铸钢表面复合涂层的微观组织分析

通过铸造反应合成技术在铸钢表面形成Tic／Ni3Al复合涂层，采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了复合涂层及界面的微观组织形貌。结果表明：TiC含量明显影响表面复合涂层及界面微观形貌。复合涂层的微观组织为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上，随着TiC含量的提高，颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密，且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合。在TiC含量〈25％时，表面复合涂层组织不致密，涂层与钢基体界面处存在较多的裂纹和孔洞。     

铸钢表面耐热复合涂层的制备

采用铸造反应合成技术制备出TiC/Ni3Al表面复合涂层材料,研究了涂层的物相、组织和界面形态,测试了涂层的硬度和耐磨性。结果表明：Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,产物为TiC和Ni3Al。表面复合涂层中直径为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密,且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合,随TiC含量的变化而界面呈现出不同的形貌,在TiC含量〈45%时,涂层为一整体,从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层现象。随着涂层中TiC含量的增高,材料的硬度和耐磨性提高,表面复合涂层的硬度和耐磨性均明显高于钢基体。     

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。     

CeF3对无压熔渗法制备TiC／Ni3Al复合材料的渗入工艺影响

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法置备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了Ni3Al熔渗TiC/Ni3Al复合材料,研究了CeF3对无压渗透工艺、渗透动力学及TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度的影响.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成、微观结构.试验结果表明,无压熔渗法是制备致密的TiC/Ni3Al复合材料的有效方法,添加适量稀土CeF3,可大大缩短渗透时间;在完成渗透获得致密组织的前提下,添加CeF3对TiC/Ni3Al复合材料的硬度无显著影响;渗透后复合材料的组成相为Ni3Al和TiC两相,Ni3Al相和TiC颗粒结合良好;制备的TiC/Ni3Al复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而增加,w(CeF3)为0.6%,w(TiC)分别为70%和80%时,复合材料的维氏硬度平均值分别为HV561和HV653.     

SHS/PHIP法压铸模表面制备TiC/Ni功能梯度涂层研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层进行物相分析和微观组织观察,采用显微硬度测定和冲击试验对涂层性能进行检测。结果表明,涂层的主要物相为TiC和Ni基固溶体,原位生成的TiC颗粒细小且分布均匀,与Ni结合成紧密的TiC/Ni金属陶瓷结构。表面涂层显微硬度(HV_(0.05))为857.94,涂层与基体结合良好。     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明:表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

无压熔渗法制备TiC/Ni3Al复合材料的渗入工艺研究

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法制备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了Ni3Al熔渗TiC/Ni3Al复合材料,研究了渗透温度和时间对TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度的影响,对无压渗透动力学进行了探讨.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成和微观结构.试验结果表明,无压熔渗法是制备致密的TiC/Ni3Al复合材料的有效方法,适当提高渗透温度,可大大缩短渗透时间.在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC/Ni3Al复合材料的硬度无显著影响.渗透后复合材料的组成相为Ni3Al和TiC,颗粒结合良好.制备的Ni3Al/TiC复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而提高.     

TiC/Ni增强Al基热喷涂涂层组织及性能研究

针对锅炉水冷壁存在的高温腐蚀和磨损问题,采用自蔓延高温合成法(SHS)与亚音速火焰喷涂技术相结合在45钢基体上制备了TiC/Ni增强Al基抗氧化和耐磨涂层。通过SEM,XRD,EDAX等手段研究了涂层微观组织、相组成、高温氧化性能和耐磨性能。结果表明:热喷涂涂层呈层状组织,其主要成分为Al和TiC,涂层与基体结合良好。经650℃高温氧化2 h后,涂层无裂纹和脱落,具有良好的抗高氧化性能。(30%TiC/Ni)-Al涂层在550℃保温15 min的抗热震性能、在主轴转速1 600 r/min冲蚀5 h条件下的抗冲蚀磨损能力均优于其他涂层的。     

Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理，使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相，制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成，并对复合涂层进行了硬度测试，结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织，激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

钢耐热耐磨复合涂层的制备及Mg的作用

在Ti-C-3Ni-Al体系中加入一定量的Mg作为添加剂,通过熔体内自蔓延工艺原位制备了 TiC/Ni3Al复合涂层.利用DSC、XRD,SEM和EDS分析Mg对体系自蔓延过程、热爆产物成分及其显微结构和复合涂层形貌的影响,测试了复合涂层的显微硬度分布、室温和高温耐磨性.结果表明,加入质量分数为2%的Mg可以有效地净化颗粒表面,降低反应开始温度和缩短反应时间,促进TiC/Ni3Al涂层的形成及与基体的结合;所得涂层在1 μm内的TiC颗粒均匀分布在Ni3Al中,涂层与基体呈致密的冶金结合,硬度从涂层到基体呈梯度分布,其高温耐磨性明显高于H13钢.     

自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层热熔损性能研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面成功制备了TiC/Ni梯度功能涂层。在700℃铝液中对涂层进行0.5h和2h的静态热熔损试验,采用XRD分析熔损涂层的物相,采用SEM-EDS观察熔损涂层的组织并分析成分。结果表明,熔损涂层的主要物相为TiC、Ni、TiO_2和AlNi_3。涂层表层失效原因为Ni粘结相被浸蚀以及TiC骨架结构被氧化。涂层内部以侵蚀Ni粘结相为主,TiC骨架仍保持原有组织结构。TiC耐铝液浸蚀性能强于Ni粘结相。     

激光表面合金化制备TiC/Ni_3Al复合涂层组织及TiC演变规律

以Al-TiC混合粉末为原材料,采用激光表面合金化技术,在电解镍基材表面原位合成了TiC增强Ni3Al基复合涂层,分析了涂层的显微组织结构,通过溶解热力学计算研究了TiC的溶解及析出规律,对比了原始TiC粉末与原位析出TiC颗粒的形貌特征。结果表明:涂层主要由金属陶瓷相TiC及金属间化合物Ni3Al组成,激光表面合金化过程中,原始TiC粉末在Ni-Al合金熔体中发生溶解,然后在合金熔池中重新凝固析出,以原位增强颗粒的形式弥散分布于Ni3Al金属间化合物基体上,原位析出的TiC增强颗粒尺寸显著小于原始TiC粉末。     

Al-Ni复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究

目的 研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果 涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm²·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm²·a)...     

无压熔渗法制备TiC/Ni3Al复合材料及其微观组织和性能

采用无压熔渗法制备了TiC／Ni3Al复合材料,研究丁渗透时间及温度对TiC／Ni3Al复合材料的微观组织、硬度、断裂韧性以及其力学性能的影响,采用XRD、SEM／DES分析了复合材料的相组成、微观结构。结果表明：无压熔渗法是制备敛密的TiC／Ni3Al复合材料的有效方法,适当提高渗透温度,可大大缩短渗透时间。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC／Ni3Al复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。Ni3Al相和TiC颗粒结合良好,是渗透后复合物的仅有组成相。     

预热温度对自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层的影响

为了研究预热温度对TiC/Ni功能梯度涂层的影响,利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面制备了TiC/Ni梯度功能涂层,采用XRD和SEM-EDS对涂层的物相结构进行分析,采用显微硬度计测定涂层的表面硬度及界面结合性能。结果表明,涂层的主要物相为颗粒状TiC和包裹在TiC周围的Ni基固溶体;涂层为多孔骨架结构;随着预热温度升高,涂层表面孔隙率降低,致密度、TiC晶粒尺寸和表面硬度值增大,涂层与基体之间元素扩散增强,冶金结合强度提高。     

TiB_2增强Ni/Al冷喷涂层的组织结构

在不同的冷喷温度条件下,采用冷喷涂技术制备含不同TiB_2陶瓷含量的Ni/Al-TiB_2涂层,其中Ni/Al-TiB_2喷涂粉末为机械混合制成。采用扫描电镜(SEM)表征Ni/Al-TiB_2粉末、冷喷涂层及热处理后涂层的形貌,通过X射线衍射技术(XRD)分析Ni/Al-TiB_2粉末和冷喷涂层物相结构,采用能谱分析仪对热处理后涂层成分元素进行分析。结果表明,冷喷涂层截面组织结构致密,孔隙率低,尤其是在冷喷温度为450℃条件下涂层孔隙率更低。冷喷涂层的物相与粉末相同,主要为TiB_2、Ni和Al三相。在650℃热处理10 h后涂层中孔隙率增加,涂层中原位生成了Ni Al3和Ni Al金属间化合物,并且涂层与基体界面之间生成了Fe Al3金属间化合物,从而提高了涂层与基体之间的结合力。     

TiC/Al3Ti表面复合涂层的冶金合成

采用铸造反应合成技术在钢铁表面合成TiC/Al3Ti金属间化合物基复合材料涂层。研究了涂层的物相、组织和界面形貌,测试了涂层的硬度分布并对涂层的形成机理进行探讨。结果表明:在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合涂层。TiC颗粒均匀地镶嵌在Al3Ti基体上,涂层致密。当TiC含量较少时,TiC呈条状;随着TiC含量的增加,TiC尺寸逐渐减小,且由长条状向粒状转化。涂层与铁基体界面为良好的冶金结合,从涂层到界面处Al、Ti、Fe、C元素呈梯度变化。涂层的硬度明显高于基体,且随着涂层中TiC含量的增加略有提高。     

双丝电弧喷涂Ni-Al复合涂层热处理组织及性能

采用双丝电弧喷涂在6061-T6铝合金基体上制备Ni-5Al（质量分数,%）为底层,Ni-20Al（质量分数,%）为面层的Ni-Al复合涂层。Ni-Al涂层经400-550℃/4-48 h热处理后,采用SEM,XRD,EDS和TEM对涂层的显微结构进行了表征,并分析了不同热处理工艺对Ni-Al涂层显微组织和相结构的影响,讨论了涂层与铝合金基体界面反应机理,以及基体和涂层之间的界面元素扩散行为。结果表明,热处理后的涂层相组成变化较小,涂层/基体界面发生扩散,形成金属间化合物NiAl3。随着热处理温度升高和时间的延长,在NiAl3相和涂层之间形成Ni2Al3相,同时界面扩散区逐渐增厚,该过程由铝原子的扩散所控制。热处理后的TEM分析表明,涂层中存在NiAl3、Ni2Al3及Ni的退火孪晶相。Ni-Al涂层随着热处理温度升高和时间的延长,涂层与基体的结合强度略有升高,同时涂层具有较强的抗氧化性能。     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/Ni Cu/Ti试件进行加热处理,使得Al、Ni Cu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层。对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,并对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/Ni Cu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、Ni Cu涂层间可发生扩散反应并原位生成Ni Al3、Cu Al2、Ni2Al3及含有一定Cu元素的Ni Al金属间化合物,但只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。