激光熔覆纳米WC颗粒增强型合金粉末的研究

以Ni60作为粘接金属,掺入纳米WC为增强相,在16Mn钢表面用激光熔覆技术制备具有高耐磨性、高硬度和无裂纹的金属基复合材料熔覆层,分析了纯Ni60和不同含量纳米WC熔覆层的微观组织.在相同工艺条件下,讨论了纳米WC含量对熔覆层金相组织和表面硬度的影响,为制备高性能且与基体呈冶金结合的熔覆层提供了依据.结果表明,含纳米WC的合金粉末熔覆层硬度均高于纯Ni60粉末熔覆硬度,且随着纳米WC含量的增加,熔覆层表面硬度也增大,当纳米WC含量达到5％时,熔覆层表面出现了裂纹.     

激光熔覆纳米WC/Co复合涂层组织与抗裂性能的研究

采用激光熔覆技术在45钢表面制备了基本消除裂纹与孔洞的镍基纳米WC/Co复合涂层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及原子力显微镜(AFM)分析了涂层的组织结构和相组成,还通过压痕法首次对涂层的断裂韧性进行了表征.结果表明,涂层中物相主要为黑色γ(Fe-Ni)基体上分布着W2C、Fe3W3C、(Cr,Fe)23C6的白色碳化物相.在本工艺条件下,当纳米碳化物为网络状 弥散分布的微细颗粒时,镍基纳米WC/Co复合涂层的Kc比常规喷焊镍基WC/Co涂层的Kc提高了约1.2倍,证实了激光熔覆纳米陶瓷复合涂层的抗裂作用.     

激光熔覆WC/Co-Cr合金涂层的组织及耐磨性

采用YAG固体激光器于45钢表面熔覆WC/Co-Cr合金涂层,对涂层的微观组织及界面结构进行了分析。探讨了不同WC添加量对涂层硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,涂层主要由CrCo、WC以及W₂C相组成,还含有一定的Co的固溶体以及Cr₇C₃相。涂层微观组织呈大致等轴的细小网状共晶组织,涂层与基体呈冶金结合,表面硬度在1100 HV0.02左右。WC含量对涂层硬度以及磨损性能影响较大,呈显著的磨粒磨损机制。但当WC含量增加到20wt%以后,表面微裂纹增多,脆性增大,对使用寿命有不利影响。     

YG8硬质合金表面激光熔覆WC/TiC/Co涂层的组织及性能

通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)观察组织结构并分析其物相组成,并对其显微组织、硬度分布和摩擦磨损性能进行了观察和测量。结果显示:涂层表面平整,与基体结合紧密,截面形貌良好没有明显缺陷。表层和两侧存在未熔的WC颗粒,熔覆层中WC颗粒消失,新产生的组织分布均匀。受激光影响,热影响区中的WC晶粒发生重结晶和再结晶。熔覆层主要物相为WC、W₂C、(Ti,W)C_1-x、M₆C(Co₄W₂C、Co₃W₃C)等,这些硬质相和碳化物的生成及弥散分布提高了熔覆层性能。通过测量,熔覆层硬度分布在1700~1800 HV0.5,最高为1783 HV0.5,高于YG8硬质合金,而热影响区和基体的硬度则稍有下降;耐磨性也有大幅提高,熔覆层体积磨损量比YG8合金减少90.67%,平均摩擦因数为0.293,主要磨损形式为磨粒磨损。     

45钢表面激光熔覆Ni/WC性能研究

研究了在45钢表面激光熔覆Ni60合金时,WC对熔覆层组织性能的影响,分析了Ni/WC配比对熔覆层显微硬度、耐磨性及金相组织结构的影响。结果表明,采用Ni60+30%WC合金粉末进行激光熔覆时,能得到显微硬度和耐磨性俱佳的熔覆层。     

激光熔覆Ni60A+WC/12Co复合涂层的组织及性能

采用激光熔化同步输送Ni60A 30wt%WC/12Co复合粉末,在适度预热后的45钢表面激光熔覆获得了一定厚度的复合涂层。涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的Co包WC颗粒。熔覆过程中Co包WC颗粒很少发生溶解。涂层与基板为冶金结合,对基板的适度预热避免了涂层的开裂。所得涂层具有很高硬度,涂层基体硬度为1030HV0.3,Co包WC颗粒硬度达2050HV0.3。     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co涂层的组织与红硬性

目的利用激光强化技术在M2(W_6Mo_5Cr_4V_2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段分析了熔覆层显微硬度、宏观形貌、显微组织、物相组成及红硬性等情况。结果在激光功率为1.1 kW,送粉电压为14 V,扫描速度为3 mm/s时,熔覆层截面出现少量气孔,并在左右边界部位出现裂纹,主要物相为Fe_3W_3C、WC、W_2C、M_6C型硬质相和间隙碳化物。其上部组织更为细腻,以碳化钨和钨钴化合物为主;中部及下部组织以弥散形式分布于熔覆层中,主要组织为Fe_3W_3C和碳化钨。熔覆层硬度明显高于基体,最高硬度达到1411HV,出现在距熔覆层顶点0.4 mm左右的次表层范围内。600℃时,熔覆层红硬性达到60HRC以上;1000℃时,熔覆层红硬性仍达到50HRC以上。由600℃逐渐升高到1000℃时,熔覆层组织晶界强化作用逐渐减小,择优取向强化表现明显。结论在M2高速钢表面熔覆WC/Co涂层,可以有效地提高刀具材料的硬度及红硬性。熔覆层最高硬度可以提高为刀具基体的1.64倍;600℃时,熔覆层红硬性远高于高速钢基材的红硬性指标;1000℃时,熔覆层红硬性近似接近于硬质合金的红硬性要求,是高速钢基材的2.94倍。生成的碳化物硬质相及间隙碳化物对熔覆层的硬度及红硬性的提高起到了主要作用。     

钢表面激光搭接熔覆镍基纳米WC/Co复合涂层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co复合熔覆层,在激光单道熔覆的基础上进行激光搭接熔覆.通过SEM、XRD、EDS以及显微硬度测试,分别对激光单道及搭接熔覆层的显微组织、物相、成分及硬度进行比较研究.结果表明:选择合适的激光熔覆工艺,可以在45钢表面获得基本上消除了裂纹和孔洞,并与基体呈冶金结合的镍基纳米WC/Co复合熔覆层及其搭接熔覆层.熔覆层的物相为γ(Fe-Ni)基体上分布着以WC、W2C为主的碳化物相.其中激光单道、搭接熔覆层显微硬度分别为779.3～1315.O HVO.1、600.3～1560.O HV0.1.尽管单道及搭接熔覆层中碳化物的种类不变,但其形态和分布有较明显差异,搭接熔覆层较单道熔覆层中碳化物形态多样性及分布不均匀性更大一些.无论激光单道或搭接熔覆层中,都存在含相当数量的粒度≤100 nm的纳米颗粒,分析认为这些纳米颗粒最有可能为WC、W2C为主的碳化物,对于熔覆层的抗裂止裂起了关键的纳米效应作用.本文研究的结果对重要零部件的较大面积局部表面改性或修复再制造的工程应用具有重要的探索意义.     

化学沉积法合成WC/Co粉体及其激光熔覆涂层的制备

采用化学沉积法合成了WC/Co复合粉体．通过激光熔覆的方法在2Cr13不锈钢基体上制备WC／Co复合涂层．并对复合粉体的成分、激光熔覆涂层的形貌、结构和性能进行研究、结果表明：复合粉体中Co的含量为17．23wt％,经过激光熔覆的复合涂层与基体之间达到了冶金结合．激光熔疆涂层可以分为三个区域：熔化区（合金层）,结合区及基村热影响区．复合涂层的显微硬度达到1200HV0.1。     

激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量镍包WC(10%,20%,质量分数)的Co Ni/WC复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与磨损性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23C6组成;Co Ni/WC涂层主要由未熔WC,γ-Co枝晶及细小的共晶组织组成,主要组成相有γ-Co,Cr7C3,Co3W3C和未熔WC等.添加WC改变了Co60涂层的定向枝晶生长模式,并细化了枝晶组织.且WC加入量提高,效果越明显.激光熔覆过程中WC颗粒与钴基合金界面间发生了扩散反应溶解,镍包覆有助于WC的残存.与Co60涂层相比,Co Ni/WC复合涂层的硬度与耐磨性均明显提高,Co 20%WC涂层的抗磨损性能提高1倍以上.     

激光搭接再重叠扫描熔覆镍基纳米WC/Co层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co熔覆层.使用搭接再重叠扫描工艺,突破了单道激光熔覆处理区域较窄的局限性以及搭接熔覆层中的碳化物形态多样性和分布不均匀性较大的缺陷.搭接再重叠扫描层硬度不下降且不出现新的裂纹和孔洞,这使大面积激光熔覆的实际应用成为可能.研究结果表明,搭接再重叠扫描的熔覆层中仍然存在相当数量的粒度≤100 nm的碳化物颗粒,其纳米效应对该熔覆层的抗裂止裂起了重要作用.     

Microstructure evolution of WC/Fe-based coating by plasma cladding

The composite coatings were formed by plasma cladding Fe-based alloy(Fe-Cr-B-Si) added 10%, 30% and 50%(mass fraction) nickel-clad WC respectively on Q235 steel. The microstructure evolution and microhardness of the coatings were investigated. The WC particles were completely melted into the composites coating when 10% WC was added, however, when 30% or 50% WC was added, only part of them could be melted in the coatings. Two significantly different solidification microstructures were found. When WC content is 10% or 30%, the microstructure is mainly dendrites and inter-dendrite eutectics, while when the content of WC reaches 50%, it becomes remained WC particles, Fe3W3C carbide faceted dendrite and eutectics hypereutectic structure. The microhardness of these three coatings reaches 560-600, 650-810 and 920-1 100 HV0.2 respectively, and is improved with the increasing of WC content.     

原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究

利用激光熔覆技术,将氧化钽和石墨的混合粉末添加到Ni60包WC的镍基合金粉末中,成功制备了TaC/WC复合涂层。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器分析了镍基合金复合涂层横断面的显微组织,并对其硬度进行研究分析。结果显示在基体与涂层之间形成了良好的冶金结合,复合涂层不仅含有γ-Ni树枝晶、W₂C、M₇C₃、以及大量的弥散分布的TaC颗粒。复合涂层的硬度可达HV965,是Ni60涂层的1.3倍,主要是因为TaC颗粒的分布促使其内部组织结构改变以及相变引起的硬度上升。     

Formation of WC/Ni hard alloy coating by laser cladding of W/C/Ni pure element powder blend

WC/Ni coating was formed by laser cladding of a W/C/Ni powder blend. The formed WC crystals have rectangular or quadrangle cross-section shapes with size of 2–30 μm. Step, twist and cross growth morphologies of WC formation were observed. The coating contains WC, CW_3, WNi, FeW₃C, Fe₆W₆C, W₃O, W, C, and (Fe,Ni) phases.     

添加碳化钨铁基合金等离子弧熔覆复合涂层的组织分析

采用预置法等离子弧熔覆技术,在Q235钢基体表面熔覆了添加50%镍包WC(碳化钨)的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM,EDS,XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明,涂层与基体为冶金结合,其中部分WC分解,剩余WC主要分布在涂层的中、底部并与涂层结合良好,最后形成以γ-Fe为基,大颗粒WC,枝晶Fe3W3C3Fe6W6C,W2C,W2C等增强的复合涂层,涂层的显微硬度可达900～1100 HV0.2.     

铁基合金+WC激光熔覆层的显微组织与性能

在Q235钢和QT-600球铁表面激光熔覆铁基合金+WC粉末.利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层硬度和磨损性能.结果表明,Q235钢表面熔覆层组织较细,熔覆层与基体结合界面波形不明显,且出现白亮层.QT-600球铁表面熔覆层组织粗大,界面波形较大,基体混入多,无白亮层,硬度、耐磨性相对较低.分析认为,组织与性能的不同是由于Q235钢熔点较高,熔化量少,且熔池冷速快,组织细化.QT-600球铁表面熔覆层组织不均匀,其中等轴品的耐磨性高于柱状晶,原因在于较细的等轴晶晶界较多,增大了滑动阻力.     

等离子熔覆镍包WC/Fe-Cr-B-Si复合涂层微观组织

采用等离子熔覆技术在Q235钢表面制备了镍包WC含量(质量分数)分别为10%、30%、50%的WC/Fe-Cr-B-Si复合涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD等手段研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,添加10%镍包WC的涂层中WC几乎全部溶解,而在含30%、50%镍包WC涂层中均存在未溶解的WC,且在复合涂层微观组织演变中发现了明显不同的凝固特征,含10%、30%镍包WC的涂层主要是枝晶和枝晶间共晶的亚共晶组织;而在含50%镍包WC的涂层中是以初晶Fe3W3C为主和过共晶组织。添加10%、30%、50%镍包WC的复合涂层显微硬度分别为560~600、650~800、920~1100 HV0.2,硬度随WC含量的增加而提高。