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。     

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。     

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。     

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。     

超薄基体气门等离子喷焊T400合金层的试验研究

采用等离子喷焊方法在厚度为1mm的气门锥面制备了钴基合金涂层，用X射线衍射仪分析了涂层的相结构，用电子探针分析了涂层截面的成分分布，用光学显微镜观察了涂层的组织形貌。结果表明，熔合区主要由细小的等轴晶和少量的柱状晶组成，涂层主要由铸态枝晶和细晶组成，在涂层与基体之间形成了明显的冶金结合层。涂层中的金属元素呈梯度分布，在界面处存在明显的热扩散现象。实际应用表明，由于喷焊层形成了合金固溶体和耐磨性能好的碳化物，因而提高了气门的使用性能。     

超薄基体气门等离子喷焊T400合金层的试验研究

采用等离子喷焊方法在厚度为1 mm的气门锥面制备了钴基合金涂层,用X射线衍射仪分析了涂层的相结构,用电子探针分析了涂层截面的成分分布,用光学显微镜观察了涂层的组织形貌。结果表明,熔合区主要由细小的等轴晶和少量的柱状晶组成,涂层主要由铸态枝晶和细晶组成,在涂层与基体之间形成了明显的冶金结合层。涂层中的金属元素呈梯度分布,在界面处存在明显的热扩散现象。实际应用表明,由于喷焊层形成了合金固溶体和耐磨性能好的碳化物,因而提高了气门的使用性能。     

碳化硅增强钴基合金等离子喷焊层组织与力学性能

采用同步送粉方法在低碳钢表面制备质量分数分别为5%,10%和20%的SiC颗粒增强钴基合金喷焊层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)分析涂层的显微组织特征和相结构,并对涂层进行显微硬度和纳米压痕试验. 结果表明,钴基合金喷焊层主要是由γ-Co固溶体、Cr₂₃C₆等物相构成. 加入不同含量的SiC粉末后喷焊层中出现(Cr,Fe)₇C₃,CoC_x,Co₃C和少量SiC相. SEM形貌显示钴基合金喷焊层为γ-Co和γ-Co+Cr₂₃C₆亚共晶组织,随着SiC含量的增加,喷焊层组织由亚共晶向共晶及过共晶转变. 涂层的显微硬度随SiC含量的增加而增加,显微硬度在加入20%SiC时为874 HV0.5. 纳米压痕试验显示熔合线附近固溶体硬度及涂层的弹性模量随着SiC含量的增加而增加.     

薄基体气门锥面等离子喷焊Stellite F合金强化层的研究

采用等离子喷焊方法在厚度为1 mm的气门锥面制备了钴基合金涂层,观察了涂层的组织形貌,用X射线衍射仪分析了焊层的相结构,用电子探针分析了焊层的成分分布,测试了焊层的硬度与热稳定性.结果表明,喷焊强化层主要为铸态枝晶和细晶组成,在界面处存在明显的热扩散现象,喷焊层与基体之间呈冶金结合.喷焊层的稀释率为3%,且具有较高的硬度与良好的热稳定性.     

WC对铁基合金喷焊层组织及磨损性能的影响

采用等离子喷焊技术在Q235表面制备铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜以及摩擦磨损实验,研究一定含量的WC对铁基合金喷焊层组织及磨损性能的影响。结果表明:铁基合金喷焊层主要由α-Fe,γ-Fe,(Fe,Cr)_7C_3和(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入WC后,出现了(Fe,Cr)_(23)C_6,WC,W_2C等新物相。未加入WC的喷焊层出现了疲劳剥落,数量较多、较深且平直的犁沟,表现为粘着磨损和磨料磨损;加入WC后疲劳剥落减弱,犁沟减少,表现为磨料磨损。喷焊层中硬质相的弥散强化作用提高了硬度和耐磨性。     

等离子弧喷焊Co-223A合金粉末的研制和应用

通过合金化原则与使用性能要结合的试验分析方法，研制出等离弧喷焊生优良，在７５０℃温度下长时间工作，耐热，耐磨和耐烧蚀性能高的Ｃｏ－２２３Ａ合金粉末，熔敷金属稀释度低，室温硬度ＨＲＣ≈４０，抗裂纹性高，用于高速柴油发动机排气阀密封面的喷焊，气阀使用寿命提高４－６倍。     

Y2O3对等离子喷焊高铬铁基涂层组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及磨损实验,研究了添加1％(质量分数)Y2O3对等离子喷焊高铬铸铁型铁基合金涂层组织和耐磨性的影响.结果表明,加入1％Y2O3并未改变涂层中相的组成,主要都是由面心立方的γ(Fe、Ni)固溶体和六方结构的M7C3型碳化物构成,但使γ(Fe、Ni)固溶体生长晶面由[002]转变为以[111]和[002]晶面为主.由于涂层中Y2O3的加入,稀土氧化物颗粒可作为异质形核核心,细化组织,并抑制碳化物的生长,使其弥散分布于共晶组织中,从而提高喷焊层的显微硬度和耐磨性能.     

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DGCu150时,喷焊层含有α-Cu相,δ相,ε相和Cu₃P。喷焊材料为铜基合金DGCu150+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。     

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。     

等离子喷焊镍基合金耐磨性能研究

采用等离子弧喷焊技术在不同转弧电流下喷焊DG.Ni60A和DG.Ni60WC25两种镍基合金粉末,对各喷焊层进行了硬度和耐磨性分析。试验结果表明,转弧电流大小对喷焊镍基合金层的耐磨性影响较大,喷焊DG.Ni60A合金粉末时,转弧电流为100 A时的试样磨损量为0.090 57 g,转弧电流为150 A时的试样磨损量高达1.116 17 g,相差10余倍。喷焊DG.Ni60WC25合金粉末时,转弧电流为100 A时的磨损失质量仅为0.018 83 g,转弧电流为200 A时的磨损失质量高达0.744 97 g,相差约40倍。镍基合金中加入WC,在一定条件下可以提高喷焊层的耐磨性能;转弧电流为150 A时,未添加WC硬质相的DG.Ni60A合金粉末喷焊层的磨损失质量高达1.116 17 g,而添加了WC硬质相的DG.Ni60WC25合金粉末磨损失质量为0.018 83～0.744 97 g。     

钼对钴基合金激光熔覆层组织与耐磨性的影响

利用激光熔覆技术在低碳钢基体表面制备了钴基合金涂层.利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)及x射线衍射仪(XRD)等研究了不同Mo元素含量的钴基合金涂层的组织结构;通过采用显微硬度试验、滑动磨损试验等方法进行性能测试.结果表明,含5.4%Mo的合金熔覆层主要组成相为γ-Co,Cr_(23)C_6,而含28%Mo的合金涂层主要相组成为γ-Co,Cr_(23)C_6,Co_3Mo_2Si_2和NiCor等相;含5.4%Mo涂层的组织主要为柱状生长树枝晶;含28%Mo单道涂层的结合区为紊乱的粗大树枝晶,中部为向上生长的细小的树枝晶,表层为细小的等轴晶,多道搭接涂层组织为细小的等轴晶;含28%Mo涂层的显微硬度可达800 HV以上,比含5.4%Mo涂层的硬度提高了一倍;耐磨性也有不同程度的提高.

Abstract：

Co-based alloy coatings with different Mo content (5.4% and 28 % ) on the surface of low carbon steel were prepared by laser cladding. The microstructure and phases composition of the coatings were investigated by means of optical microscope (OP), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction instrument (XRD). Microhardness and sliding wear resistance of the coatings were also tested. The results indicated that the main phases in Co-based alloy coatings with 5.4%Mo were γ-Co and Cr_(23) C_6. Another two phases of Co_3 Mo_2 Si and NiCoCr were identified in Co-based alloy coatings with 28% Mo. Directional dendrite was observed in Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. Unidirectional dendrite at the interface, followed by fine dendrite at the central zone and equiaxed grain near top surface were found in Co-based alloy single coatings with 28% Mo, and almost all fine equiaxed grains appear in the multi-track coatings. The microhardness of Co-bascd alloy coatings with 28% Mo reaches up to 800 HV, which was 2 times of that of Co-based alloy coatings with 5.4% Mo. The sliding wear resistance was also improved.     

碳化钨含量对钴基碳化钨复合喷熔层耐磨性的影响

为提高20钢的耐磨料磨损性能,利用氧一乙炔火焰喷涂的方法制备了不同WC含量的钴基WC复合喷熔层。显微组织分析表明,复合喷熔层与基体结合良好,喷熔层内WC颗粒分布均匀。磨损试验结果表明,钴基WC复合喷熔层具有优异的耐磨性能,随WC含量的增加,喷熔层耐磨性能增强。     

镍基合金喷焊层的切削加工

研究了用立方氮化硼刀具加工轧机辊道镍基合金喷焊辊子的工艺特点，提出了刀具和机床的选用要点，用以车代磨的方法解决了镍基合金难磨削材料的加工问题。     

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.     

钴对MoSi2组织和性能的影响

采用机械合金化和氩气保护热压方法制取ＭｏＳｉ２材料并研究了Ｃｏ对ＭｏＳｉ２组织和性能的影响。结果表明,在ＭｏＳｉ２中加入Ｃｏ后,生成两个相,一个为ＭｇＺｎ２型六方结构的（ＣｏＭｏＳｉ）三元化合物λ１相,另一个可能是复杂的硅酸盐或陶瓷化合物。加入适量的Ｃｏ能明显提高ＭｏＳｉ２的断裂声望生和抗弯强度。