热轧45钢表面Ni60-WC涂层的高频感应熔覆及其电接触强化前后的性能

为了降低WC增强镍基合涂层的制备成本,提高其表面性能,采用高频感应熔覆技术在热轧45钢表面制备Ni60-WC合金层,并对熔覆层进行电接触强化。采用光学显微镜、X射线衍射仪及显微硬度计分析了熔覆层电接触强化前后的形貌、相结构及显微硬度;采用滚动疲劳接触磨损试验研究了熔覆层电接触强化前后的耐磨性。结果表明:热轧态45钢感应熔覆层组织较为致密,但存在孔洞、夹生缺陷;熔覆层电接触强化后组织更加致密,孔洞减少,夹生层重新熔合,热影响区减小;熔覆层电接触强化前后的相结构相同,均由WC,W2C,Cr23C6,Cr7C3,Fe Ni,Ni3Fe等相组成;熔覆层电接触强化后的显微硬度和耐磨性较电接触强化前大幅提高,熔覆层电接触强化后抗疲劳磨损性能大幅提高且远高于淬火态45钢的。     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

不同Ni60-SiC比例及厚度等离子熔覆层的组织及性能

为了提高热锻模具的使用寿命,以W6Mo5Cr4V2为模具钢,在其表面通过等离子熔覆制备了Ni60-SiC金属陶瓷层.用X射线衍射仪对不同Ni60-SiC配比及厚度的熔覆层进行了物相鉴定;用光学显微镜对熔覆层的显微组织进行了分析,用维氏硬度计测定了熔覆层的显微硬度.结果表明:熔覆层厚度为3 mm、Ni60-25%SiC混合粉末所得熔覆层具有最好的冶金结合和最佳的显微硬度.     

1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面等离子堆焊司太立熔覆层的组织及性能

为提高1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢的耐水蚀性能,采用等离子堆焊方法在其表面制备司太立熔覆层。研究了涂层的显微组织和显微硬度分布,分析了涂层的抗微粒冲蚀性能和耐水蚀性能。结果表明:司太立熔覆层与基体材料冶金结合良好,熔覆层组织细小、分布均匀,基体为枝晶状Co-Cr固溶体,枝晶间较均匀地分布着黑色碳化物,主要为M7C3和少量WC颗粒;司太立熔覆层的平均显微硬度(382.38 HV4.9 N)约为基材平均硬度(195.29HV4.9 N)的1.96倍,最高硬度值达到了421.00 HV4.9 N;堆焊第2层的硬度明显高于第1层的;司太立熔覆层合金的抗微粒冲蚀性能优于基材,其水蚀速度比基材小,在基材1Cr12Ni2W1Mo1V上堆焊司太立合金能有效提高其耐水蚀性能。     

Ti811合金表面激光熔覆Ti2Ni+TiC+Al2O3+CrxSy复合涂层的组织和性能

以TC4+Ni45+Al₂O₃+MoS₂+Y₂O₃混合粉末为熔覆材料,采用同轴送粉技术在Ti811合金表面进行激光熔覆制备复合涂层,使用SEM、EDS和XRD等手段分析了涂层的微观组织,测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ti811合金中的Ni和C分别与Ti发生反应,原位生成金属间化合物Ti₂Ni和硬质增强相TiC;MoS₂分解后S与Cr发生硫化反应生成了软质润滑相Cr_xS_y。网状形态的Ti₂Ni、近球状和枝晶形态的TiC以及点状的Al₂O₃,均匀分布在熔覆层中。硬质相强化和软质相润滑的共同作用,使激光熔覆层具有较高的显微硬度和较优良的耐磨性能。激光功率为900 W的熔覆层其平均显微硬度值达1303.5HV_0.5,其耐磨性能最佳。     

B_4C加入量对氩弧熔覆Ni-Cr-W合金涂层组织及耐蚀性能的影响

为改善Ni基合金涂层的组织及耐蚀性,采用氩弧熔覆技术在40Cr钢基体表面制备Ni-Cr-W基/B_4C复合涂层,主要研究了B_4C加入量对涂层显微组织、显微硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明:合金涂层显微组织由平面晶、柱状晶和树枝状晶等组成;当B_4C含量为5%时,涂层熔覆层的组织明显发生细化;当B_4C含量超过5%时,熔覆涂层表面出现气孔和裂纹等缺陷,内部夹杂增多,涂层质量下降;B_4C的加入提高了合金涂层的硬度,当B_4C含量达到5%时表面硬度较高,达到1 027.4 HV_(0.5N),B_4C含量继续升高,硬度变化不大;B_4C的加入降低了熔覆层耐蚀性,当B_4C含量为5%时耐蚀性相比未加B_4C时的下降不多,耐蚀性较好。     

Ni基合金粉中添加纳米CeO_2粉体对激光熔覆层组织及高温腐蚀性能的影响

为了揭示添加纳米粉体对激光熔覆层高温防护性能的影响,将纳米CeO2粉体加入NiCoCrAlY合金粉末中,采用压片预置式激光熔覆工艺在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,并对熔覆层进行了显微组织观测,研究了1 000℃高温熔盐热腐蚀性能。结果表明:添加适量纳米CeO2粉体的Ni基合金激光熔覆层出现大量细小等轴晶,组织明显细化、致密;添加纳米CeO2后熔覆层在高温熔盐中腐蚀后未出现明显的隆起和剥落现象,腐蚀层的深度明显减小,对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用,其抗高温热腐蚀性能显著提高。     

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的 采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法 采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果 所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体g相、马氏体α''相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10⁻⁵ A/cm²,热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论 利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。     

钛合金表面激光熔覆Ni基合金涂层中析出相热力学模拟计算

采用横流CO2激光器在TC4合金表面熔覆Ni基合金涂层,对激光熔覆层的微观组织、析出相、各合金元素在γ-Ni和M23C6相中含量变化进行了研究.结果表明,熔覆层可分为三个区:熔覆区、结合区和基体热影响区.熔覆区由γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B相组成,其中,TiB2,TiC和M23C6细小颗粒均匀分布于γ-Ni初晶上,共晶组织由γ-Ni和Ni3B组成.为揭示TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层在3500～500K温度范围的相组成及组织变化规律,利用Thermo-Calc软件及相应Ni基合金数据库对TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层凝固过程中各析出相进行了热力学计算分析,研究了熔覆层中γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B各相相对含量和B,C,Cr,Fe,Ni,Ti元素在γ-Ni和M23C6相中的含量随温度变化关系,为TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层成分设计和工艺优化提供理论依据.     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

Ni60A+20WC于水刀喷嘴耐磨层的应用工艺

采用高频感应熔覆技术以提高高压水刀喷嘴的耐磨性能,本实验选用304不锈钢板作为基体材料,Ni60A+20%WC合金粉末作为熔覆层材料;分别采用高频感应加热设备、电火花成型机和小孔机对试件进行加热、熔覆并加工到规定尺寸.采用扫描电子显微镜观察试件的微观组织,发现涂层和基体之间产生了扩散层;采用X射线衍射仪分析涂层相结构,涂层中存在的强化相有WC、Fe_3Ni_2、W2C、Cr_3C_2、Cr_2Ni_3等;摩擦学性能测试实验表明涂层材料大大提高了水刀喷嘴的耐磨性;显微硬度实验表明WC极大地提高了涂层的硬度,其平均值约为1 000 HV0.1,基体约为190 HV0.1.在水刀喷嘴内孔成功制备了WC增强Ni基熔覆层,该熔覆层光滑平整,表面无明显缺陷,与基体实现冶金结合,性能优异.     

WC-Co添加量对激光熔覆镍基涂层微观结构及摩擦学性能的影响

为了使激光熔覆镍基耐磨涂层得到更广泛的应用,通过激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了NiCrBSi/WC-Co镍基涂层,研究了WC-Co添加量对涂层微观结构及摩擦学性能的影响。结果表明:随WC-Co添加量的增加,镍基涂层的结构由枝晶和枝晶间的共晶逐渐向球状晶和块状晶转变,涂层的硬度和耐磨性增加。     

CoCuFeNiTi高熵合金涂层的制备和性能研究

采用激光熔覆技术在40 Cr钢基材表面制备CoCuFeNiTi高熵合金涂层,使用SEM、XRD和EDS等手段分析涂层的显微组织和相组成,研究了涂层的制备工艺、显微硬度、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明：在激光功率为700 W、扫描速度为6 mm/s条件下制备的CoCuFeNiTi高熵合金涂层表面质量较好,涂层与基体之间形成了良好的冶金结合;这种涂层由FCC相、少量的Cu₄Ti相和微纳级富Cu析出相构成,具有典型的树枝晶显微组织,Cu元素在枝晶间偏聚并形成微纳级富Cu析出相;涂层的显微硬度约为438.83HV,是基体的1.7倍;涂层的磨损质量损失约为基体的1/2,表明这种涂层具有更高的耐磨损性能。涂层的磨损,以黏着磨损为主伴有一定程度的磨粒磨损;这种涂层在pH=4的酸性溶液和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性均优于基体。     

Dry sliding wear behavior and corrosion resistance of NiCrBSi coating deposited by activated combustion-high velocity air fuel spray process

NiCrBSi is a Ni-based superalloy widely used to obtain high wear and corrosion resistant coatings. This Ni-based alloy coating has been deposited onto 0Cr13Ni5Mo stainless steel using the AC-HVAF technique. The structure and morphologies of the Ni-based coatings were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectrometer (EDS). The wear resistance and corrosion resistance were studied. The tribological behaviors were evaluated using a HT-600 wear test rig. The wear resistance of the Ni-based coating was shown to be higher than that of the 0Cr13Ni5Mo stainless steel because Fe₃B, with high hardness, was distributed in the coating so the dispersion strengthening in the Ni-based coating was obvious and this increased the wear resistance of the Ni-based coating in a dry sliding wear test. Under the same conditions, the worn volume of 0Cr13Ni5Mo stainless steel was 4.1 times greater than that of the Ni-based coating. The wear mechanism is mainly fatigue wear. A series of the electrochemical tests was carried out in a 3.5 wt.% NaCl solution in order to examine the corrosion behavior. The mechanisms for corrosion resistance are discussed.     

激光熔敷钴合金涂层的抗空蚀和冲刷磨损性能

采用激光熔敷方法在20SiMn低合金钢表面制成了Co合金涂层，以两种目前水轮机转用材20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢作为对比材料，对涂层进行了空蚀，液固两相流冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用实验，采用失重法并结合能谱分析，X射线衍射分析及显微硬度测量等手段研究了涂层的显微结构和在不同形式损伤下涂层的性能并分析了原因。结果表明：在20SiMn低合金钢表面激光熔敷形成的Co合金涂层有良好的抗空蚀性能，这与涂层在空蚀过程中发生的应力诱发马氏体相变密切相关。良好的抗空蚀性能有利于提高涂层抗空蚀和冲刷磨损联合破坏，从而使涂层表现出与0Cr13Ni5Mo不锈钢接近的抗联合损伤性能。     

等离子熔覆铁基涂层的组织及冲蚀磨损研究

采用等离子熔覆法制备了铁基涂层.研究了涂层的组织结构,测试了涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.结果表明:涂层显微硬度是基体材料不锈钢1Cr18Ni9Ti的2倍,最高达到550,涂层冲蚀后质量损失是不锈钢对比试样1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo的1/2左右.     

铝青铜表面激光熔覆镍基涂层的组织与磨损性能

为了改善铜合金表面的耐磨性能,利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在铝青铜上制备了镍基涂层。分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,与铝青铜形成了良好的冶金结合;从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的柱状晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡;激光熔覆层磨损量约为铝青铜的1/4,熔覆层耐磨能力的增强归因于熔覆层与铝青铜间良好的冶金结合及基体与涂层元素固溶强化和碳化物等析出相的强化作用。