激光熔覆NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层结构及高温耐磨性能

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构。在SRV-IV高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球。采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌。结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

Effect of Undercooling on Microstructure Evolution in IN718 Superalloy

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构.在SRV-Ⅳ高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球.采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌.结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。     

激光熔覆NiCr涂层的结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了涂层的组成和组织结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对NiCr涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:NiCr涂层的主要组成物相为NiTi、Ni3Ti、Ni4Ti3、Cr2Ni3和Cr2Ti,涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为780HV0.2,涂层的摩擦因数随载荷和滑动速度的增加而减小;磨损率随载荷的增加而增加,随滑动速度的增加而减小。涂层的磨损率在10-6 mm3/Nm数量级,具有优异的耐磨性能。     

激光熔覆Y_2O_3-TiB增强钛基涂层摩擦磨损性能研究

采用激光熔覆快速非平衡合成法制备了原位反应合成Y_2O_3-TiB增强钛基复合材料。采用Y_2O_3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制得Y_2O_3-TiB/Ti复合涂层。采用形貌观察、硬度和摩擦磨损测试等方法研究了复合涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的硬度为基体材料的2~3倍,添加1%Y_2O_3的激光熔覆涂层硬度和摩擦磨损性较好。     

海水环境中钛元素改性铜基激光熔覆层的摩擦行为研究

目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪器,对该改性涂层的显微组织、元素分布、硬度以及在大气与海水环境中的摩擦性能进行分析。结果改性涂层中,因钛元素添加生成了Al Cu2Ti相,使得改性涂层的表面硬度在第二相析出强化的作用下得以提升,显微硬度可达(310±10)HV0.3,相比同质修复层,提升了14.8%。在海水环境中,改性涂层的摩擦系数远低于同质修复层。改性涂层在大气环境中的磨损机制为氧化磨损、粘着磨损及磨粒磨损,在海水环境中的磨损机制为磨粒磨损。结论通过在ZQAl9442铜合金表面进行激光熔覆,得到了兼具高硬度、高耐磨性和抗海水环境摩擦的钛元素改性铜基涂层,在一定程度上提升了镍铝青铜合金在海水环境中的服役寿命。     

超高速激光熔覆镍基WC涂层的显微结构与耐磨性能

采用超高速激光熔覆技术制备了镍基WC涂层,通过SEM、EDS和XRD等对比研究了超高速与低速激光熔覆镍基WC涂层的表面形貌、组织结构与耐磨性能。结果表明,相较于低速激光熔覆,超高速激光熔覆热输入更小、冷却速率更高,制备的镍基WC涂层拥有更好的表面质量;同时,有效减小了基体元素对涂层的稀释,显著降低了WC颗粒的热损伤,使得涂层中碳化物的析出与孔隙生成得到抑制,WC陶瓷颗粒均匀分布,进而显著降低涂层残余应力,避免涂层中裂纹的产生;超高速激光熔覆镍基WC涂层耐磨性能更为优良,磨损机制为磨粒磨损。     

激光熔覆微-纳米WC复合涂层的干摩擦磨损性能

以微米和纳米12%Co-WC颗粒为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米WC增强Ni基合金复合涂层;在MM200磨损试验机上与硬质合金磨轮进行了不同载荷和距离的干磨损试验.并利用SEM、TEM、X-射线、显微硬度计等手段分析熔覆涂层在磨损前和磨损后的显微组织和硬度,研究了各涂层在此干摩擦条件下的磨损机理.结果表明,纳米晶WC的加入能改善涂层的耐磨性能,当纳米级WC和微米级WC各为15%时,涂层耐磨性能最佳,但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层组织结构及空间摩擦学性能（英文）

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在3种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明:复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在3种模拟空间环境下的摩擦磨损性能;真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化;复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。     

Microstructure and Tribological Properties of TiB2/TiB/TiNx（x=1,0.3）/Ti Composite Coating Produced on Pure Ti by Laser Surface Alloying

TiB2/TiB/TiNx(x=1,0.3)/Ti composite coating was prepared on pure Ti by laser surface alloying by using powders of boron as starting materials.The composite coating was examined by X-ray diffraction(XRD),high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM)and scanning electron microscopy(SEM).The friction and wear properties of the composite coating were examined using a pin-on-disk tester under dry sliding wear condition.The results showed that the top surface of the composite coating was mainly composed of TiB2,TiB,TiN0.3,TiN and Ti phases,while the interface of the composite coating was composed of TiB and Ti phases.The composite coating showed sticklike structure near the top surface,and dendrites structure near the interface.The friction and wear test showed that the composite coating had better wear resistance than pure Ti due to their higher microhardness than that of pure Ti substrate.     

溶渗法制备Al3Ti/Al复合材料的研究

以钛丝网为反应源,以金属Al为基体,通过熔渗+原位反应法制备出一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。根据差热分析结果确定了反应温度为890℃;通过XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行了表征。结果表明:当保温时间为20 min时,钛丝在铝基体中的反应较完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体的4.5倍;在载荷为10 N的干滑动磨损条件下,相对于没有增强的Al基体而言,保温20 min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

Improvement of the oxidation and wear resistance of pure Ti by laser cladding at elevated temperature

NiCrBSi and NiCrBSi/WC-Ni composite coatings were produced on pure Ti substrates by the laser cladding technology. Thermal gravimetric (TG) analysis was used to evaluate the high temperature oxidation resistance of the laser cladding coatings. The friction and wear behavior was tested through sliding against the Si₃N₄ ball at elevated temperatures of 300 °C and 500 °C. Besides, the morphologies of the worn surfaces and wear debris were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and three dimensional non-contact surface mapping. The results show that the microhardness, high temperature oxidation resistance and high temperature wear resistance of the pure Ti substrates are greatly increased. For the pure Ti substrate, the wear behavior is dominated by adhesive wear, abrasive wear and severe plastic deformation, while both laser cladding coatings, involving only mild abrasive and fatigue wear, are able to prevent the substrates from severe adhesion and abrasive wear. In particular, the laser cladding NiCrBSi/WC-Ni composite coating shows better high temperature wear resistance than the NiCrBSi coating, which is due to the formation of a hard WC phase in the composite coating.     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层材料的摩擦磨损性能研究

目的通过优化涂层制备工艺,制备致密的Fe基非晶合金涂层,以提高非晶合金涂层的耐磨性。方法采用活性燃烧高速燃气超音速火焰喷涂(AC-HVAF)技术,通过工艺优化,制备了组织致密的Fe基非晶合金涂层。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、三维光学轮廓仪等设备,对非晶合金涂层的组织结构、摩擦性能和磨损机制进行了深入分析。结果 Fe基非晶合金涂层呈现典型的非晶结构,涂层厚度在300μm左右,涂层的平均显微硬度值高达1000HV0.1。在干摩擦试验条件下,Fe基非晶合金涂层的磨损量远低于304不锈钢材料,磨损率是304不锈钢基体的1/3~1/2。Fe基非晶合金涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,伴随着氧化磨损。氧化磨损主要是由干摩擦过程中产生的摩擦热导致,氧化磨损加速了片层剥落。结论 Fe基非晶合金涂层孔隙率的降低和非晶相含量的提高,有利于稳定摩擦系数和改善涂层的耐磨损性能。     

Fabrication of multiple carbide particles reinforced Fe-based surface hardfacing layer produced by gas tungsten arc welding process

In this paper, a multiple carbide particle reinforced Fe-based surface coating has been in situ synthesized by gas tungsten arc welding (GTAW) melting a precursor mixture of graphite, ferrotitanium (Fe-Ti) and ferrovanadium (Fe-V) alloy powders on AISI 1020 steel substrate. The microstructure and wear properties of the Fe-based surface hardfacing layers were investigated by means of a scanning electron microanalysis (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and wear tester. The results showed that (Ti,V)C multiple carbide particle and TiC carbide particle can be synthesized via reaction of Fe-Ti, Fe-V and graphite during GTAW melting process. The selection area diffraction pattern (SADP) analysis indicated that (Ti,V)C crystallizes with the cubic structure, which indicates that (Ti,V)C carbides were multiple carbides with V dissolved in the TiC structure. The Fe-based surface hardfacing layer reinforced by multiple carbides gave an excellent wear resistance and appeared a mild wear with fine scratches.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。     

氩弧熔覆原位自生TiC-TiB增强铁基复合涂层组织与性能

以碳粉、钛粉、硼粉和铁粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面成功制备出铁基增强相复合涂层,运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合.复合涂层由TiB,TiC,Fe₂Ti和α-Fe组成.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1000 MPa左右.常温干滑动磨损条件下,复合涂层具有优异的耐磨性.     

氩弧熔敷原位自生TiCp/Ni60A复合材料组织和耐磨性

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层.采用XRD、SEM等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能.结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中.涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性.