等离子弧堆焊镍基球形碳化钨涂层摩擦磨损研究

目的采用等离子转移弧堆焊技术制成镍基球形碳化钨复合涂层,研究碳化钨含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响,以用于实际生产开发。方法碳化钨质量分数分别为20%、30%、50%、60%的镍基混合粉末通过等离子堆焊方法制备成复合涂层,并采用Bruker公司生产的万能摩擦磨损试验机对镍基碳化钨复合涂层的侧面进行摩擦磨损性能测试。对各组涂层的表面形貌、摩擦系数、划痕横截面积及磨损面的微观形貌进行对比分析,探究碳化钨的含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果等离子转移弧堆焊镍基球形碳化钨复合涂层的耐磨性能随着碳化钨含量的增大而增大,同时近熔合区基体的耐磨性能也不断提高。当碳化钨质量分数小于50%时,主要发生的是粘着磨损和氧化磨损;当碳化钨质量分数大于50%时,主要发生的是粘着磨损和磨料磨损。结论由于碳化钨的存在以及增强相的不断生成,随着碳化钨含量的增大,复合涂层的磨损性能不断提高。出于性能和成本考虑,当碳化钨质量分数为50%时更适合实际应用。     

等离子堆焊球形碳化钨颗粒增强镍基合金堆焊层的组织与性能

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面上堆焊碳化钨颗粒增强镍基合金层。研究了不同碳化钨颗粒含量对堆焊层组织形态、显微硬度的影响。结果表明,堆焊层组织包括树枝晶和枝晶间多元共晶组织;堆焊层中初始碳化钨颗粒沉积在堆焊层底部,堆焊层顶部无碳化钨区域出现新的鱼骨状和块状结构。在堆焊过程中,碳化钨颗粒发生熔解并与镍基合金元素相互作用形成低熔点共晶组织,以块状和长片状析出。随碳化钨含量增加,堆焊层平均硬度增加,堆焊层顶部鱼骨状和块状结构对堆焊层硬度没有影响。     

碳化钨颗粒增强高锰钢基堆焊材料组织及耐磨性能的研究

为提高高锰钢堆焊层在低冲击或静载磨损条件下的耐磨能力,采用堆焊方法制备了碳化钨颗粒增强高锰钢基耐磨材料,并对焊层的微观组织及耐磨性能进行了分析。结果表明,适当的碳化钨颗粒加入量可获得碳化钨-高锰钢堆焊层,焊层中碳化钨颗粒分布均匀,界面结合良好,堆焊材料与单纯高锰钢焊层相比,抗静载磨损能力大幅度提高。     

利用等离子弧堆焊获得铁基合金+碳化钨硬质合金的复合堆焊层

利用新研制的外送碳化钨等离子弧焊枪系统 ,对F32 1铁基合金粉末和机械破碎的碳化钨硬质合金颗粒进行了堆焊 ,获得的复合堆焊层碳化钨合金颗粒分布均匀 ,堆焊层缺陷率低 ,焊道成型良好 ,碳化钨合金颗粒的质量分数可达 40 %～ 42 % ,堆焊后的碳化钨合金颗粒硬度值仍保持了原有的高硬度 ,颗粒表层重熔量小 ,合金元素扩散率低 ,获得的堆焊层胎体组织为马氏体 残余奥氏体 共晶 (马氏体 碳化物 ) ;碳化钨合金颗粒周围鱼骨状共晶没有扩散到胎体马氏体中 ,避免了复合堆焊层的整体脆化。试验对堆焊层的平均孔隙缺陷率进行了测算 ,测算结果为碳化钨合金颗粒平均孔隙缺陷率低于 1.5 % ,并对裂纹、孔隙分布及产生原因进行了分析     

MoS2/钴基自润滑涂层及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术在GH4169镍合金表面制备了CoCrNi-(3.0wt%,5.0wt%,7.0wt%) MoS2三种钴基高温自润滑涂层,并优化了MoS2的含量。采用球-盘式高温摩擦试验机,与Si3N4球配副,系统研究了温度、速度与载荷对涂层高温（20~800 ℃）摩擦学性能的影响。采用X射线衍射仪和扫描电镜等分析了涂层的物相成分和微观形貌。通过热冲击实验测试涂层的结合强度。结果表明：MoS2与金属元素反应生成了固体润滑相Mo2S3和CrxSy;涂层与基底具有良好的界面结构;涂层主要由γ(fcc)、ε(hcp)、CrxNiy和固体润滑相（Mo2S3、CrxSy）构成。低温条件下,随着MoS2含量的增加涂层的摩擦系数逐渐降低,高温条件下,由于磨损表面形成了由铬酸盐、氧化物和硫化物组成的固体润滑膜,涂层具有了优异的高温减摩耐磨性能;宽温域内钴基涂层的磨损率保持在5.5×10-5 mm3N-1m-1以下,在20~600 ℃范围内其抗磨损性能比基底高4~17倍,5.0wt%的MoS2对钴基涂层的高温摩擦学性能优化效果最佳。     

异种材质堆焊层组织及耐磨性

在不同堆焊工艺参数下,采用反极性弱等离子弧在低碳钢表面堆焊铝青铜合金粉末.利用金相、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对堆焊层金属的组织进行研究,同时测试堆焊层的硬度和失重量.结果表明,堆焊层金属与母材是冶金结合,堆焊层金属稀释率低.当堆焊层金属含有组织致密的α相或α相沿晶界析出呈网状分布时,堆焊层耐磨性显...     

等离子弧堆焊TiC增强NiTi合金的组织和耐磨性

利用等离子弧堆焊方法在Q235钢板表面制备了添加TiC颗粒的NiTi合金耐磨堆焊层,并对堆焊层的微观组织和耐磨性进行研究.结果表明,在湿砂橡胶轮磨粒磨损试验条件下,当TiC加入量为55％时堆焊层的相对耐磨性最好,为Q235钢的11倍.TiC含量为55％的堆焊层由TiC、Ni3Ti及NiTi组成,堆焊层组织致密、与基材之间结合良好.堆焊层具有优异耐磨性的主要原因是TiC和Ni3Ti具有高硬度高耐磨性,起到抗磨骨架作用,而NiTi对TiC和Ni3Ti起到了支撑作用.堆焊层的磨损机制主要为塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

等离子喷涂WC—Co涂层的磨料磨损

采用等离子喷涂方法在真空和大气环境下喷涂制备了不同Ｃｏ基含量的ＷＣ－Ｃｏ涂层，用橡胶轮磨损试验机进行高应力和低应力磨料磨损试验，并对涂层的相结构及磨损机理进行了研究，结果表明：真空喷涂涂层的耐磨性明显优于大气中喷涂涂层的耐磨性，涂层的耐磨性主要取决于涂层的致密程度和涂层中的相，而与涂层硬度的关系不是太大，等离子喷涂ＷＣ－Ｃｏ涂层的磨损机理是在低应力磨料磨损情况下硬度低的富Ｃｏ区先磨损，硬度高的ＷＣ     

颗粒增强铝基涂层的组织结构与摩擦学性能

选用常规微米尺度Al2O3粉体和纳米结构Al2O3-TiO2粉体作为硬质颗粒,采用等离子喷涂方法在45钢基体上制备了Al2O3/Al2O3-TiO2颗粒增强铝基复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计观察和测试涂层的形貌、物相及显微硬度,通过滑动摩擦磨损试验分析涂层的摩擦学性能。结果显示,Al/Al2O3涂层的表面形貌和纯铝涂层非常相似,Al/Al2O3-TiO2涂层表面可以看到未熔、半熔和全熔的增强相存在。Al/Al2O3涂层的主要物相为Al和α-Al2O3,Al/Al2O3-TiO2涂层的主要物相为Al、α-Al2O3和TiO。随着增强相加入量的提高,Al/Al2O3涂层和Al/Al2O3-TiO2涂层的硬度不断提高;当添加量为30%时,硬度分别比未加增强相时提高了67%和76%。加入增强相的涂层的平均摩擦因数都有较大幅度的减小,加入30%Al2O3的Al/Al2O3涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降85.6%,Al/Al2O3-TiO2涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降74%左右,表明硬质颗粒Al2O3和Al2O3-TiO2的加入,可显著提高涂层的耐磨性。     

高钒复合堆焊合金的耐磨性分析

为了研制一种高钒耐磨复合材料,通过调节钒含量制备多组Fe-Cr-V-C合金,对其进行等离子弧堆焊,通过硬度和磨损试验得出合金力学性能的变化规律,利用XRD,OM和SEM分析合金的物相组成、组织形态和分布情况.结果表明,堆焊层的力学性能随着V元素含量的增加而提高,当V元素含量达到26.2%时,堆焊层的力学性能达到最佳值,...     

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。     

焊接参数对Ni60合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的影响

采用等离子堆焊技术在Z2CN18-10不锈钢表面堆焊Ni60合金粉末熔覆层。应用扫描电镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究焊接电流和送粉速度对Ni60合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的影响。结果表明:堆焊层显微硬度较基材有明显提高,并且在熔合区域出现明显的硬度过渡和元素扩散区。焊接电流为110A时堆焊层显微硬度为630HV。随着焊接电流增大或送粉速度降低,堆焊层硬度和熔合区硬度梯度均明显降低。堆焊层出现了明显的组织梯度,包括熔合区、近熔合区树枝晶区(针状、条状、小花状)和近表层等轴晶区(块状、片状)。焊接电流增加,近表面区域小花状共晶结构并未消失,体积含量增大。送粉速度降低,堆焊层近熔合线区域针状结构变粗大。送粉速度为6g/min时,堆焊层中部区域出现了具有方向性的长条状和分离的块状硼化物。     

Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

目的 研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMox(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响,以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层,用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法 采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构,借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果 随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5,喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相,枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加,合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为,腐蚀电位由?0.753 V增大到?0.412 V,腐蚀电流密度由1.23×10^?4 A/cm²减小到3.80×10^?6 A/cm²,点蚀电位由?0.642 V增大到?0.371 V,具有优异的耐腐蚀性能。结论 所设计的FeCoCrNiMox合金及相应的等离子喷焊工艺,满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求,有望应用于传统工模具的表面防护与修复。     

等离子弧堆焊WC增强型高铬铸铁的组织和性能

采用等离子弧粉末堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊高铬铸铁和WC增强型高铬铸铁,通过对各堆焊层的显微组织、化学成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行对比分析,揭示WC颗粒对高铬铸铁堆焊层的影响。结果表明,高铬铸铁堆焊层显微组织由初生(Fe,Cr)7C3和共晶组织组成,WC增强型高铬铸铁堆焊层由初生碳化物、WC颗粒和共晶组织组成。与高铬铸铁相比,WC增强型高铬铸铁由于WC的加入,初生碳化物面积分数非常高,共晶组织数量相应减少;WC增强型高铬铸铁的硬度,耐电解腐蚀性和耐热腐蚀性均优于高铬铸铁。两种堆焊层熔合线处的硬度陡降,结合线扫描结果说明,WC的加入不影响WC增强型高铬铸铁堆焊层与基体界面处的冶金结合和堆焊质量。     

等离子熔覆(CuCoCrFeNi)95B5高熵合金涂层研究

系统研究了等离子熔覆技术制备(CuCoCrFeNi)95B5高熵合金涂层的组织和力学性能。结果表明:等离子熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制涂层中金属间化合物的析出,涂层具有fcc和bcc有序固溶体结构。涂层的硬度为6.53GPa,弹性模量为213 GPa。(CuCoCrFeNi)95B5高熵合金涂层具有良好的耐磨性,其相对耐磨性为Q235钢的2.3倍;其主要磨损机理为切削与犁沟机制。     

含碳化物陶瓷粉芯丝材电弧喷涂层的结构和性能

分别将WC、TiC、Cr3C2等碳化物陶瓷粉末与304不锈钢带轧制成3种粉芯丝材,采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铁基复合涂层.利用光学显微镜、SEM、XRD对3种涂层的形貌、相组成和磨损表面进行分析,并用湿砂橡胶轮磨损试验机(MLS-225)测试了涂层的抗磨粒磨损性能.结果表明,碳化物陶瓷粉末的加入使涂层的硬度和耐磨性显著提高,涂层的平均显微硬度值高达1100～1200 HV0.1.在本试验条件下,铁基复合涂层的耐磨性比Q235钢高6～18倍.塑性微切削和脆性剥落为涂层的主要磨粒磨损形式.     

超音速等离子喷涂Mo涂层的载流摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备Mo涂层，利用场发射扫描显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）观测涂层显微形貌与组织成分，分析了载流摩擦中的电接触模型及电弧成因，利用滑动式摩擦试验机研究了电流强度对涂层粗糙度、表面温升及摩擦磨损性能的影响。结果表明：制备的Mo涂层组织致密、氧化程度低，与基体结合方式为“机械铆合”；随电流增加，摩擦副间电弧能量急剧升高，起弧率与表面粗糙度先降低，后上升。其中收缩电阻和微电容产生的自感电动势促进了电弧形成；摩擦副表面的温升由摩擦热、焦耳热、电弧热共同决定，与电流强度呈正相关；摩擦因数受表面粗糙度、材料剪切强度、表面膜等因素共同影响，随电流增加呈下降趋势。此外，载流条件下会出现黏着磨损、氧化磨损、电弧烧蚀等磨损，加剧了涂层剥落与磨粒磨损，但形成的摩擦膜可以有效保护涂层，降低磨损率。     

钼对铁基合金等离子熔覆层组织及耐磨性能的影响

应用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和磨粒磨损试验,研究了质量分数为4％的钼对等离子熔覆铁基合金涂层组织结构和耐磨性能的影响。结果表明,未加钼的铁基合金熔覆层主要由面心立方结构的γ-（Ni,Ve）固溶体、正交结构的（Cr,Fe）7C3和四方结构（Cr,Fe）2B等物相构成,组织为粗大的亚共晶。4％Mo的加入,不但使熔覆层中出现了立方结构的M23C6和正交结构的Mo2C,而且增加了共晶化合物相的相对含量。添加4％Mo的熔覆层呈伪共晶特征,组织得到显著细化。4％Mo的加入所引起的新相析出和组织细化是铁基熔覆层耐磨性提高的原因。     

Ti-Al-N 涂层的组织结构与摩擦学性能

目的采用多元等离子体注入与沉积(MPIIID)技术制备Ti-Al-N涂层,系统研究涂层的微观组织结构、力学性能与摩擦学特性。方法借助XRD,XPS,SEM和TEM等,观察分析Ti-Al-N涂层的微观组织结构与物相组成,采用纳米压入试验仪、布氏硬度试验仪、摩擦磨损试验仪和激光共聚焦显微镜等测试分析Ti-Al-N涂层的力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能。结果 Ti-Al-N涂层表现出较高的膜-基结合强度。Al元素掺杂诱发Ti-Al-N涂层发生严重晶格畸变。当Al原子数分数为6.18%时,Ti-Al-N涂层以c-TiAlN相结构为主,表现出超高硬度(达到39.83 GPa);随着Al元素含量增加,涂层中的软质h-TiAlN相结构增多,硬度随之下降。摩擦试验结果表明,低Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力良好,其主要磨损机制为磨粒磨损;高Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力较差,其主要磨损机制倾向粘着磨损。结论 MPIIID技术成功实现了Ti-Al-N涂层的低温制备与成分调控,低Al含量的Ti-Al-N涂层具有优良的力学性能和优异的抗磨损能力。