激光熔覆NiCoCrTaAl-TiC复合涂层组织性能及摩擦学性能

Ni 基合金因其在高温条件下具有优异的性能,在航空航天、船舶制造、冶金化工等领域受到广泛的关注。为了进一步提高合金在严苛环境下的服役年限,采用激光熔覆技术在 K418 镍基合金表面设计并制备了 NiCoCrTaAl-TiC 复合涂层,探究 Al 含量对复合涂层组织形貌及摩擦学性能的影响,并在雨水、海水和润滑油等严苛工作环境下对涂层性能做进一步分析。 研究结果表明：添加 Al 元素后,复合涂层出现 Al₂O₃、AlNi₃、Al₄CrNi₁₅、Al₄Ni₁₅Ta 等金属间化合物相,涂层内部组织构成发生改变;随 Al 含量增加,熔池边界逐渐消失,涂层硬度、耐磨性能呈先减小后增加的趋势,并在 Al 含量为 15wt.%时达到最佳,其耐磨性较 NiCoCrTa-TiC 涂层约提高 25%;在雨水、海水介质中浸泡 2 h 后在边界润滑条件下的磨痕深度及磨损量与未经处理涂层的基本相同,表明 Al 元素的添加提高了复合涂层的耐腐蚀性能。     

激光熔覆NiCrBSi/Ag复合涂层结构及空间摩擦学性能

目的 提高钛及钛合金的空间摩擦学性能,拓展钛及钛合金在空间技术领域的应用范围。方法 用激光熔覆技术在纯钛基材表面制备了NiCrBSi/Ag复合涂层。用X-射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析涂层的物相组成、显微组织结构和晶体结构。用空间摩擦学实验系统对NiCrBSi/Ag复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能进行系统的研究。采用扫描电镜和能量色散光谱仪对摩擦测试后NiCrBSi/Ag复合涂层的磨痕形貌和对偶不锈钢钢球的磨痕形貌及元素面分布进行分析。深入探讨NiCrBSi/Ag复合涂层在三种模拟空间环境及大气环境下的磨损机理。结果 在纯钛基材表面通过激光熔覆制备的NiCrBSi/Ag复合涂层主要物相组成为NiTi、Ni3Ti、Cr2Ni3、Cr3Si、TiB2、Cr-Ni-Ti-Fe、Ag相,显微结构主要为等轴晶和枝状晶组织。复合涂层具有较高的显微硬度,涂层截面平均显微硬度约为830HV0.2,约是钛基材硬度的4.4倍。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的摩擦系数和磨损率均小于大气环境下的值。在三种模拟空间环境下,相对于纯钛基材,复合涂层的磨损率约小2个数量级。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,在大气环境下的磨损机理主要为磨粒磨损。结论 NiCrBSi/Ag复合涂层可以显著提高纯钛基材在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能。     

激光熔覆TiC增强铁基耐磨涂层组织结构的研究

采用钛铁和石墨作预置粉末,利用激光熔覆技术在碳钢基体上制备TiC增强铁基耐磨复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪对涂层物相组成和显微组织进行研究,并利用显微硬度计测试了涂层硬度。结果表明,TiC增强相通过熔池冶金反应原位生成,随着涂层中Ti、C原子比例的不同,涂层增强相含量和物相结构发生相应演变,所得TiC呈枝晶状和花瓣状均匀分布于涂层中。与被强化基体相比,熔覆层的硬度得到显著提高。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备出原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对熔覆层组织、成分和物相进行了分析,并测试了熔覆层显微硬度和耐磨性能.结果表明,激光熔覆层与基体呈良好的冶金结合,涂层中无裂纹、气孔等缺陷.涂层组织由γ-Ni、Cr7C3和TiC等相组成,原位自生TiC颗粒多呈菱形,尺寸在1～3μm之间,涂层显微硬度(800～1000 HV0.2)明显高于基体的显微硬度(300 HV0.2).激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,显著提高了H13钢的耐磨性能.     

激光熔覆Ni-Al2O3复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al2O3复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al2O3含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al2O3颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al2O3含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al2O3(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1 026.3HV,腐蚀失重速率为0.15 mg/(cm².h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6 mV和38.6 µA/cm²。当继续增加Al2O3的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al2O3(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。     

纳米金刚石增强镍基合金熔覆涂层的摩擦学性能

利用真空熔烧方法在４５钢表面制备纳米金刚石粉和镍基自熔合金组成的复合涂层,利用扫描电镜分析了涂层的组织结构,测定了涂层的显微硬度,并利用ＳＲＶ磨损试验机分析了涂层的摩擦学性能。试验结果表明,涂层主要由γ－Ｎｉ固溶体和分布于其间的碳化物、合金渗碳体、合金碳化物和硼化物组成;复合涂层的我和耐磨性随内米金刚石入量的增多而提高,并且当复合涂层中添加的纳米金刚石粉的质量百分含量在０．８％－１．０％时,其耐磨     

激光熔覆SiC/Co复合涂层的组织与性能研究

在45钢表面采用激光熔覆工艺制备了SiC/Co复合涂层,分析了涂层的显微组织,测试了涂层的硬度和摩擦学性能.结果表明:SiC/Co涂层主要由γ-Co和Cr<,23>C<,6>共晶组织组成,涂层结合区为枝晶,熔覆区为等轴晶;熔覆区的显微硬度为1300～1500HK,约为45钢基体硬度的4倍;该涂层明显改善了45钢基体的摩...     

氩弧熔覆Ti-C-WC增强镍基复合涂层组织和性能分析

以Ti粉、C粉、WC和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出Ni基增强相复合涂层,应用OM,SEM,XRD对复合涂层的显微组织和物相进行了分析.结果表明,复合涂层物相由TiC和(Ti,W)C颗粒,γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间的M23C6共晶组织组成,TiC颗粒相细小弥散的分布在基体上,颗粒尺寸大约1.5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,涂层的显微硬度较基体Q235钢提高4倍以上;常温干滑动磨损条件下,复合涂层具有优异的耐磨性.     

钛合金表面激光熔覆原位生成TiC增强复合涂层

利用Cr3C2和TiC生成自由能和稳定性的差异,通过激光熔化法在Ti6Al4V表面制备TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,结果表明：选择合适的激光处理工艺,可使Cr3C2和Ti合金粉末通过原位结晶置换反应生成TiC/Ti复合材料熔覆层。亚微米级的TiC颗粒均匀地分布于复合材料的基体中,复合材料的基体组织随合金粉末的成分不同而改变。     

激光熔覆Cu/WCP复合涂层

采用激光熔覆表面改性方法,在45号钢基体上表面熔覆Cu/WCp复合涂层。试验研究了WC含量对熔覆复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明,通过调整WC的加入量可获得α-Cu固溶体＋WC双相组织,当WC的加入量超过30％时,熔覆层中出现小圆点状的WC颗粒,表明WC有一定程度的熔化和熔解;Cu/WCp复合熔覆层与基体金属之间存在过渡区,其组织为钢基体＋WC混合组织。采用40Cr磨轮对Cu/WCp熔覆层进行摩擦磨损试验,结果表明,WC加入量为10％时,摩擦系数与磨损量最小;采用硬质合金磨轮进行磨损试验,当WC加入量为30％时,摩擦系数最小,而加入量为10％,磨损量较小。     

原位合成TiC增强Fe基复合涂层的组织与性能

以Fe、C、Ti混合粉末为原料,采用钨极氩弧熔覆技术在Q235钢表面原位合成了TiC颗粒,分析了涂层组织结构,并对影响涂层组织结构的因素进行了分析.结果表明:较佳的合金粉末成分(质量分数)为65％Fe、26.9％Ti、8.1％C,熔覆速度为5mm/s,熔覆电流为80A,氩气流量为10L/min.测试熔覆层表面硬度最高可达42.3 HRC.     

SPS烧结ZrB2-SiC复合陶瓷的力学性能

用放电等离子体烧结(SPS)制备了ZrB2-30%SiC复合陶瓷材料,在万能力学试验机上测试陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性,用SEM观察陶瓷材料的断口形貌,并分析材料的断裂机制.结果表明ZrB2-SiC复合陶瓷的弯曲强度为743 MPa,断裂韧性为6.5 MPa·m1/2;断裂机制主要是沿晶断裂和穿晶断裂的混合机制.     

氩弧熔覆原位自生ZrC-ZrB2颗粒增强金属基涂层的组织与性能

以Zr粉、B4C粉和Fe粉为原料,采用氩弧熔覆技术在Q345D钢基材表面原位合成了ZrC-ZrB2颗粒增强铁基熔覆层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对复合涂层显微组织和性能进行了观察分析。结果表明:在Q345D钢表面成功制备了ZrC-ZrB2熔覆层,熔覆层与基体呈良好的冶金结合。涂层的显微硬度可达1200 HV0.1,涂层耐磨性为基体的9.86倍。     

SPS快速反应烧结制备ZrB2-SiC复合材料及其过程研究

以Zr，B4C，Si粉为起始原料，利用放电等离子烧结（SPS）技术，在1450℃，30MPa，保温3min的条件下快速反应烧结制备得到相对致密度约为98．5％的ZrB2-SiC复合材料。制备得到的复合材料硬度约为17．2GPa，断裂韧性约为4-3MPa·m^1/2。通过对SPS过程中不同阶段试样的分析，探讨了复合材料的形成过程。结果表明：当温度达到950℃时，通过X射线衍射（XRD）观察到中间相ZrxSiy的出现，此时主相为ZrB2．随着SPS过程的进行，反应不断发生，当温度约为1250℃时，反应基本结束。     

SPS快速反应烧结制备ZrB2-SiC复合材料及其过程研究

以Zr,B4C,Si粉为起始原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术,在1450℃,30 MPa,保温3 min的条件下快速反应烧结制备得到相对致密度约为98.5%的ZrB2-SiC复合材料.制备得到的复合材料硬度约为17.2 GPa,断裂韧性约为4.3 MPa·m1/2.通过对SPS过程中不同阶段试样的分析,探讨了复合材料的形成过程.结果表明:当温度达到950℃时,通过X射线衍射(XRD)观察到中间相ZrxSiy的出现,此时主相为ZrB2;随着SPS过程的进行,反应不断发生,当温度约为1250℃时,反应基本结束.     

氩弧熔敷原位合成(Ti,Nb)C增强金属基复合涂层组织与抗磨性能

以钛粉、碳粉、铌粉和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔敷技术在16Mn钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,应用OM,SEM,XRD对复合涂层的显微组织和物相进行了分析,并测试了不同载荷作用下的磨损性能.结果表明,熔敷层与基体结合无气孔、裂纹等缺陷,呈冶金结合,复合涂层物相由（Ti,Nb）C颗粒、γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间的Cr23C6共晶组织组成.随着载荷增加复合涂层磨损质量损失缓慢增大,16Mn钢磨损质量损失迅速增大,熔敷涂层的耐磨性较基体提高近11倍,其磨损机制主要为擦伤式磨损.     

原位自生TiC颗粒增强金属基复合材料涂层的组织与性能

以Ni60A、Ti粉和C粉为原料，采用高频感应熔覆技术。在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强镍基复合材料涂层。借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织、结构和性能进行了分析。结果表明，熔覆层与基体呈冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；熔覆层组织由γ-Ni、M23C3、TiC组成，TiC大部分呈方块状，少部分呈花瓣状，颗粒尺寸为0.5-1.0μm，均弥散分布于熔覆层中，涂层的显微硬度可达980-1000HV0.2。     

氩弧熔覆Ni基复合涂层的组织结构和长大特性

以C,Ti,Nb和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢表面原位合成(Ti,Nb)C增强Ni基复合涂层. 应用扫描电境、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织结构、(Ti,Nb)C颗粒的生长方式和性能进行了分析. 结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层无裂纹、无气孔等缺陷. 熔覆层组织由(Ti,Nb)C,Cr₂₃C₆和γ-Ni组成,原位合成(Ti,Nb)C的生长基元为八面体,连接生长为八面体顶角连接和棱边连接,长大形态为花瓣状和团絮状.     

感应熔覆原位TiC/Ti复合涂层的结构特征与纳米力学性能

以钛和石墨为原料,采用预置粉末结合高频感应加热熔化的方法在Ti6Al4V基体表面制备了原位自生TiC增强Ti基复合涂层,研究了涂层微观结构、物相构成、纳米力学性能及显微硬度。结果表明,感应熔覆钛基复合涂层表面平整,内部无裂纹和孔隙,与基体形成了冶金结合;熔覆过程中Ti与石墨充分反应生成TiC增强相,涂层基质相由α-Ti和少量β-Ti构成;TiC在涂层内分布均匀,其纳米压痕硬度和弹性模量高达22和280 GPa,较Ti6Al4V基体分别提高18和130 GPa,因此使复合涂层具有较高的硬度。     

原位自生TiCp／Ni60A复合涂层组织结构及长大特性

以Ni60A、钛粉和石墨粉为原料，采用高频感应熔覆技术，在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强镍基复合材料涂层。借助扫描电境、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织结构、TiC颗粒的生长方式和性能进行了分析。结果表明：TiC是由钛粉和石墨粉原位反应生成的，原位形成的TiC颗粒细小，分布均匀，平均尺寸为0．5～1μm。熔覆层与基体呈冶金结合，涂层无裂纹、无气孔等缺陷。熔覆层组织由TiC颗粒、γ—Ni奥氏体枝晶和枝晶间M23C6共晶组织组成。熔覆层中TiC颗粒的形状有2种，一种是规则形状的八面体，另一种是由微小的八面体TiC堆积而成的花瓣状。TiC颗粒的长大是由微小的八面体TiC颗粒堆积而成，以对角连接方式长大速度最快。涂层的维氏硬度可达9800MPa～10000MPa。