm³/(N·m)，是基底材料的1.5%；大载荷摩擦试验表明，有梯度承载层的Cr-DLC涂层在800 N载荷下可保持1 000 s内不被破坏；Falex试验表明，有梯度...     

低压冷喷涂热处理复合处理制备Ni2Al3金属间化合物涂层及其滑动磨损特性研究

为制备出以Ni₂Al₃为主相的金属间化合物涂层，将Ni粉、Al粉和Al₂O₃粉按质量比20∶6∶5混合均匀，利用低压冷喷涂方法将混合粉体喷涂到45钢基体表面，制备Ni-Al预涂层，再将预涂层在520℃氩气环境下保温12 h,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层组织和物相进行了分析与表征，测试了涂层的结合力和滑动摩擦磨损特性。结果表明：预涂层经热处理转变为Ni₂Al₃金属间化合物涂层后，表现出良好的减摩、耐磨性能。涂层中Ni和Al固相转变为金属间化合物的驱动力是热处理提供的热能和粉体强烈塑性变形后的形变能的共同作用。     

复合区体积分数对氧化锆增韧氧化铝颗粒/40Cr空间结构复合材料冲击磨损性能的影响

为研究空间结构复合材料中复合区体积分数对复合材料冲击磨损性能的影响,采用挤压铸造法制备了不同复合区体积分数(35vol%、50vol%、65vol%)的氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTA_P)三维网络增强40Cr钢基复合材料(ZTA_P/40Cr空间结构复合材料),经过850℃淬火和460℃回火,在冲击功为1.5 J下进行无磨料冲击磨损实验。结果表明:复合区体积分数为35vol%、50vol%、65vol%的ZTA_P/40Cr空间结构复合材料磨损率分别为4.68×10?3 cm3/h、3.40×10?3 cm3/h、1.04×10?3 cm3/h,ZTA_P/40Cr复合材料和40Cr钢的磨损率分别为13.41×10?3 cm3/h和79.87×10?3 cm3/h。ZTA_P/40Cr空间结构复合材料的耐磨性随复合区体积分数增加而提高。进一步分析表明,ZTA_P/40Cr空间结构复合材料的冲击磨损机制包含表面发生的磨粒磨损和黏着磨损,主要是基体黏着和整个表面被犁削及亚表层萌生的疲劳磨损,是由反复冲击过程中产生的ZTA_P破碎和ZTA_P与40Cr界面开裂导致的材料块状脱落。