Ni60/高铝青铜复合涂层定向组织结构特征

为改善Ni60单一合金涂层的性能,满足苛刻工况的要求,将高铝青铜合金添加到Ni60合金粉体当中,采用高频感应重熔和强制冷却的方法对超音速等离子喷涂的预制涂层进行处理,制备了定向结构的Ni60+5%高铝青铜复合涂层,研究了定向结构复合涂层的微观结构特征、元素分布、物相转变以及对涂层硬度的影响。结果表明:经过高频感应重熔和强制冷却处理,使预制涂层的层流状组织结构成功转变为外延生长的致密的定向结构组织,涂层和基体的结合界面由原来的机械结合转变为牢固的冶金结合。定向结构组织中主枝主要由Ni、Fe元素为主的化合物和固溶体相组成,在其周围包裹有以Cr、C、B构成的析出相,加入高铝青铜的主要元素Cu、Al在定向晶形成过程中和Ni发生反应形成化合物呈网状结构分布在树枝晶主枝杆和析出相之间,起到连接过渡作用。由于定向结构涂层的单向取向特征,表面硬度相对于预制涂层有所降低,但整体均匀性更好。

表层绝热对定向凝固Ni60合金涂层凝固行为的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45钢基体上制备Ni60合金涂层,在高频感应重熔+强制冷却处理条件下,研究了表面散热条件对涂层的组织结构、元素分布和性能的影响。结果表明:在自然散热条件,涂层形成了定向树枝晶结构组织,通过表面覆盖层的保护,改变表面散热条件,使涂层组织向具有熔结特征的等轴晶转变,并且形成了两个明显不同组织的区域,在靠近基体区域,组织细小致密,但组织和元素分布不均匀;而靠近涂层表面区域,组织具有长大现象,但元素和组织均匀性明显提高。相对于未加覆盖层涂层,附加覆盖层的涂层元素和基体元素在界面处具有更充分的扩散,基体元素向涂层中的扩散较涂层元素向基体扩散更加强烈。覆盖层的附加明显提高了涂层硬度,使涂层表面的宏观硬度由33.4 HRC提高到54.4 HRC,涂层截面的显微硬度由566.1 HV0.2提高到659.2 HV0.2。