氩弧熔覆原位自生TiN-TiB2／Ni涂层组织表征及反应机制

采用氩弧熔覆技术,选择不同的BN/Ti摩尔比,在35CrMnSi钢表面原位合成了TiN-TiB2增强Ni基涂层;利用XRD、SEM和TEM等方法分析了涂层的显微组织和结构特征.试验结果表明,在BN/Ti摩尔比大于0.33时,熔覆组织主要由TiN, TiB2, TiB, Cr23C6和γ-Ni组成;随着BN/Ti摩尔比的增加,针状的TiB逐渐消失而棒状TiB2颗粒增多,且颗粒均匀细小;通过计算表明在试验温度下熔覆层中增强相的形核驱动力由大到小依次顺序为TiN-TiB2-TiB;探讨了Ti-BN-Ni体系中增强相的形成机制,当BN/Ti摩尔比为0.67时,熔覆层具有较高的平均硬度及优良的干滑动磨损性能。     

激光熔覆原位自生Fe-Ti-B系复合涂层物相组织研究

采用钛铁、硼铁为预置粉末,利用激光熔覆搭接技术在碳钢基体上制备了Fe-Ti-B系原位自生颗粒增强Fe基复合涂层。利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针对熔覆层的相组成和显微组织进行了研究,并用洛氏硬度计测量了涂层硬度。结果表明,涂层中原位自生的增强粒子包括TiB2、FeB、Fe2B和Fe2Ti。且随着涂层中Ti,B原子比例的不同,涂层的相结构发生相应演变。当涂层增强相为FeB＋Fe2B＋TiB2和TiB2＋Fe2Ti时,涂层的塑性降低,在激光熔覆应力的作用下产生裂纹,当涂层增强相为Fe2B＋TiB2及TiB2,可获得致密、无缺陷的熔覆层。同被强化基体相比,熔覆层硬度有较大提高,且增强相为FeB＋Fe2B＋TiB2的涂层具有最高的硬度。     

氩弧熔覆原位合成TiN-TiB_2/Ni基复合涂层的组织表征

以Ti粉、BN粉和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在35CrMnSi钢表面原位合成了TiN+TiB_2增强镍基复合材料涂层,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及能谱分析对熔覆涂层的物相及微观组织进行表征。结果表明,复合涂层的物相主要由Cr_(23)C_6、TiB_2、TiN和γ-Ni组成;原位合成的TiN和TiB_2颗粒分别以颗粒状和棒状均弥散分布于熔覆层中;通过HREM可以确定TiN与γ-Ni基体存在(111)TiN//(111)γ-Ni,(111)TiN//(220)γ-Ni,(220)TiN//(313)γ-Ni的关系。     

钛合金表面氩弧熔覆原位合成TiB2-TiN涂层组织及耐磨性能

以BN和Ni60A合金粉末为熔覆材料,采用氩弧熔覆技术在TCA合金表面原位合成TiB2-TiN增强颗粒耐磨涂层．利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜和摩擦磨损试验机对熔覆层的组织和性能进行分析测试．结果表明,复合涂层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和热影响区;熔覆层与基体呈良好冶金结合,TiB2-TiN颗粒弥散分布,...     

钛合金表面激光原位合成TiB_x-TiN/T_i3Al复合涂层的研究

以Ti、Al、h-BN粉末混合物为原料,采用激光熔覆技术在TC21表面原位合成出以金属间化合物Ti_3Al为熔覆层基体以及以TiB、TiB_2、TiN为增强相的复合涂层。对涂层的组织、硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明:复合涂层与基体呈完全冶金结合,组织均匀致密,增强相主要包括枝晶状TiN、块状TiB_2及细针状TiB,其形貌与凝固过程的热力学、动力学以及晶体结构有关。在一定范围内,随着BN含量的增加,涂层中原位合成增强相的体积分数增加,硬度和耐磨性也随之提高。其中,添加8wt%BN复合涂层的性能最优,最高显微硬度为996 HV,约为基体的3倍,耐磨性约为基体的7倍。     

Ti6Al4V表面氩弧熔覆Ti+BN复合涂层组织及耐磨性

目的 通过氩弧熔覆技术在Ti6Al4V钛合金表面制备陶瓷颗粒增强Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法 将Ti粉、BN粉和Ni60A粉进行球磨混合,运用氩弧熔覆技术在Ti6Al4V钛合金表面原位合成多相陶瓷颗粒增强镍基熔覆层。通过X射线衍射分析仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分析熔覆层中陶瓷颗粒相的组成、形貌、尺寸、分布以及结构特点。用维氏硬度计和环-块式摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜对磨痕形貌进行分析。结果 熔覆层物相主要包括TiN、TiNi、TiB、TiB2和α-Ti。原位合成的陶瓷颗粒相弥散分布于熔覆层中,其中增强相TiN、TiB和TiB2的形貌分别以颗粒状、针状和棒状形式存在。熔覆层表面硬度可达1210~1250HV0.5。在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别为34.23 mg和4.86 mg,熔覆层的磨损量明显降低。熔覆层的磨损表面无粘着痕迹,磨损机制为磨粒磨损。结论 与Ti6Al4V钛合金基体对比,熔覆层显微硬度值提高约4倍,多相陶瓷颗粒熔覆层可有效提高钛合金表面的耐磨性。     

Ni对钛合金表面稀土激光熔覆层中TiC生长的影响

利用同步送粉激光熔覆技术,在Ti811钛合金表面激光熔覆原位合成了TiC和TiB_2颗粒增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了熔覆层的显微组织和物相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。试验结果表明,激光熔覆涂层与基体呈冶金结合,涂层的物相主要由α-Ti、TiC、Ti_2Ni和TiB_2组成,其中TiC呈树枝晶状和花瓣状,TiB_2呈长条状。平衡状态下TiC以正八面体晶体结构存在,但熔体中存在的Ni元素会影响TiC平衡状态,使其最终呈现六边形形貌。稀土氧化物Y_2O_3的加入有利于促进晶粒细化,提高熔覆层组织均匀性及表面硬度。熔覆层的显微硬度显著提高,最高硬度为900HV0.5左右,约为基底硬度的2.25倍。     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

激光原位制备硼化钛与镍钛合金的摩擦磨损性能

为了制备出可对比的两类复合涂层,采用TiB_2和Ni+TiB_2分别作为熔覆材料,在钛合金表面通过激光原位熔覆制备复合涂层。采用XRD、SEM、EPMA与摩擦磨损仪等实验手段,对合成的钛基复合涂层进行研究。结果表明:采用TiB_2为熔覆材料时,可获得TiB_2颗粒与TiB短纤维增强钛基复合涂层。采用Ni+TiB_2为熔覆材料时,可生成NiTi合金填充在TiB_2颗粒与TiB短纤维周围,但TiB_2颗粒尺寸和TiB短纤维长度都得以减小。通过微动磨损测试,发现引入NiTi合金和TiB_2颗粒及TiB短纤维复合强化,无法有效抵抗微动磨损性能。这主要与摩擦接触区的温度超过NiT超弹性变形的温度区间,且NiTi合金无法使裂纹扩展曲折及硬度低相关。最后,探讨了该复合涂层在抗微动磨损与干滑动磨损过程中的差异性。     

Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理，使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相，制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成，并对复合涂层进行了硬度测试，结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织，激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

16Mn钢表面TIG熔覆制备陶瓷颗粒增强层

以金属Ti粉和硼铁粉作为预置粉末,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢表面制备了TiB2、TiC颗粒增强熔覆层.利用X射线衍射仪、扫描电镜对熔覆层的物相、微观形貌及TiB2、TiC增强颗粒的分布进行了分析,利用显微硬度计对熔敷层横断面的硬度进行了测试.结果表明:熔敷层成形良好、致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层中形成了大量的TiB2、TiC陶瓷增强相,增强相呈细小颗粒状,弥散分布在o铁素体基体上,起弥散强化作用;铁素体在颗粒增强熔敷层中起到良好的粘结TiB2、TiC陶瓷颗粒的作用,使熔覆层具有良好的韧性及与硬度配合;熔覆层表面的最高硬度可达8.8 GPa,是基体的3.7倍.     

Ti811表面激光熔覆TC4+Ni45合金的组织和性能研究

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成。利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的微观组织主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和TiC,且这些相均匀分布,其中TiC以等轴球形或近球形颗粒在长条状TiB_2表面异质形核,形成了大量TiC+TiB_2复合相结构;涂层的显微硬度相比基底有显著提高,最高硬度745HV0.5。     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

激光功率对TiB增强钛基涂层显微组织结构的影响

采用Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备TiB/Ti复合涂层。通过XRD物相分析、形貌观察和硬度测试等方法研究了激光扫描速度2 mm/s时不同激光扫描功率下原位合成的TiB/Ti复合涂层的相结构、显微结构和硬度。不同功率下制备的涂层中只有α-Ti和TiB相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层与基体结合较好;随着激光扫描功率的增加,熔覆层的平均硬度提高;扫描功率为3000 W下制备的涂层硬度分布较均匀,其硬度值较基体提高了2~3倍,平均硬度值约为1000 HV。     

电磁复合场协同激光熔覆制备TiBw/Ti网状结构复合涂层

目的利用电磁复合场(EMCF)辅助激光熔覆制备TiB_w/Ti网状结构复合涂层,探索电磁场对涂层组织结构的影响。方法以TiB_2∶Ti=1∶1(摩尔比)的混合粉末为熔覆材料,TC4作为基板材料,通过外加电磁复合场进行激光熔覆试验。通过扫描电子显微镜(SEM)观察洛伦兹力方向对熔覆层组织结构的影响,利用X射线衍射仪(XRD)和维氏显微硬度计分析施加电磁复合场前后熔覆层的相组成和硬度分布。结果未施加电磁复合场的熔覆层组织主要为细针状、粗棒状和颗粒状组织。而施加电磁复合场后,熔覆层出现了网状结构,而且方向向下的洛伦兹力可使涂层内部形成空间间距更大的网状结构。此外,单独施加稳态磁场后,熔覆层只出现细针状和粗棒状组织。电磁复合场施加前后熔覆层硬度与基体相比,均有很大的提高。但未施加电磁复合场的熔覆层硬度变化幅度较大;施加电磁复合场后,随着距熔覆层表面距离的增加,硬度的变化幅度比较平缓。结论在洛伦兹力作用下,可得到TiB_w/Ti网状结构的复合涂层,电磁复合场使TiB_w/Ti网状结构强化相均匀分布,同时提高涂层的显微硬度。     

扫描速度对激光熔覆钛合金复合涂层显微组织的影响

通过选择合适的激光扫描速度,提高钛合金表面激光熔覆层的质量。在Nd:YAG激光器上采用不同的扫描速度进行熔覆实验,在Ti-6A1-4V合金表面预置Ti和B混合粉末,制备出原位自生的TiB金属陶瓷复合涂层,并对其进行XRD物相分析、显微组织观察及显微硬度分析。涂层主要是由Ti和TiB物相组成,钛合金基体呈现枝晶状或鱼骨状形貌,TiB以胞晶或颗粒状分布在呈枝晶状的Ti周围。随着扫描速度的增加,涂层的硬度也越来越高,但熔覆层深度降低。在不同扫描速度下,熔覆层均与基体呈现良好的冶金结合。存在着增强相的弥散强化作用,熔覆层的硬度得到提高。     

TC4合金氩弧熔覆Ni60+B4C复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面成功制备出TiC、TiB、TiB2增强Ti基复合涂层.利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,TC4合金表面有颗粒状TiC、粗大棒状相TiB2、细小棒状相TiB生成;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达1300 HV0.2;复合涂层在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是魔力磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近10倍.     

钛合金表面激光熔覆复合涂层的显微组织与性能

以Ti和B的混合粉末为原料,采用激光熔覆方法在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备了TiB/Ti复合涂层。采用XRD、扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损分析等方法研究了不同激光功率参数下制备的TiB/Ti复合涂层的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明:涂层的物相组成主要为Ti和TiB两相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层的组织较均匀;扫描功率为2500 W和3500 W制备的涂层硬度值约为基体硬度的2～3倍;扫描功率为3000 W下的熔覆涂层硬度相对较高,其平均硬度值约为1199.6 HV0.2,约为基体硬度的3～4倍,其摩擦系数大约为0.32,磨损率明显低于基体,约为基体的14.8%。     

TiB_2含量对激光熔覆钴基涂层组织和性能的影响

分别加入0%、2%、4%、6%TiB_2的钴基合金粉末在TA2钛合金表面进行激光熔覆。通过显微观察、维氏硬度仪、X射线衍射、扫描电镜、往复摩擦磨损试验等分析不同TiB_2/Co配比对熔覆层组织性能的影响,确定最优的TiB_2/Co配比。结果表明,加入4%和6%TiB_2的钴基熔覆层的显微硬度为710 HV0.2,相比于基体的硬度提高了119%;加入2%TiB_2的钴基熔覆层中,熔覆层的平均硬度为615 HV0.2,相比于基体的硬度提高了90%。加入TiB_2的TiB_2/Co熔覆层中分布着更多的硼化物硬质相和高熔点硬质增强相CrB、TiB_2、TiC、Cr_(23)C_6等。加入4%TiB_2的钴基熔覆层主要由细小的树枝晶和黑色的TiB_2陶瓷颗粒组成,熔覆层晶粒细小且组织致密,TiB_2颗粒分布均匀,组织性能最好;加入6%Ti B_2的钴基熔覆层晶粒粗大,并伴随有裂纹的出现,性能有所下降。在TiB_2/Co熔覆层中,加入适当的TiB_2含量能有效降低熔覆层的摩擦因数以及在摩擦磨损过程中的体积磨损量,提高工件修复后的使用寿命。加入4%TiB_2的钴基合金激光熔覆层表现出较好的摩擦磨损性能,点蚀和脆性剥落明显减弱。TiB_2/Co熔覆层的耐磨性不仅取决于TiB_2的含量,还与硬质相和自润滑剂在摩擦磨损过程中的占比有关。     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。