Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊组织结构和性能研究

借助扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪和显微硬度计研究了Fe-C-ΣX多元合金等离子弧喷焊的组织、结构和显微硬度.结果表明,喷焊合金层主要由以γ(Fe、Ni)为基的固溶体,以及分布在其中的Cr 5-xSi 3-y(C,B) x+y(属于复杂六角结构)和CrB等硼、碳化物组成;经过600℃时效60 h后,合金层的组织和物相发生了很大的变化,析出了新的化合物相(Cr,Fe)7(C,B)3和Cr2B,使合金层剖面显微硬度明显提高.     

钴基合金等离子转移弧喷焊组织结构和性能研究

应用光学金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和显微硬度测试对钴基合金等离子喷焊的组织结构和显微硬度，以及时效过程中的物相和显微硬度变化进行了研究。结果表明，合金层主要是由γ（Co)和（Cr,Fe)7(C,B)3构成。表现出亚共晶的组织形态。它在时效过程中物相发生了变化，并且发生了由(Cr，Fe)7(C，B)3向Cr23(C，B)6的转变过程，时效后显微硬度平均提高约11％。研究表明，时效过程中新相的析出、物相类型的转变和聚集长大是喷焊层显微硬度发生变化的原因。     

等离子弧喷焊镍基合金层组织及耐磨性试验研究

在16Mn钢表面等离子弧喷焊自熔性镍基合金喷焊层（Ni60)及加入w(WC)25％的镍基合金喷焊层（NWC25），对两种合金喷焊层进行了显微组织，X射线衍射分析，硬度及不同腐蚀介质下的腐损试验。结果表明，合金喷焊层显微组织均为γ固溶体基体和各种化合物相，如Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3,Cr7C3,NiB,WC等。NWC25喷焊层具有较高的硬度，在腐蚀介质中耐磨性明显高于Ni60，合金喷焊层在弱酸碱介质中的耐磨性比在中性水中都有所降低，在酸性介质中降低较为明显。     

NiCr-Cr_3C_2/Ni60B等离子喷焊层的组织与性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等研究了Ni Cr-Cr3C2添加量、喷焊层数对H13钢表面Ni60B等离子喷焊层显微组织与性能的影响。研究表明:随着Ni Cr-Cr3C2添加量增加,喷焊层硬质颗粒相明显增多,组织更加细密和均匀。当添加10%Ni Cr-Cr3C2时,其显微硬度可达基材的4倍以上;喷焊层数增加,喷焊层出现明显的分层现象,且组织也变得不均匀,显微硬度下降;熔合区白色胞状晶粒为部分熔化的残留基材晶粒,柱状树枝晶区为联生结晶和以基材残晶为核心的"包覆结晶"共同作用的结果,与现有研究结果不同;喷焊层主相均为Cr2Ni3、(Ni,Fe)、Fe Ni3、(Fe,C)、Cr23C6,硬质强化相Cr2Ni3、Cr23C6、B2Fe3Ni3、Fe23B等显著提高了喷焊层的力学性能。     

激光重熔及回火对Ni基合金火焰喷焊层组织和性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射物相分析以及显微硬度测定的方式,分析比较了原始喷焊层和激光重熔喷焊层以及经400℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃和750℃分别进行1 h和3 h回火处理的Ni基合金喷焊层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:原始喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)和硬质相Cr23C6、Cr5B3、NiB、Fe3B、Ni3B、CrB、Fe2B等组成.经激光重熔的喷焊层与原始喷焊层相比,显微组织得到明显细化,而且硬度和耐磨性都有较大提高.激光重熔喷焊层再经600℃×3h回火后硬度值达到最大,耐磨性最好.     

激光重熔Fe基合金火焰喷焊层的组织和性能研究

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、耐磨性测定等试验手段,研究了激光工艺参数以及回火温度对重熔的Fe基合金火焰喷焊层组织和性能的影响。试验结果表明,经激光重熔后,火烟喷焊层的组织明显细化。重熔喷焊层回火态的组织主要由α-Fe及Cr23C6、Cr7C3、CrB、Fe3B、Fe2B、FeB等强化相组成,重熔喷焊层的硬度明显高于原火焰喷焊层。在激光功率相同的条件下,经高速扫描的重熔喷焊层硬度高于经低速扫描的,然而两者经不同温度回火,都是在650℃×3h回火后的硬度达到最高值。在耐磨性方面,重熔喷焊层好于原火焰喷焊层,经高速扫描的重熔喷焊层好于经低速扫描的,回火态的优于未经回火的。     

激光重熔及时效处理对Ni基合金火焰喷焊层组织与性能的影响

本文利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）,研究了Ni基合金火焰喷焊层经激光重熔及不同温度时效处理后的金相组织,并进行了显微硬度和耐磨性的测定。试验结果表明,原始喷焊层主要由γ-（Fe,Ni）固溶体和Cr7C3、CrB、Cr5B3、Cr3C2、Fe3B等硬质相组成,经激光重熔后,喷焊层组织为细小的树枝晶及枝晶间分布的共晶组织,使得表面硬度和耐磨性得到很大提高;重熔喷焊层随后经不同温度时效处理后,其组织中不但二次枝晶出现断开现象,硬质相组成发生了改变,而且表面硬度和耐磨性得到进一步的提高。相比较而言,重熔喷焊层经600℃时效处理6h后,表面硬度和耐磨性最好。     

纳米CeO2对铁基合金喷焊层组织和耐磨性的影响

采用等离子弧喷焊技术在Q235钢表面喷焊含纳米CeO2的铁基自熔性粉末。对喷焊层进行了显微组织、硬度和耐磨损性能的测试。结果表明,添加和未添加纳米CeO2的铁基合金喷焊层的主要组成相均为γ-（Fe,Ni）和（Cr,Fe）7C3,添加5.0%纳米CeO2的喷焊层中出现了（Cr,Fe）3C2相。此外,加入适量纳米CeO2可细化喷焊层的显微组织,提高喷焊层的硬度和耐磨性,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

等离子弧喷焊铜基合金的组织和耐磨性

采用等离子弧喷焊技术，在Q235钢表面制成熔敷低磷锡青铜和镍基合金混合粉末的喷焊层。利用金相、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对喷焊层和结合层的组织进行研究，同时测试了喷焊层的硬度和耐磨性。结果表明，喷焊层与基体是冶金结合，结合线清晰。熔敷合金稀释率低。喷焊材料为铜基合金DGCul50时，喷焊层含有α—Cu相，δ相，ε相和Cu3P。喷焊材料为铜基合金DGCul50 适量镍基合金DGNi50A时喷焊层主要含有α—Cu相，δ相，ε相，Cu3P，γ—Ni，Ni2B，CrB，(Fe，Ni)23C6，(Cu，Ni)23C6和Fe5Si2B2。随加入铜基合金粉末中的镍基合金粉末量的增加，喷焊层与基体之间的结合层加厚，喷焊层的硬度和耐磨性显著提高。     

立方氮化硼含量对等离子喷焊层Ni60B+cBN/Ti组织与性能的影响

采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了cBN含量对Q235钢表面Ni60B+cBN/Ti等离子喷焊层显微组织与性能的影响。结果表明:喷焊层可分为熔合区、中部枝晶区和上部含cBN颗粒区。喷焊层中部枝晶区的主要物相为(Ni,Fe)、FeNi_3、(Fe,C)及富铬碳化物,喷焊层上部含有cBN颗粒区的主要物相为(Ni,Fe)、FeNi_3、NiTi、cBN、Cr B、TiB_2、TiB和CrN。随着cBN含量的增加,喷焊层表面硬质颗粒相增多。喷焊层表面的显微硬度随cBN含量的增加而增大,但cBN含量过多会导致其连接性变差,喷焊层会出现气孔及cBN颗粒脱落现象,从而降低喷焊层的力学性能。     

灰口铸铁表面等离子喷焊铁基合金层组织与性能研究

采用等离子喷焊技术在灰口铸铁基体表面制备铁基喷焊层,喷焊两层时,喷焊层金属厚度可达8 mm。通过金相显微镜、X射线衍射仪对喷焊层显微组织进行观察分析,使用维氏显微硬度仪测试喷焊层金属显微硬度。结果表明:喷焊层显微组织主要为珠光体,基体上分布着大量的初生碳化物,初生碳化物多以(Cr,Fe)7C3形式存在。喷焊层硬度可达1 300 HV,是灰口铸铁基体的5倍以上。喷焊两层时,第一层喷焊金属组织中碳化物细化,硬度值降低,第二层喷焊金属受基体金属稀释程度的影响减小,组织更加均匀,硬度变化不大。     

VC对Fe55喷焊层组织及磨损性能的影响

采用等离子喷焊技术在Q235钢表面制备了Fe55合金喷焊层。借助金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机,研究了不同VC添加量下喷焊层的显微组织、物相、硬度变化及磨损性能。结果表明:未添加VC时喷焊层表层组织主要由团状马氏体、奥氏体组成;添加VC后组织转变为针状马氏体+Fe-Cr相,且大量白色颗粒状VC、V_2C和白色块状Cr_7C_3、Cr_(23)C_6等碳化物弥散分布于基体之中,形成韧基体+硬质相组织。随VC含量的增加,喷焊层的硬度及摩擦系数先增加后下降。当VC添加量达10%时,喷焊层的显微硬度最高,较未添加VC时提高了约300 HV0.5,摩擦系数最低,磨损量最小。     

等离子堆焊合金层组织及腐蚀磨损性能

在 16Mn钢表面等离子堆焊自熔性铁基合金层 (Fe5 5 )、镍基合金层 (Ni6 0 )以及镍基WC合金 (NWC2 5 ) ,并对三种堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及在三种不同腐蚀介质下的磨损试验。结果表明 ,合金堆焊层的显微组织均为γ固溶体基体上分布着多种复杂的化合物相 ,如Fe2 3 (C ,B) 6,(Cr ,Fe) 7C3 ,Cr7C3 ,NiB等。NWC2 5堆焊层具有最高的硬度和耐磨性 ;合金堆焊层在稀H2 SO4和稀NaOH溶液介质中的耐磨性与在中性水中相比都有所降低 ,在酸性介质中降低更加明显     

Ni对铁基合金喷焊层组织与耐蚀性能的影响

借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学工作站等设备,研究了Ni对铁基合金等离子喷焊层组织和耐蚀性的影响。结果表明:铁基合金喷焊层主要由γ-(Fe,Ni)、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6碳化物、Cr_2B等相组成;添加Ni,喷焊层物相种类并未发生改变,但奥氏体相增多,喷焊层底部晶粒细化,但显微硬度明显降低;同时,添加Ni后喷焊层的耐酸腐蚀性有一定提高。     

火焰喷涂Ni基WC复合涂层组织和性能的研究

研究了以T9铜为基体的Ni基WC火焰喷涂层的组织和性能特点。试验结果表明：自熔性合空粉末末喷焊后所形成的复合涂层除生成了γ-Ni固溶体外．还包含有WC、W2C、Ni，B、CrB、Cr7C3、Cr2B、Cr23C6、(Fe，Ni)23C6等化合物和硬质相，有效地提高了基体表面的硬度和耐磨性，其平均显微硬度达900HV。     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

铁基自熔合金光束熔覆层的微观组织及强化机理

采用SEM、EDS、X射线衍射及显微硬度和洛氏硬度分析手段研究了铁基自熔合金粉末光束熔覆层的微观组织及其物相组成。结果表明,Fe-Ni-Cr-B-Si合金粉末的光束熔覆层微观组织由固溶于大量Cr,及少量B,Si,C的γ（Fe,Ni)树枝晶,枝晶间（Cr,Fe)7(C,B)3 γ（Fe,Ni)共晶所构成,光束熔覆层的宏观硬度达HRC47．3,高于同种材料喷涂层及TIG熔覆层的硬度。Cr,Si元素在γ相中的固溶,枝晶间共晶（Cr,Fe)7(C,B）3高硬度相的析出是光束熔覆层得以强化的主要原因。     

TA1纯钛表面镍基喷焊层的组织和磨损性能

利用等离子喷焊技术在TA1纯钛表面制备了镍基耐磨喷焊层,研究了喷焊层结构、显微组织和显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:喷焊层由过渡层和强化层组成,焊层与基体间形成了基于原子扩散的冶金结合界面及以树枝晶为主的过渡层。喷焊层的组织主要由γ-Ni固溶体,γ-Ni(Ti)固溶体以及TiC、Cr_7C_3、Ni_3B和TiB_2等硬质相组成。强化层为韧Ni基体+硬质相耐磨组织,硬度(HV_(0.5))在8300~9070 MPa之间,较基体高出7000 MPa。喷焊层主要合金元素的扩散、显微组织变化及显微硬度沿层深方向的分布具有连续性和渐变性。与基材TA1对比试验表明,喷焊镍基合金后摩擦系数降低,耐磨性明显提高,喷焊层磨损面呈轻微的磨粒磨损特征。     

H13钢棒柱面铁基等离子喷焊层的制备工艺及组织研究

采用等离子喷焊工艺以螺旋路径在H13钢棒表面喷焊多道焊缝,研究了旋转速度对铁基喷焊层成形形貌的影响以及喷焊层的显微组织、显微硬度。研究结果表明,当旋转速度为0.8 r/min时,可以获得表观成形质量较高的铁基喷焊层。铁基喷焊层中的物相是Cr、Si固溶于γ-Fe形成的固溶体以及(Cr,Fe)_7C_3、B_2C_5等化合物。铁基喷焊层的硬度为730 HV左右,明显高于基体H13钢的硬度,能够提高喷焊层的表面性能。     

AlN对铁基合金等离子喷焊层组织和摩擦磨损性能的影响

目的 加入AlN提高铁基合金的摩擦磨损性能。方法 采用PTA-400E3-HB等离子喷焊设备在Q235钢表面制备添加AlN的铁基合金喷焊层。通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究喷焊层的组织和相结构。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和台阶仪对喷焊层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。结果 添加AlN的喷焊层主要物相为α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3。未添加AlN的喷焊层由等轴晶组成,添加AlN的喷焊层呈现柱状树枝晶,且随AlN量增加,树枝晶组织愈加粗大。添加1%AlN喷焊层的平均显微硬度最高,为(890.1±46.8)HV0.3,比铁基喷焊层的显微硬度高131.6HV0.3;当AlN含量增加,未转变奥氏体量增加,导致喷焊层的硬度降低。加入AlN的喷焊层的摩擦系数均降低,摩擦系数稳定在0.40~0.57之间。当AlN添加量为3%时,喷焊层的磨损形貌最光滑,磨损率为1.15×10-14 m3/(N?m)。添加AlN后,喷焊层的磨损机理从之前的粘着磨损变为磨粒磨损。结论 添加AlN能提高铁基喷焊层的摩擦磨损性能。