激光熔覆Ni/TiC复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢样品表面制备了Ni/TiC复合涂层,利用光学显微镜、SEM,EDS,XRD、显微镜硬度计及摩擦磨损试验机等检测设备研究了Ni/TiC复合涂层的组织和性能。试验结果表明:Ni/TiC复合涂层没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基体之间具有良好的冶金结合,涂层显微硬度沿层深皆呈明显的阶梯状分布,最外表面的熔覆层硬度最高,约为800 HV;熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了86.5%,表明Ni/TiC复合涂层具有较好的耐磨性能。

TiC含量对TiC/Ni复合涂层组织、硬度及耐蚀性的影响

为了提高价格低廉的45钢的零件在苛刻环境中的使用寿命,采用激光熔覆技术在其表面制备了不同TiC含量的TiC/Ni熔覆层,采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等分析了涂层的组织、硬度及耐蚀性。结果表明:Ni35熔覆层枝晶为富含Fe、Ni的γ-Ni固溶体,晶间为γ-Ni固溶体和富含B、C的M_(23)C_(6)、Cr_(2)B组成的共晶体,熔覆层从底层到上层依次为平面晶、胞状晶、柱状晶、柱状树枝晶、等轴晶和细等轴晶,枝晶中的Cr元素随着距熔覆层底部距离的增加出现富集。添加10%和20%TiC的熔覆层下层为粗大的柱状晶和柱状树枝晶,中层和上层为等轴晶,TiC以块状和四边形的形态分布于枝晶间。添加30%TiC的熔覆层分布有块状、杆状、粒状、鱼骨状和花瓣状的TiC,枝晶为细小的等轴晶。不同TiC含量的熔覆层硬度均呈现下层和上层硬度高,中层硬度低的现象。含10%TiC的熔覆层平均硬度最低,含30%TiC的平均硬度最高。未添加TiC的Ni35熔覆层腐蚀电流密度最小,钝化膜稳定性最好,耐蚀性最优,添加TiC后熔覆层的耐蚀性下降,但随着TiC含量的升高,熔覆层耐蚀性逐渐升高。

TiC含量对激光熔覆AlCoCrFeNi基高熵合金复合涂层抗磨损和耐腐蚀性能的影响

通过激光熔覆在2205双相不锈钢表面制备了TiC增强AlCoCrFeNi基高熵合金复合涂层。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜表征了AlCoCrFeNi+TiC熔覆层的物相组成和微观形貌,采用维氏硬度计测定了熔覆层的显微硬度,利用线性往复式摩擦磨损试验机测试了熔覆层的抗磨损性能,通过电化学工作站测试了熔覆层的耐腐蚀性能。结果表明:TiC增强AlCoCrFeNi基熔覆层主要由BCC相和TiC相组成。随着TiC添加量的增加,TiC相的相对含量逐渐提高而BCC相含量逐渐下降。熔覆层的显微组织由等轴晶基体和第二相组成,基体晶粒尺寸随着TiC含量的增加而逐渐减小。随着TiC含量的增加,由于弥散强化效应熔覆层的显微硬度逐渐提高,而抗磨损性能先提高后降低。过量TiC导致第二相团聚和组织缺陷的产生,从而导致熔覆层的致密性降低,抗磨损性能下降。熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损。熔覆层的耐腐蚀性能随着TiC含量的增加先提高后逐渐降低,这是由于少量TiC溶解产生的Ti能够提高熔覆层的钝化膜形成能力,而过量的TiC会增强电偶腐蚀效应。

反应等离子喷涂TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层的显微组织

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术(RPS)原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni基金属陶瓷复合涂层。利用XRD、SEM和EDS研究复合粉末和涂层的成分、组织结构,考察复合粉末的TiC含量及复合粉末粒度对涂层组织结构的影响。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层叠加而成,基体主要为(Fe、Ni)固溶体,TiC颗粒呈纳米级;涂层TiC含量较高时,纳米级TiC颗粒弥散分布更均匀;喷涂粉末粒度较大时,片层厚度较大,孔隙率较高。

激光熔覆制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层 ,利用3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面熔覆实验研究 ,光斑直径 3 5mm ,扫描速度 3 10mm/s,送粉速率 3 2 6 g/min。实验结果表明 :利用送粉式激光表面熔覆技术 ,可以在碳钢表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹 ,但有少量的气孔。涂层组织由γ 奥氏体枝晶、CrB、TiB2 、M2 3 C6和TiC组成。经激光表面重熔后 ,涂层显微硬度达HV0 2 110 0 ,是基材显微硬度的 4

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M_(23)C_6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9800 MPa～10000 MPa。

La_2O_3对激光熔覆TiC/Ni基复合涂层的影响

利用CO2横流激光器在低碳钢基体表面熔覆含稀土氧化物La2O3的镍基TiC金属陶瓷复合层,研究了不同含量的La2O3对激光熔覆镍基金属陶瓷复合层组织及性能的影响。结果表明,加入适量的稀土氧化物La2O3可有效改善激光熔覆复合层的显微组织,减少复合层中的裂纹、孔洞、夹杂;加速复合层中TiC颗粒的溶解和改善TiC颗粒的形状变化,同时,熔覆复合层的耐磨性和耐蚀性明显提高。

钛合金表面激光熔覆TiB_2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备以反应合成TiB2和TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层,利用УТИТВ-100型销-盘摩擦磨损试验机研究了激光熔覆层在真空(10-5Pa)中的干滑动摩擦磨损性能,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了摩擦偶件的磨损表面形貌,讨论了激光熔覆层的磨损机制。结果表明,激光熔覆层的摩擦系数在0.25～0.5之间,明显低于TC4合金的摩擦系数(0.45～0.8),磨损体积约为TC4合金的40%。随法向载荷和滑动速度的增加,激光熔覆层的磨损体积增加,激光熔覆层的磨损机制主要为粘着磨损和粘附转移物引起的磨粒磨损。

TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层反应等离子喷涂研究

以钛铁粉、镍粉、铁粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料采用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过等离子喷涂(RPS)技术原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层。采用XRD、SEM和EDS对喷涂粉末和涂层的成分、组织结构进行了分析。研究表明:该反应喷涂粉末粒度均匀、无有害相生成:所得涂层由不同TiC颗粒含量的TiC/Fe-Ni复合片层组成:TiC颗粒大致呈球形,粒度呈纳米级;所获涂层在相同条件下耐磨性是Ni60涂层的7倍。

机械振动辅助激光重熔Ni基合金TiC复合涂层微观组织研究

采用机械振动辅助激光重熔复合改性工艺在45钢表面制备了NiCrBSi+TiC复合涂层。运用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征手段分析了涂层形貌、微观结构和相组成,并测试了复合涂层的显微硬度分布。结果表明:由于受到激光二次扫描和激振力综合作用的影响,基体相由树枝晶向胞状枝晶转变,增强相TiC等硬质颗粒分布呈现出递增趋势,占选取视场内的面积分数提高约18.2%。Ti元素扩散趋势减缓,细晶强化和弥散强化作用增强。机械振动激光重熔涂层近结合界面处显微硬度波动减缓,结合区横向显微硬度波动有效改善。

反应爆炸喷涂制备TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、羰基镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过爆炸喷涂技术原位合成并沉积TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层;利用XRD、SEM和EDS研究喷涂复合粉末和涂层的相组成、显微结构。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀;所制备的TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合片层叠加而成,基体主要是(Fe,Ni)固溶体;TiC颗粒大致呈球形,粒度为纳米级;复合涂层的平均显微硬度HV0.2为18.9GPa。

以沥青为前驱体制备TiC/FeCrNi反应火焰喷涂复合涂层

以钛铁粉、CrFe粉、羰基镍粉和碳的前驱体(石油沥青)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-Cr-Ni-C反应喷涂复合粉末,并通过普通火焰喷涂成功地合成与沉积了TiC/FeCrNi复合涂层。采用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的相组成和显微结构进行了分析,同时对涂层耐磨性能进行了对比研究。研究结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Cr-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;所制备的TiC/FeCrNi复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合强化片层叠加而成,TiC颗粒呈纳米级;基体由(Fe,Cr)和Cr0.19Fe0.7Ni0.11两相组成;相同条件下,所获TiC/FeCrNi复合涂层磨损体积大约是常规火焰喷涂Ni60涂层的1/8。

激光熔覆TiC/Ni-Al基复合涂层的高温稳定性研究

在不锈钢基材上通过激光合成Ni-Cr-Al-Co-X(X=Mo、W、Nb、Ti、C、B)+TiC粉末制备出TiC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合材料涂层,并将试样在1 000℃高温保温50 h。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)显微硬度计对涂层高温时效前后的组织、相成分、硬度进行了对比分析和测试。结果显示:实验条件下,激光熔覆涂层与基材之间没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基材之间仍保持着良好的冶金结合。激光熔覆TiC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合材料涂层具有良好的高温稳定性。

感应熔覆原位自生TiC/Ni基复合涂层的组织与耐磨性研究

为了提高16Mn钢的干滑动磨损耐磨性能,以N i60、钛粉和石墨粉为原料对16Mn钢表面进行感应熔敷处理,制备出以TiC颗粒为增强相的原位自生复合涂层,利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的显微组织,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性。结果表明:涂层中TiC颗粒均匀分布于共晶基体上,整个涂层组织均匀、无气孔、无裂纹;涂层与基材形成了良好的冶金结合,涂层具有很高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能。

表面机械研磨法制备Ni+WC复合涂层的耐磨性研究

为强化TA1钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni与WC 2种粉末配比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1的5种混合型增强介质下对TA1合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1钛合金表面形成由Ni+WC涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40μm以上,其中Ni∶WC为3∶1时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N载荷下Ni∶WC为3∶1摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2种载荷下磨损量均较TA1原样少,其中Ni∶WC为3∶1的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。

激光熔覆TiC_p/Ni基合金复合涂层中TiC_p的行为

通过激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层微观组织的研究表明，TiC颗粒在熔覆过程中表面发生部分溶解．当凝固时，溶解的部分TiC在残留TiC颗粒上重新外延生长析出，并与基体合金元素产生附加合金化；同时，TiC颗粒成为从激光熔体凝固各相优先形核的基底；TiC颗粒与凝固前沿间的相互作用控制其微观分布．

以蔗糖为前驱体反应火焰喷涂TiC/FeNi复合涂层

以钛铁粉、铁粉、镍粉、蔗糖为原料,通过前驱体热分解复合技术制备Fe-Ni-Ti-C系反应喷涂粉末,利用氧乙炔火焰喷涂技术原位合成并沉积了TiC/FeNi复合涂层。采用XRD、SEM和EDS观察分析了复合涂层的形态、相组成和组织结构,讨论了工艺参数对涂层组织性能的影响。研究结果表明:涂层基体为片状的Fe-Ni固溶体合金,增强相为弥散分布的TiC颗粒,TiC颗粒大致呈球形,粒度一般在0.5μm以下,少量的Ti2O3与TiC颗粒形成共生聚集区;TiC含量以及Fe的不同加入方式对涂层组织结构产生影响。经磨损试验TiC/FeNi复合涂层的磨损面积约为Ni60涂层的20%。

激光熔覆Ni/WC梯度复合涂层的组织与性能研究

目的减少涂层内部缺陷,提高Cr12MoV模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢上逐层制备Ni60-Ni60/25%WC(Ni/WC)梯度复合涂层。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦试验机和冲击试验机,研究梯度复合涂层的物相组成、微观组织、显微硬度、耐磨性与冲击韧性。结果在Cr12MoV的基体上制备Ni/WC梯度复合涂层,Ni60层与Ni60/25%WC冶金结合理想。Ni/WC梯度复合涂层的表面主要物相为γ-(Fe,Ni)、FeNi_(3)、CrB、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6),从Ni60层底部到顶部依次为胞状晶、柱状晶、细小的等轴枝晶。Ni/WC梯度复合涂层硬度呈梯度分布,涂层的平均硬度达到698.5HV,相较于基体提高了约55.2%。与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层表现出更好的耐磨性能,摩擦系数和磨损率分别下降了40.92%和28.6%,其中基体表现为黏着磨损,然而涂层整体表现为磨粒磨损。但较基体而言,Ni/WC梯度复合涂层的冲击韧性值降低了32.48%,复合涂层区域表现为脆性断裂。结论Ni/WC梯度复合涂层冶金结合良好,同时与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层可以有效提高硬度及耐磨性,但冲击韧性有所降低。

以蔗糖为前驱体火焰喷涂原位TiC增强Ni基复合涂层的制备

以蔗糖为碳源,采用前驱体热分解技术制备Ni-Ti-C系反应热喷涂混合粉末,通过氧乙炔火焰喷涂技术合成并同时沉积原位TiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层。利用XRD和SEM研究混合粉末和涂层的相成分和组织结构,分析TiC/Ni复合涂层的硬度和耐磨性。结果表明:反应火焰喷涂TiC/Ni复合涂层主要由TiC和Ni基体组成,并含少量的Ni3Ti和Ti3O5;涂层由复合强化片层相互叠加而成,复合强化片层中TiC颗粒均匀分布于Ni基体中,TiC颗粒呈球形,粒度达到亚微米级;涂层具有较高的硬度和耐磨性,复合强化片层显微硬度为HV0.21 433,涂层的耐磨性能远优于基板材料45号钢和对比涂层Ni60的耐磨性。

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^(-5)mm^(3)/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。