真空熔覆原位自生W_xC/Ni基复合涂层的组织及耐磨性能

为了提高煤油泵的使用寿命,利用真空熔覆技术在316L不锈钢表面原位合成了W_xC/Ni基复合涂层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了复合涂层的显微组织和相组成,并对其进行了硬度测量和摩擦性能试验.结果表明,复合涂层组织细密且与基材呈冶金结合.复合涂层主要由γ-Ni固溶体、原位生成的W_xC、(Cr,Fe)_7C_3和Cr_7C_3相组成,且W_xC相弥散分布在γ-Ni固溶体中.复合涂层的硬度约为316L不锈钢基材的4倍,相对耐磨性约为基材的37倍.     

316L不锈钢激光熔覆层的组织及硬度分析

在304不锈钢表面预置316L不锈钢粉末,采用CO2激光器熔覆制备316L粉末涂层.观察了激光熔覆表面形貌的成形质量,研究了不同工艺参数对熔覆层微观组织、显微硬度和材料成分的影响.结果表明:熔覆涂层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;熔覆层是由细小等轴晶和柱状晶组成,且当激光功率为1.5 kW时,奥氏体晶粒更加均匀、细小;激光功率对熔覆层的显微硬度影响不大,激光熔覆前后,组织成分(质量分数,全文同)没有明显变化,316L不锈钢熔覆粉末适用于304不锈钢基材的修复.     

W对Co基合金熔覆层组织和耐锌蚀性能的影响

为了提高热镀锌生产线关键部件的使用寿命并节约热镀锌成本,采用半导体激光器在316L不锈钢表面制备了具有不同成分的两种钴基合金熔覆层.分别对激光熔覆层的组织形貌、成分、相结构、显微硬度及耐锌蚀性能进行了研究.结果表明,W元素的加入使得熔覆层晶粒发生细化,熔覆层组织主要由γ-Co固溶体、Co_3Mo_2Si相和少量Cr_7C_3相组成,同时还生成了少量弥散分布的Co_6W_6C相.添加W元素后熔覆层的平均硬度可达986 HV,相比未添加W元素的Co基合金熔覆层约增加了114 HV,且约为316L不锈钢的4.5倍.与原Co基合金熔覆层相比,添加了W元素的Co基合金熔覆层中弥散分布的Co_6W_6C相使熔覆层耐锌蚀性能大幅度提高.     

NiCr-Cr3C2 陶瓷涂层在锌铝腐蚀中的失效分析

运用超音速火焰喷涂技术在304不锈钢沉浸辊上喷涂NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层。将制备后的试样置于600℃铝质量分数为55%的熔融锌铝混合液中,并分析涂层在其中的腐蚀机理和失效过程。采用SEM 观察了原始粉末的形态并对涂层被腐蚀前后的形貌进行对比观察,采用EDS检测了NiCr-Cr₃C₂ 粉末的原始构成以及涂层被腐蚀后其中的元素变化。结果表明,NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层的孔隙率为2.9%,平均结合强度为82.76MPa,显微维氏硬度的平均值为1078.67HV。NiCr-Cr₃C₂ 陶瓷涂层在被沉浸1d后,在涂层中发现了元素构成的变化且有层次区分,NiCr-Cr3C2 涂层失效原因是Ni-Cr基体被Zn溶解,导致了涂层溃散,涂层中的Cr₃C₂也同时失去保护作用,并漂移到Zn-Al熔体中。     

激光熔覆钛基复合涂层的显微组织和硬度分析

采用激光熔覆快速非平衡合成方法制备了原位反应合成TiB增强钛基复合材料.用Y2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制得TiB/Ti复合涂层.采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)和硬度测试等方法,研究了原位合成TiB/Ti复合涂层的显微结构和显微硬度.结果显示:激光熔覆层的相结构主要为α-Ti和TiB两相,TiB增强相均匀地分布于复合涂层中,熔覆层的硬度值高于基体Ti合金的硬度值1倍以上,Y2O3含量(质量分数w,全文同)为1％的激光熔覆涂层内部的增强相组织最为均匀、细小,且硬度值也最高,平均硬度(HV)值约为830.     

高能脉冲类激光熔覆镍基合金层的组织及性能

为了提高304不锈钢表面的综合性能,采用高能脉冲类激光熔覆沉积技术在304不锈钢表面制备了镍基合金熔覆层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、销-盘磨损试验机与电化学测试系统对镍基合金熔覆层的显微组织、相结构、耐磨损性能和电化学腐蚀性能进行了研究.结果表明,镍基合金熔覆层与304不锈钢基材呈良好的冶金结合,熔覆层的相对耐磨损性为304不锈钢基材的4.4倍.熔覆层组织由γ-Ni基体相、Ni_3Mo、Fe_7Mo_3和Cr_(23)C_6碟状增强相与不规则棒状增强相组成.增强相是提高耐磨损性能的主要原因,增强相与基体相的电极电位差是导致腐蚀电流密度增加的主要原因.     

AT13/WS2复合涂层的制备及摩擦学性能

采用等离子喷涂技术和水热反应合成法制备Al₂O₃–13%Ti O₂(AT13)陶瓷涂层和AT13/WS₂复合涂层,利用多功能摩擦学试验机和原子力显微镜,研究原位合成的WS₂对AT13陶瓷涂层表面摩擦磨损性能的影响,且利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对AT13/WS₂复合涂层物相组成和微观形貌进行分析,探讨材料的磨损机理。结果表明：通过水热反应,可将WS₂粉末合成在AT13涂层表面微裂纹和孔隙中,制得AT13/WS₂复合涂层;在干摩擦测试条件下复合涂层的摩擦系数(0.2左右)相对AT13涂层(0.7左右)显著降低;在微观尺度下AT13涂层横向摩擦力(0.5 V)明显大于AT13/WS₂复合涂层(0.1 V);严重的磨粒磨损和脆性剥落是AT13涂层磨损的主要原因,WS₂的引入可改善AT13涂层的磨损情况,AT13/WS     

激光熔覆Co基合金/MoSi_2复合涂层显微组织分析

在304不锈钢表面预置Co基合金和MoSi2混合粉末,采用激光熔覆技术制备Co基合金/MoSi2复合涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和X衍射仪对熔覆层显微组织进行分析,并测试其显微硬度.结果表明熔覆层与基体呈良好的冶金结合.熔覆层中存在两种明显不同的凝固特征：一是MoSi2的添加量在0～20%之间,涂层组织主要由柱状树枝亚共晶和枝晶间共晶组成;二是MoSi2的添加量在30%～80%之间时,涂层组织主要是形貌各异的小平面树枝过共晶组成如竹叶状、星状、蝴蝶状、花瓣状等.其中Co基合金/40wt.%MoSi2复合涂层的平均显微硬度达到最大值1 455 HV0.2,是基体材料的4.9倍.     

等离子喷涂氧化铝涂层的制备及微观结构研究

为提高20钢表面的性能,采用大气等离子喷涂的方式在20钢表面制备了氧化铝绝缘陶瓷涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计测试等方法分析了涂层的物相组成、微观组织结构和显微硬度等,对涂层截面图像进行了处理,计算平均孔隙率,并考察了显微硬度。结果表明：大气等离子喷涂Al₂O₃粉末的过程中,发生了相变,制备的涂层中出现了γ-Al₂O₃这一新相。样品由基体、黏结层和涂层组成,各层直接界面清晰,致密性良好,涂层截面呈片层状的重叠结构,因Al₂O₃粉末自身特点造成涂层表面有少量微裂纹,属正常现象。涂层的平均孔隙率为7.36%,显微硬度为708 HV,具有良好力学性能,符合产品使用标准。     

高能脉冲冷焊Fe基合金改性层的组织及性能

为了进一步提高核泵用钢的耐磨性能及抗空蚀性能,采用高能脉冲冷焊技术在304不锈钢表面制备了Fe基合金改性层.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对改性层的显微组织和相结构进行了分析,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机及超声波振荡空蚀仪分别对改性层的显微硬度、耐磨性与抗空蚀性能进行了研究.结果表明,改性层组织细密,且主要由基体相α-Fe和硬质碳化物相Cr_(23)C_6和Cr_7C_3组成,改性层的最高显微硬度可达510 HV,相对耐磨性为3.88.空蚀5 h后,改性层的失重量和表面粗糙度分别约为304不锈钢基材的1/5和1/6.     

类激光熔覆Stellite合金沉积层的组织及磨损性能

为了进一步提高316不锈钢的表面性能,采用类激光熔覆技术在316不锈钢表面制备了Stellite合金沉积层.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计与销盘磨损试验机,研究了Stellite合金沉积层的微观组织、化学成分、显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明,Stellite合金沉积层主要由γ-Co和M_(23)C_6相组成.沉积层组织依附于316不锈钢基体的界面呈外延生长,由界面至表面依次呈平面晶、柱状晶和胞状树枝晶形态,且越靠近表面组织越细小.Stellite合金沉积层的最高硬度可达650 HV.在摩擦磨损过程中摩擦系数随着法向载荷的增大而减小,磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损.     

等离子堆焊镍基合金粉末的组织与性能

为了提高核电成套设备的阀体性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针显微分析仪和能谱仪分析了堆焊层的组织形态和成分分布,利用显微硬度计测量了堆焊层的硬度,利用磨损试验机分析了堆焊层的耐磨性.结果表明,堆焊层主要由过共晶组织组成,从熔合线到堆焊表面堆焊层组织依次为平面晶生长区、亚共晶组织区、共晶组织区和过共晶组织区.堆焊层金属相由γ-Ni、CrB、Cr_2B、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6组成,初晶相由硼化物(CrB或Cr_2B)和碳化物(Cr_7C_3或Cr_(23)C_6)组成,而共晶组织主要由富(Ni,Fe)奥氏体固溶体或富Ni奥氏体固溶体组成.堆焊层表面平均硬度达到50 HV以上,约为基体硬度的3~5倍,与母材相比堆焊层的耐磨性约提高了9倍.     

PTA clad （Cr, Fe）7C3/γ-Fe in situ ceramal composite coating

A wear-resistant （Cr, Fe）7C3/γ-Fe in situ ceramal composite coating was fabricated on the substrate of 0.45wt%C carbon steel by a plasma-transferred arc cladding process using the Fe-Cr-C elemental powder blends. The microstructure, microhardness, and dry-sliding wear resistance of the coating were evaluated. The results indicate that the microstructure of the coating, which was composed of （Cr, Fe）7C3 primary phase uniformly distributed in the γ-Fe, and the （Cr, Fe）7C3 eutectic matrix was metallurgically bonded to the 0.45wt%C carbon steel substrate. From substrate to coating, the microstructure of the coating exhibited an evident epitaxial growth character. The coating, indehiscent and tack-free, had high hardness and appropriate gradient. It had excellent wear resistance under the dry sliding wear test condition.     

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.     

稀土对激光熔覆Co基合金组织及性能的影响

为了提高热镀锌生产线关键部件的使用寿命,采用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备了具有不同稀土氧化物含量的Co基熔覆层.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计研究了稀土氧化物对Co基合金熔覆层显微组织、相结构、显微硬度的影响.结果表明,稀土氧化物使得Co基合金熔覆层的组织更为细化,且硬度更高.添加质量分数为0.5%的CeO_2后,Co基合金熔覆层的显微硬度高达900 HV.Co基稀土合金熔覆层主要由γ-Co、Cr_7C_3及相应稀土氧化物组成.稀土氧化物的加入有效延缓了由锌液沿微裂纹扩展引起的溶解腐蚀.添加质量分数为0.5%的CeO_2后,Co基合金熔覆层的腐蚀深度约为12μm,锌蚀过渡层平直且完整,耐锌蚀性优异.     

马氏体不锈钢等离子堆焊铁基合金组织及磨损性能

为了研究马氏体不锈钢的表面性能,采用等离子堆焊技术在Z5CND16-04不锈钢表面制备铁基合金堆焊层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销盘磨损实验机等检测设备,对堆焊层的组织结构、成分、硬度和磨损性能进行了研究.结果表明,铁基合金堆焊层主要由α-Fe、(Fe,Cr,Mo)7C3和(Fe,Cr,Mo)23C6相组成,添加稀土元素后相组成无明显变化.铁基合金堆焊层的硬度和耐磨性均明显高于马氏体不锈钢基材.添加适量的CeO2后,明显细化了堆焊层的显微组织.     

NiCoCrAlY/Al_2O_3-13%TiO_2复合涂层的耐锌铝腐蚀性

为了解决热镀锌铝工艺中沉没辊受到熔融锌铝液腐蚀的问题,采用超音速火焰喷涂技术在316L基体上制备了NiCoCrAlY粘结层,并利用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-13%TiO_2复合涂层.结果表明,复合涂层界面处的热膨胀系数突变减缓,使得界面处的应力集中减少,从而对裂纹扩展起到延缓和抑制作用,因而复合涂层的抗裂性能增强.复合涂层在锌铝液中的使用寿命可以达到9 d,高于传统Al_2O_3-13%TiO_2涂层.复合涂层的结合强度也高于传统Al_2O_3-13%TiO_2涂层,但复合涂层的最终失效形式依然是由两种材料的热胀系数不匹配所导致的涂层开裂.