铁基非晶增强碳化钨涂层的微观结构与性能

采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-CoCr/铁基非晶复合涂层。比较研究了复合涂层和WC-CoCr的微观形貌、硬度、耐磨性能、高温氧化性能和腐蚀性能。XRD分析和SEM观察表明,复合涂层主要由WC相、W2C相和铁基非晶相组成。与WC-CoCr涂层相比,复合涂层的硬度有所降低,但是两者没有显著性差异。由于硬度下降,导致复合涂层的耐磨性能略低于WC-CoCr涂层。800℃高温氧化测试表明,复合涂层在800℃具有良好的热稳定性,这归因于氧化过程中生成了一层致密的氧化膜。此外,复合涂层在3.5%氯化钠溶液中的耐腐蚀性能也优于WC-CoCr涂层。     

热处理对铁基非晶合金涂层相组成及磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了铁基非晶涂层,研究了500%～800℃不同温度热处理对涂层的相组成和摩擦磨损性能的影响.从涂层的显微硬度分析、相组成分析、晶粒大小分析、以及摩擦磨损试验分析表明:随着热处理温度升高涂层的相结构及性能发生变化,在600℃时,涂层中析出大量的纳米硬质相,涂层的显微硬度和耐磨损性能也随之大幅提高;涂层的显微硬度在600℃时达到最大,耐磨性能在750℃时最好.     

AlCrBN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层的制备及其性能

目的制备高硬度、高耐磨性、自润滑及高热稳定性的AlCrBN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,探索涂层的微观结构、力学性能、耐磨性能及高温热稳定性能。方法采用多弧离子镀技术在WC-Co硬质合金以及不锈钢基底上,制备AlCrBN/AlCrSiN多层纳米晶复合涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜、纳米压痕仪等设备,对涂层在不同温度(600~1000℃)下退火前后的表面形貌、微观结构、力学性能、耐磨性能进行系统研究。结果AlCrSiN/AlCrBN涂层为典型的纳米晶复合多层结构,涂层主要由fcc-AlCrN纳米晶镶嵌在非晶的SiNx和BNx中并形成多层结构。涂层具有优异的热稳定性能,其结构能够保持到800℃不发生变化,当温度增加到900℃时,涂层发生调幅分解,形成c-AlN、hcp-AlN和Cr2N等复合结构,在1000℃退火后,涂层结构基本稳定,仍能检测到CrN相。涂层纳米硬度及平均摩擦因数分别为29.15 GPa和0.67。结论AlCrSiN/AlCrBN涂层具有优异的力学性能、耐磨性能及高温热稳定性能,在800℃以下保持稳定,在1000℃退火后仍能保持较高的硬度及良好的耐磨性能,在高速切削刀具中具有良好的应用前景。     

WC-CoCr涂层热震及高温抗氧化性能

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面制备了WC-CoCr涂层,在空气环境中对涂层进行高温氧化试验和热震试验,借助SEM、XRD和电子天平分别分析了涂层表面的微观形貌、氧化前后产物相组成及涂层增重。结果表明:HVOF制备的WC-CoCr金属涂层的组织致密、孔隙率低。该涂层经600℃静态空气氧化后,在涂层表面生成了CoWO_4、WO_3、Cr_2O_3等氧化产物,这些氧化物可阻止氧化的进一步发展,提高了涂层的抗氧化能力,涂层没有发生剥落。WC-CoCr涂层具有优异的抗氧化和热震性能。     

炭材料高温抗氧化莫来石/SiC复合涂层的制备及其1150℃高温抗氧化性能(英文)

采用化学气相反应及料浆刷涂烧结复合工艺在石墨表面制备高温抗氧化莫来石/SiC复合涂层。XRD物相分析结果显示涂层外层由莫来石及微量SiO2相组成,涂层内层主要由β-SiC相组成。通过高温抗氧化试验研究涂层的高温抗氧化行为并测试涂层氧化后的洛氏硬度。结果表明:所制备的莫来石/SiC复合涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能,经过1150℃、109h的高温氧化及12次1150℃→室温的循环热震试验后,涂层试样的质量增加率为0.085%。硬度测试结果表明:所制备的莫来石/SiC复合涂层各层之间具有良好的结合性能。     

热处理对TiAlCN涂层组织和性能的影响

在Ar气条件下,对反应磁控溅射法制备的TiAlCN涂层进行500~1100℃热处理。采用XRD、Raman和DSC,研究不同热处理温度下涂层微观结构的变化,利用显微硬度计和划痕仪研究热处理对涂层性能的影响。结果表明,经600~800℃热处理后,涂层非晶碳相明显增加,使涂层形成纳米复合结构,这导致显微硬度显著增加,膜基结合性能增加;在900~1100℃热处理后,由于涂层中六方AlN相的析出,导致涂层显微硬度急剧下降,且韧性下降。     

高温及氧化对WC-10Co4Cr涂层微观结构及性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、冲蚀试验机等手段研究高温及氧化对超音速喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微组织、显微硬度、结合强度、耐磨性能、耐冲蚀性能等的影响。结果表明:在空气中经600℃热处理后,涂层发生了明显的高温氧化,涂层中WC、Co、Cr相的含量降低,转化为Co WO_4、Cr_2O_5、C_6WO_6等氧化物相,孔隙率明显升高,结合强度有所降低,虽然涂层的显微硬度值有所提高,但耐磨损及耐冲蚀性能都明显降低;通过Ar保护,涂层只受到600℃的高温作用,涂层的相组成未发生明显改变,显微硬度有较大幅度的提高,且分布更加均匀,耐干摩擦磨损及耐泥沙冲蚀性能均获得大幅提高。     

沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响

沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明：不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al₂O₃膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。     

超音速等离子喷涂NiCrCr3C2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能*

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。     

活塞环表面CrAlN涂层的微观组织与抗高温氧化性能

采用多弧离子镀在65Mn钢基体上制备了不同Al含量的CrAlN复合涂层,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、纳米硬度仪和高温氧化炉,系统分析了CrAlN复合涂层的成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温氧化性能。研究结果表明:添加Al后,CrN涂层的择优取向由(111)转变为(200),随着Al含量的增大,衍射峰向右偏移,晶格常数逐渐减小,涂层的表面粗糙度增大,纳米硬度值增加。与CrN涂层相比,CrAlN复合涂层具有较好的抗高温氧化性能,且随Al含量的增加,抗高温氧化性能增强,其原因是涂层表面形成了铬铝氧化物,减小了高温条件下氧向涂层内部的扩散能力。     

超音速火焰喷涂CoCrW涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂工艺制备了CoCrW涂层,测试了涂层的结合强度、硬度、孔隙率和高温抗氧化性能.试验结果表明,涂层的结合强度在57 MPa以上,硬度为545 HV0.1,孔隙率在2%以下.涂层的抗氧化性能较好,涂层在850℃以下或经过较短时间热处理时,涂层氧化增重较少,而温度在850℃以上或经过较长时间热处理时,涂层氧化增重明显.在相同试验条件下与气体爆燃涂层、等离子涂层相比,用HVOF喷涂的涂层其耐磨性能最好.     

高速电弧喷涂技术制备Fe基非晶涂层及其性能

利用自设的新型粉芯丝材,通过高速电弧喷涂技术制备了Fe Cr BAl Ni Si非晶涂层,针对涂层的组织结构和性能进行了深入研究。结果表明,涂层组织致密,其层状结构呈薄片形,涂层孔隙率为5.6%。涂层含有29%的非晶相,且主要存在于近基体涂层中,而晶体相则主要为Fe-Cr相、Al Ni3相、Cr B相、Ni4B3相和Al2O3相。非晶相的存在及因沉积效果产生的缺陷决定了涂层的显微硬度的不均匀性,涂层平均硬度接近800 HV0.1,最大可达1 115.3 HV0.1,属于硬质涂层。涂层的晶化温度约为712℃,较其他几种非晶涂层涂层有更好的热稳定性。     

激光功率对WC颗粒增强铁基复合涂层摩擦学性能的影响

利用激光重熔工艺对在45钢表面预置的Fe基复合陶瓷涂层进行处理,探讨了不同激光功率(600 W、800 W和1000 W)的重熔处理对涂层组织及摩擦学性能的影响。结果表明,激光重熔使涂层与基体间发生了元素转移;得到了内聚强度更高的复合涂层;不同激光功率下涂层的显微硬度与耐磨性均远高于等离子喷涂Fe基复合陶瓷涂层,其中激光功率为800 W时的Fe基复合陶瓷涂层的显微硬度最高,耐磨性能最好。硬质陶瓷相WC颗粒、纳米级Si C颗粒及其原位生成的化合物Fe Si、Si C及M_7C_3起到了弥散强化作用,改善了涂层磨损特性,从而提高了涂层的耐磨性能。     

新型耐磨耐高温氧化NiCrAlSiC复合涂层的制备及性能研究

采用"电泳+电沉积"两步法在金属基体上先预沉积CrAlSiC电泳层,再电沉积Ni,制备了NiCrAlSiC复合涂层,并制备不含SiC的NiCrAl涂层为对比样品。采用XRD、SEM、EPMA和TEM对复合涂层进行形貌、结构和成分表征,并研究其高温氧化性能和摩擦磨损性能。结果表明:复合涂层致密并与基体结合良好,涂层内颗粒分散均匀。与不含SiC的NiCrAl复合涂层相比,NiCrAlSiC复合涂层的氧化膜由NiO、NiAl_2O_4和Al_2O_3三层结构转变为NiAl_2O_4和Al_2O_3两层结构,且氧化膜更薄;同时,涂层硬度提高26%,磨损速率下降52%,磨损机制由磨粒磨损转变为黏着磨损。SiC颗粒的加入同时提高了NiCrAl涂层的抗高温氧化性能和耐磨性能。     

Ti6Al4V钛合金表面激光熔覆复合涂层的高温稳定性

以30%Al-40%Ni-12%Mo-18%Si(质量分数,%)复合粉末为原材料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备了30Al复合涂层。研究了800℃下保温1、10、30、50 h时复合涂层的物相、显微硬度及显微组织。结果表明:高温热处理前和热处理10 h后,该涂层的物相组成和显微组织基本不变;该涂层的显微硬度仅在保温50 h后下降约100HV0.3。该涂层表现出了良好的高温稳定性。     

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。     

钛合金微弧氧化/有机硅转化复合涂层的制备与高温性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化法和有机硅转化法在TA15合金表面制备出微弧氧化/有机硅转化复合涂层。采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的组织结构,并评价涂层在700℃时的高温氧化行为。结果表明:微弧氧化涂层主要由锐钛矿相和金红石相Ti O2组成,涂层表面存在直径约5μm的微孔,但涂层内层致密。微弧氧化涂层表面的有机硅转化层主要由Ce O2、Si C、Al和Al_2O_3相组成,厚度约为20μm;微弧氧化涂层与有机硅转化涂层之间无明显界线,界面结合良好。在700℃长时间高温氧化20 h后,TA15合金的氧化增重为0.5875 mg/cm2,微弧氧化涂层的增重为0.2513 mg/cm2,而复合涂层显著改善抗氧化性能,增重仅为0.0506 mg/cm2。700℃至室温热冲击50循环后,复合涂层没有发现剥落,显示出良好的抗热震性能。     

Ti-6Al-4V钛合金表面激光熔覆自润滑耐磨涂层的高温稳定性

以NiCr/Cr3C2-10%CaF2(质量分数,%)复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面成功制备出了γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2高温自润滑耐磨复合涂层。为研究该复合涂层的高温稳定性,在600℃下分别对该复合涂层保温24、48、96 h,并分别研究了不同保温时间下复合涂层的物相、显微硬度、摩擦学性能的变化及其机理。结果表明:高温处理前后复合涂层物相组成基本不变,由于γ-NiCrAlTi固溶体的溶解,涂层显微硬度下降约110 HV0.3;高温处理前后涂层的摩擦系数及磨损率变化较小,在长时间高温保温情况下,涂层的组织和摩擦学性能都表现出良好的高温稳定性。     

复合喷丸强化对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的高温氧化性能的影响

为了研究复合型的高能喷丸工艺对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的高温氧化性能,采用0.3N、0.3N+0.1N和0.3N+0.2N的喷丸强度对CoCrAlY涂层进行了表面强化。观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌;测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度;对比分析了喷丸前后涂层物相变化以及涂层高温氧化性能。研究结果表明：复合喷丸强化比普通高能喷丸强化对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的抗高温氧化性能提升更加明显,0.3N+0.1N的复合喷丸工艺对提升涂层的高温抗氧化性能最好。相较普通喷丸工艺,复合喷丸工艺更能明显降低EB-PVD制备的CoCrAlY涂层表面粗糙度,提高涂层的致密度,改善物相结构,进而提升涂层的抗高温氧化性能。喷丸强度大于等于0.3N时,CoCrAlY涂层表面出现鳞状突出物,导致氧化物在此处择优生长,生成的氧化膜中的应力在此处集中而发生破裂,降低涂层的使用寿命,但复合喷丸能消除该鳞状突出物。     

VAlSiN 硬质涂层的结构与机械性能

目的研究Si的掺入对VAlN硬质涂层机械性能的影响行为。方法利用双靶(V50Al50靶与Si靶)磁控溅射沉积技术,保持V50Al50靶的功率为一定值,通过控制Si靶的功率,获得Si含量不同的VAlSiN硬质涂层,分析涂层的成分、相组成、硬度及耐磨损性能。结果 Si在涂层中以Si3N4非晶相存在,Si3N4起到细化晶粒的作用,少量Si的掺入可使涂层的硬度与耐磨性能得到提升。但当Si大量掺入后,Si3N4非晶相成为涂层中的主相,导致涂层的硬度与耐磨性能出现下降。结论少量Si的掺入有益于VAlN涂层机械性能的提升。