电弧沉积条件下Cu基熔覆层的微观组织及性能研究

为了优化Q345B低碳钢的表面使用性能,设计相应的药芯焊丝并采用TIG沉积方法制备了Cu基熔覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度测试等方法,研究了Cu基熔覆层的微观组织、元素分布、物相组成、界面元素扩散和表面硬度等。结果显示,在成分过冷的影响下,Cu基熔覆层由界面至顶部形成了不同的晶粒形貌。熔覆层主要由FCC结构的Cu-Ni-Cr-Fe固溶体、富Cr析出相和单质C元素组成,其中,由于微观偏析的存在,固溶体内元素分布不均匀,Ni、Fe元素主要富集在枝晶内,在枝晶间浓度较低;富Cr析出相主要以球状或棒状分布在基体上,少量单质C也在基体内均匀分布。研究表明,得益于合金元素的固溶强化和第二相粒子的第二相强化作用,熔覆层平均硬度达到202.8 HV0.1,高于纯铜和Q345B基体。     

金属间化合物对Cu基复合熔覆层磨损性能的影响

为了系统研究铜合金涂层中Fe含量对其微观组织和力学性能的影响,采用自制铜合金粉末在6061铝合金上进行激光熔覆试验,即在6061铝合金表面熔覆了不同Fe含量的铜基复合熔覆层。试验结果显示,不同Fe含量的熔敷层组织从底层到表面分别为平面晶体、柱状晶、胞状晶和等轴晶;合金涂层由AlCuNi、AlNi和金属间化合物相组成（即:FeAl和Fe3Al）。研究表明,熔敷层硬度和耐磨性随着FeAl和Fe3Al相含量的增加而相应提高,当w（Fe）=15%时,熔敷层的耐磨性达到最佳值。     

激光熔覆工艺参数对铅青铜熔覆层微观组织及性能影响

为了探索不同激光工艺参数对铅青铜熔覆层成形质量的影响,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备铅青铜熔覆层,并分析了熔覆层微观组织、硬度和减磨性能。结果表明,激光功率240 W、扫描速度5 mm/min为最优工艺参数,采用此工艺参数制备出的铅青铜熔覆层成形质量良好,组织致密、无气孔裂纹;铅青铜熔覆层组织主要由马氏体、α-Cu固溶体、CrMo₃S₄、Pb相组成;熔覆层平均硬度为334HV_0.1;熔覆层试样的磨损类型为黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损形式。     

H13钢激光熔覆工艺对熔覆层气孔缺陷的影响

为了研究激光熔覆工艺参数对熔覆层宏观形貌和气孔缺陷的影响,通过设计正交试验,分析了优化参数下熔覆层的微观组织和力学性能。试验结果显示,随着扫描速度增加,气孔数量和熔覆层厚度减小;当熔覆层厚度小于200 μm时,Ar气卷入熔融金属形成的气泡能够及时逸出,使得气孔数量降低;在激光功率1 300 W、送粉速度28 g/min、扫描速度7 mm/s的熔覆工艺参数下,能够获得无裂纹和无气孔的熔覆层,其微观组织由大量的针状马氏体和少量的碳化物组成,显微硬度值约为650HV0.5～710HV0.5。研究表明,扫描速度对气孔数量和熔覆层有着显著影响。     

Cr_3C_2对激光熔覆Ni合金层组织和性能的影响

使用2kW连续波CO2激光器在45号钢表面激光熔覆Ni合金层及Ni合金中添加50％Cr3C2复合粉的复合涂层,并分析两种激光熔覆层的物相、组织和显微硬度。结果表明,在Ni基合金中添加50％Cr3C2复合粉,采用激光功率1．7kw、扫描速度5mm／s、光斑直径3mm的激光工艺熔覆,可获得良好的激光熔覆层;Ni／50％Cr3C2复合涂层的组织明显比Ni合金层的组织细化,其硬度达950～1200HV,比Ni合金层的显微硬度提高350～400HV。     

NbC含量对钢表面AlCoCrCuFeNiMn（NbC）x高熵合金组织和性能的影响

为了研究NbC对高熵合金的硬度及耐磨性的影响,利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备AlCoCrCuFeNiMn（NbC）x（x=0.1、0.2、0.3、0.4,摩尔比）高熵合金熔覆层,采用扫描电镜（SEM）附带能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、洛氏硬度计和湿砂橡胶轮式磨损试验机对熔覆层的组织形貌、析出相成分、物相结构、硬度和耐磨性进行了分析。结果表明,熔覆层基体组织由FCC+BCC固溶体组成,加入C和Nb元素后,高熵合金的高熵效应并不能抑制NbC的析出,熔覆层组织有NbC析出;随着（NbC）摩尔比的增加,NbC的形态由多边形块状向十字状枝晶结构和长条状结构转变,且尺寸随之增大,熔覆层的表面硬度和耐磨性不断提高,当（NbC）的摩尔比达到0.4时,熔覆层硬度提高了21.3%;当（NbC）摩尔比达到0.3时,高熵合金熔覆层的耐磨性和高铬铸铁相当,是熔覆层基体耐磨性的3.3倍。     

工艺参数对H13钢表面激光熔覆高熵合金成型和性能的影响

为了研究工艺参数对H13钢表面激光熔覆高熵合金成型和性能的影响,通过在H13钢表面激光熔覆Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75高熵合金,并分析了不同激光功率和扫描速度参数下熔覆层的形貌、相组成、硬度和耐磨性。研究表明,高熵合金Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75 熔覆层为BCC相和FCC相;当激光功率为200 W、扫描速度为300 mm/min时,熔覆层成形良好,平均硬度最高,耐磨性能也最好。相关结果为提高H13钢的表面性能提供了有效、可实施的方法和试验依据。     

2Cr13不锈钢表面激光熔覆Ni合金层的研究

通过扫描电镜、Ｘ射线衍射仪、Ｘ光能谱仪、显微硬度计研究了２Ｃｒ１３不锈钢表面激光熔覆Ｎｉ合金层的组织,并分析热处理对Ｎｉ合金层组织和显微硬度的影响。结果表明：Ｎｉ合金层由下至上可分为平面晶区,胞状晶区及枝晶区。激光熔覆Ｎｉ合金层后熔覆层的显微硬度由２３０ＨＶ提高到５００－７００ＨＶ,热处理后Ｎｉ合金层的组织较热处理前细化,其显微硬度高达８５０－１１２０ＨＶ。     

激光熔覆Ni/Cr_3C_2的组织及冲蚀磨损性能

借助x射线衍射仪、扫描电镜、x射线能谱仪和浆罐式冲蚀磨损试验机，研究了在2Crl3马氏体不锈钢基村上经激光熔覆Ni／Cr3C2／（Ni＋Cr）复合涂层的组织与冲蚀磨损性能。研究试验结果表明，Cr3CZ粒子的加入及完全溶解，增加了熔池中Cr和C的含量，使合金在冷凝时析出M7C3化合物。强化表面合金层由细密的奥氏体校晶和技晶间的v－M7C3共晶体组成，并且随Cr3C2粒子含量的增加，熔覆层的枝晶组织细小，硬度增高，其显微硬度可达350－450HV，比2Clr3钢基村的硬度（约220HV）提高约1倍。在酸性砂浆水溶液扣十击角固定在45，在7－9．5m／S冲击速度下，用Ni＋50％CY3CZ强化的熔覆层冲依磨损率比2Cr13钢基材的减小约50％。     

Q345－Zr－Q345焊接接头显微组织和纳米压痕研究

为了评价Zr与Fe之间的焊接性能,对焊缝中可能存在的金属间化合物的种类、分布以及性能进行了研究。采用钨极氩弧焊（TIG）方法对Q345低合金试板进行了以纯Zr作为填充金属的熔焊连接试验,并采用纳米压痕技术建立了焊缝典型组织和力学性能之间的依存关系。结果显示,Zr焊缝与Q345基体相连处主要由层片状共晶组织组成（α－Fe+Fe2Zr）,该区域中Fe元素含量较高;焊缝中部区域主要由Fe2Zr胞状树枝晶组成,少量FeZr2组织分布在Fe2Zr胞状枝晶间;在Fe2Zr富集区域出现了裂纹。纳米压痕测试结果表明,Fe2Zr金属间化合物的硬度较高,平均硬度值达到20.1 GPa;层片状共晶组织（α－Fe+Fe2Zr）的硬度值相对较低,平均硬度值为6.8 GPa;FeZr2化合物的平均硬度值为8.9 GPa。Zr焊缝断口呈现出明显的枝晶形貌,EDS结果表明,这些枝晶主要由Fe2Zr金属间化合物组成。     

Mo对N80油管激光合金化层组织及性能的影响

为了研究不同Mo添加量对N80油管激光合金化层组织和性能的影响,在N80油管表面预置Ni-Cr-Ti-B4C-Mo合金粉末,通过激光处理获得与基体冶金结合良好的合金化层,并对激光合金化层的组织、化学成分及显微硬度进行测试分析。结果显示,Mo添加量为5%~10%时,随着Mo含量的增加,α-Fe固溶体晶粒细化效果越明显,增强相TiB_2、TiC含量增多,体积增大,分布更为均匀;当Mo的加入量为5%时,激光合金化层中TiB_2、TiC增强相含量最多,硬度最高。研究表明,从耐磨性角度考虑,建议Mo的添加量为5%。     

一种新型马氏体不锈钢耐磨涂层性能研究

研制了一种提高零件表面耐磨性能的新型马氏体不锈钢电弧喷涂丝材,并通过高速电弧喷涂设备在Q235低碳钢板表面制备耐磨涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和磨损试验机等设备研究了涂层的组织结构、结合强度、硬度及耐磨损性能,并分析其耐磨机理。研究结果表明,添加适量的V、Nb和稀土元素,可以促进碳化物硬质相颗粒的形成,有效地改善马氏体不锈钢涂层性能。试验所制备的涂层成形良好,组织均匀且结构致密,涂层结合强度达34.61MPa,涂层显微硬度值达538HV0.1(高于4Cr13涂层),耐磨性约为4Cr13涂层的1.70倍。     

Q235A钢表面TIG堆焊铜合金的组织和性能研究

为了解决Q235A钢表面耐腐蚀性差和硬度低等问题,采用TIG堆焊方法在Q235A钢板上堆焊铜合金,从30组试验中选取堆焊效果好的3组试样进行组织和性能研究,分析堆焊层组织的宏观和微观形貌,比较堆焊层的硬度和耐蚀性。结果表明:铜合金层和母材界面的成分发生了变化,发现基体元素向铜合金层中熔解产生不同形状的泛铁相,钢板表面硬度明显提高,表面堆焊层的耐腐蚀性比Q235A钢母材的耐腐蚀性有显著提高。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

双电极焊条单弧焊焊缝组织与性能研究

首先分析了双电极焊条单弧焊焊接电流对焊缝成形的影响,利用扫描电镜对接头微观组织进行了观察。其次对熔敷金属的化学成分及力学性能进行了测定。最后对断口形貌以及夹杂物成分进行了分析。结果表明,焊接电流在180~220 A之间焊缝成形最佳,接头从焊缝到母材由珠光体和铁素体组成的粗大柱状晶组织、过热粗晶区魏氏组织、细晶区铁素体和珠光体组织、母材组织等一系列梯状组织组成,熔敷金属的化学成分和力学性能均在标准要求的范围内,焊接接头的强度高于母材,呈韧窝断裂。