Ti811表面激光熔覆TC4+Ni45合金的组织和性能研究

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成。利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的微观组织主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和TiC,且这些相均匀分布,其中TiC以等轴球形或近球形颗粒在长条状TiB_2表面异质形核,形成了大量TiC+TiB_2复合相结构;涂层的显微硬度相比基底有显著提高,最高硬度745HV0.5。     

Ti_3SiC_2含量对激光熔覆自润滑涂层组织及性能的影响

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Ti_3Si C_2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:不同Ti_3Si C_2含量的涂层主要由TiC、TiB_2、Ti_5Si_3、Ti_3SiC_2、γ-Ni基体等物相组成,涂层组织分布致密均匀;涂层的显微硬度显著提高主要归功于TiC、TiB_2硬质相的存在,当Ti_3SiC_2含量为7.5%时显微硬度最高,为1150 HV0.2;当Ti_3SiC_2含量为10%时,摩擦因数稳定在0.26~0.30,磨损量最小为1.2 mg。     

粉末粒度对WC-Co涂层结构和性能的影响

采用低功率内送粉等离子喷涂设备,选择两种粒度不同的WC-Co粉末,在不同功率下,在不锈钢基体上制备WC-Co涂层。利用XRD、SEM等分析手段对原始粉末和涂层的显微结构和物相组成进行观察和分析,利用显微硬度仪测量涂层显微硬度。结果表明:与细粉相比,粗粉喷涂涂层的组织致密、均匀,孔隙率小。粗粉喷涂涂层显微硬度可达1500 HV以上,涂层主晶相是WC,也存在少量W2C相,随着等离子能量增加,W2C增多;细粉喷涂涂层,WC发生大量的脱碳分解,涂层主晶相是W2C,显微硬度低。因此粗粉在适当功率下更适合低能等离子喷涂。     

铜合金表面激光熔覆Ni-Cr-TiB_2-CaF_2涂层组织及性能

在Cu-Cr-Zr合金表面上以KF-6为过渡层,激光熔覆制备了Ni-Cr-TiB_2-CaF_2复合涂层,研究了不同含量的TiB_2颗粒增强相对复合涂层组织及性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段分析了复合涂层的显微组织和硬度,测试了涂层的摩擦磨损性能。结果表明,TiB_2含量为5%、10%的复合涂层组织主要由颗粒相和树枝晶组成;随着TiB_2含量增加,复合涂层组织中生成了板状组织和TiB_2团聚物。TiB_2含量为20%的复合涂层显微硬度(HV_(0.1))达1 200,约为铜合金的12倍;常温摩擦因数为0.30左右,耐磨性能优异。     

HiPIMS制备TiB_(2)、TiBN涂层及其等离子体性质EI北大核心CSCD

高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积制备TiB_(x)时,涂层化学计量比x随HiPIMS脉冲宽度的减小而降低。采用原位等离子体质谱仪研究TiB_(x)涂层的沉积等离子体性质,采用弹性反冲探测分析技术测量涂层元素组成,采用X射线衍射分析涂层相结构,采用X射线光电子能谱研究涂层键价结构,通过纳米压痕仪测试涂层力学性能。结果表明,减小HiPIMS脉冲宽度后出现气体稀释效应,加之Ti的一次离化能低于B,即Ti优先B发生离化,导致Ti^(+)/B^(+)离子束流比增大,从而降低TiB_(x)涂层化学计量比x,揭示了TiB_(x)涂层化学计量比演变机制。此外,在短HiPIMS脉冲宽度溅射TiB_(2)靶材条件下,引入N_(2)气体,当N_(2)流量为10 mL/min、HiPIMS脉冲宽度为30μs时,成功制备出具有纳米晶TiN、TiB_(2)复合结构特征的新型TiBN涂层,此TiBN涂层硬度及弹性模量分别为37.5 GPa、300 GPa,为具有优异力学性能纳米复合涂层的设计制备提供实验和理论指导。     

Ti811表面激光熔覆制备Ni基复合涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面采用同步送粉技术,激光熔覆TC4+Ni45+NiCr-Cr_3C_2+CeO_2混合粉末,制备了Ni基激光熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等手段分析了涂层的微观组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、硬质相TiC及TiB_2。熔体中加入稀土CeO_2,一方面促进初生树枝晶TiC的生长,另一方面增加共晶TiC的形核率并抑制其长大,最终,TiC在涂层中以树枝晶和等轴共晶两种形态存在。熔覆层的显微硬度最高达到1100 HV1.0,约为基底显微硬度的3倍。     

Ni对钛合金表面稀土激光熔覆层中TiC生长的影响

利用同步送粉激光熔覆技术,在Ti811钛合金表面激光熔覆原位合成了TiC和TiB_2颗粒增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了熔覆层的显微组织和物相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。试验结果表明,激光熔覆涂层与基体呈冶金结合,涂层的物相主要由α-Ti、TiC、Ti_2Ni和TiB_2组成,其中TiC呈树枝晶状和花瓣状,TiB_2呈长条状。平衡状态下TiC以正八面体晶体结构存在,但熔体中存在的Ni元素会影响TiC平衡状态,使其最终呈现六边形形貌。稀土氧化物Y_2O_3的加入有利于促进晶粒细化,提高熔覆层组织均匀性及表面硬度。熔覆层的显微硬度显著提高,最高硬度为900HV0.5左右,约为基底硬度的2.25倍。     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂层及耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB_2复合涂层和常规Ni60-TiB_2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB_2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB_2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB_2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB_2,以及次生的TiO_2、NiTi O_3、SiO_2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

陶瓷粉末尺寸对电弧喷涂金属-陶瓷复合涂层形成及性能的影响

利用高速电弧喷涂和含有微米TiB2和纳米Al2O3陶瓷粉末的粉芯丝材在碳钢基体上制备了六组陶瓷颗粒弥散增强的Fe-TiB2复合涂层,研究微纳米陶瓷粉末对电弧喷涂Fe-TiB2复合涂层的形成和性能的影响.采用光学显微镜、WYKONT1100三维表面形貌仪对比分析了扁平粒子形貌和厚度;用SEM,EDAX及XRD分析涂层的形貌和相组成,测试了涂层的显微硬度和耐磨粒磨损性能,并用激光共聚焦显微镜观察磨损后的涂层形貌.结果表明,随着粉芯丝材中微纳米陶瓷粉末含量的增加,扁平粒子的形貌从飞溅严重的散点状逐渐转变成少量飞溅的盘状,涂层的孔隙率随之下降.对比6种涂层的组织及性能,发现当粉芯丝材中的TiB2粉末尺寸＜2 μm时,Fe-TiB2复合涂层中的陶瓷硬质相分布最为细小、弥散,涂层的耐磨性能最好.     

点焊电极表面电火花沉积TiB_2涂层的特征

在CuCrZr电极表面通过电火花振动沉积制备了TiB_2功能涂层,测试了功能涂层的显微形貌、物相、硬度以及界面元素分布.试验表明,TiB_2涂层电极具有典型的电火花涂层结构,存在明显的元素互扩散,表明功能层与基体之间为冶金结合.但TiB_2涂层结构不致密,存在裂纹和孔洞,硬度较低.随着电火花电容和电压的增加.涂层的硬度降低.元素扩散和涂层氧化的加剧,是导致涂层硬度降低的主要原因.由于基体Cu的气化、脆性剥落和熔敷棒的切削作用,沉积TiB_2后基体质量反而降低.高电压下电火花沉积以及预涂敷Ni,都会导致基体质量降低更多.     

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.     

原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及强化机理

采用混合盐法制备了TiB_2/Al-7Si复合材料,对复合材料的微观组织进行了观察,并对其力学性能进行了测试.结果表明:原位生成的TiB_2颗粒平均尺寸约400nm,在复合材料中分布均匀;TiB_2颗粒对α-Al和共晶Si都具有显著的细化效果;复合材料的力学性能较其基体有明显的提高;基体晶粒的细化及TiB_2颗粒的弥散分布是复合材料的主要强化机制.     

真空度对TiB2/Al复合材料摩擦行为的影响（英文）

在不同真空度条件下(0.01、0.03、0.05、0.07和0.1MPa),采用销盘式摩擦磨损试验机研究气压对TiB2/Al复合材料的摩擦学行为的影响。结果表明:随着气压的增加,摩擦系数呈现下降的趋势,而磨损率变化不大。能谱分析表明,随着真空度的升高,磨损表面的Fe含量逐渐下降,与摩擦系数的下降趋势保持一致。     

Tribological Performance of TiB2-Ni Composite Coating Deposited by APS

TiB2-Ni composite powders were prepared by pressurized hydrogen reduction cladding with different proportion of TiB2.The coatings were then prepared by APS.The microstructures and the phase composition of the powders as well as the deposited coatings were analyzed by scanning electron microscopy(SEM)and X-ray diffraction(XRD).The coatings were tested using a ring-on-disc tribometer from ambient temperature to 300°C.A sprayed Cr3C2-NiCr coating was tested as a reference.The morphologies of the worn surface of the coatings were observed and analyzed.It is found that the TiB2-Ni composite coatings present higher friction coefficient than that of the Cr3C2-NiCr coating at room temperature due to the adhesive wear mechanism,whereas the main wear mechanism of Cr3C2-NiCr coating is rupture and exfoliation.However,at high temperature,the friction coefficient of the TiB2-Ni composite coating decreases as a result of B2O3 solid lubricant,which alleviates the adhesive wear on coatings.Furthermore,the TiB2-Ni composite coating greatly reduces the mass loss of the boron cast iron.     

钛合金表面激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备以反应合成TiB2和TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层,利用УТИТВ-100型销-盘摩擦磨损试验机研究了激光熔覆层在真空(10-5Pa)中的干滑动摩擦磨损性能,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了摩擦偶件的磨损表面形貌,讨论了激光熔覆层的磨损机制。结果表明,激光熔覆层的摩擦系数在0.25～0.5之间,明显低于TC4合金的摩擦系数(0.45～0.8),磨损体积约为TC4合金的40%。随法向载荷和滑动速度的增加,激光熔覆层的磨损体积增加,激光熔覆层的磨损机制主要为粘着磨损和粘附转移物引起的磨粒磨损。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

电弧离子镀制备TiBN纳米复合涂层

目的在纯N_2气氛环境下,低温制备TiBN纳米复合涂层,为TiBN涂层工业化生产积累科学数据。方法采用离子源增强阴极电弧离子镀系统,在硬质合金衬底上制备TiBN纳米复合涂层,系统研究了N_2气压对TiBN涂层晶体结构、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果 N_2气压对TiBN纳米复合涂层的晶体结构、表面形貌、硬度及摩擦系数的影响明显。随着N_2气压的升高,TiBN涂层中的TiN晶相逐渐增多,TiB_2晶相逐渐减少,为TiN晶粒和TiB_2晶粒镶嵌于非晶BN基体的复合结构。在0.5 Pa气压下,涂层硬度达3150HV。对于对磨材料硬质合金而言,TiBN涂层的摩擦系数为0.4左右。结论离子源增强电弧离子镀技术可以用于TiBN涂层的制备,制备出的TiBN涂层为纳米晶镶嵌于非晶的纳米复合涂层,涂层的显微硬度较高。在TiBN纳米复合涂层的工业化生产中,沉积N_2气压不宜偏高。     

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。     

Al_2O_3/TiB_2/SiC_w陶瓷材料的室温摩擦磨损特性研究

研究了不同SiCw，含量的Al2O3／TiaO／SiCw，陶瓷材料与硬质含金在室温滑动摩擦时的摩擦磨损特性．结果表明：随SiCw含量的增加摩拣系数减小，Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料抗磨损能力增强，其磨损机制主要有后粒磨损和晶须的脱落，晶须的取向对该陶瓷材料的耐磨性能有很大的影响。