HVOF喷涂WC-12Co涂层性能及磨蚀机理

为提高水力机械表面抗磨蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)喷涂微米粉末制备WC-12Co涂层,测试了涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度及抗磨蚀性能。利用XRD表征了涂层的物相组成,并利用SEM分析了涂层的微观组织结构及磨蚀后的表面形貌,探讨了涂层在含沙水流中的磨蚀机理。结果表明,获得的WC-12Co涂层的孔隙率为0.83%,平均显微硬度达1189.7HV0.2,结合强度大于62MPa,其耐磨蚀性能是基体的3倍以上,有效提高基体的耐磨蚀性能。在含沙水流中的磨蚀主要是由沙粒冲蚀和气体气蚀所引起的。

HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层的微观组织及抗冲蚀性能

为提高水轮机表面抗泥沙冲蚀性能,本实验采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢(0Cr13Ni5Mo)基体上分别制备微米和纳米结构的WC-10Co4Cr涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同结构WC-10Co4Cr粉末和涂层的微观组织结构,并对涂层的显微硬度、结合强度和抗冲蚀性能进行对比,探讨涂层泥沙冲蚀机理。结果表明:HVOF制备的纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织致密,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失远小于微米涂层;纳米结构可细化涂层晶粒,增强涂层的显微硬度和韧性,提高涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的力学性能及断裂机理

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层,测试了涂层的显微硬度和结合强度,研究了涂层的物相组成和横截面、断裂面的形貌,分析了涂层的断裂方式和断裂机理。结果表明:WC-10Co4Cr涂层的平均显微硬度达1 147.6HV,结合强度为70MPa;涂层的拉伸断裂为典型的脆性断裂,没有明显的塑性变形过程;涂层中颗粒间的孔隙和微裂纹在外应力的作用下形成裂纹,裂纹沿颗粒与颗粒间的界面扩展并伴随扩展方向的偏转,最终导致涂层的断裂。

激光表面改性技术及其研究进展

激光表面改性技术是表面工程中的先进技术之一,其在先进制造与再制造领域的应用备受关注。本文概述了激光表面改性技术中的激光相变硬化、激光熔凝硬化、激光冲击硬化、激光合金化、激光熔覆等,介绍了以上几种激光表面改性技术的研究现状,最后对激光表面改性技术的发展与工程应用的前景进行了展望。

陶瓷颗粒增强环氧树脂复合涂层的力学性能及断裂机理分析

采用不同含量的Al2O3、ZrO2、SiC、WC这4种陶瓷颗粒分别制备了陶瓷颗粒增强环氧树脂涂层（陶瓷／环氧复合涂层），测试了所制涂层的洛氏硬度与结合强度。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察拉伸试验后涂层断裂面的形貌，探讨了涂层的断裂失效方式和断裂机理。结果表明，4种陶瓷／环氧复合涂层的洛氏硬度均较纯环氧涂层高，达到77～107HR，呈现WC涂层〉Al2O3涂层〉ZrO2涂层〉SiC涂层的趋势。除了陶瓷颗粒本身的硬度，其与环氧树脂的相容性对涂层洛氏硬度的影响很大。适当的陶瓷颗粒加入量能提高涂层的结合强度，加入过多反而使结合力下降。涂层的气泡或孔隙等薄弱部位作为断裂源，在外应力的作用下形成宏观裂纹，裂纹沿着薄弱区域扩展并发生偏转，最终导致涂层的断裂脱落。

高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐磨性

为提高马氏体不锈钢(0Cr13Ni4Mo)的表面硬度及耐磨性能,对不锈钢表面进行高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr强化,对涂层进行组织观察和物相组成分析,并在不同温度下进行了摩擦磨损试验。研究表明:WC-10Co4Cr涂层组织致密,主要由WC物相构成,另外还有少量的W2C和Co25Cr25W8C2。在室温和高温(400℃)时,WC-10Co4Cr涂层均具有较低的摩擦因数。室温时,基体的磨损机制主要以粘着磨损和磨粒磨损为主。WC-10Co4Cr涂层其磨损机制主要以微切削为主。400℃条件下,不锈钢基体的磨损机理主要以粘着磨损和剥层为主,磨痕边缘部位主要以磨粒磨损为主。WC-10Co4Cr涂层试样的磨损机制主要以磨粒磨损为主,伴随有剥层现象出现。

HVAF喷涂WC-10Co4Cr涂层及其性能

分别采用空气助燃高速热喷涂技术(HVAF)和氧气助燃高速热喷涂技术(HVOF)制备了WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征和分析了不同的粉末和涂层的物相组成、微观组织结构,并对不同涂层的显微硬度、孔隙率、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层在泥沙中的冲蚀机理。结果表明:采用HVAF方法制备的涂层致密度好,其在显微硬度和抗冲蚀性能方面要优于HVOF方法制备的涂层;WC颗粒细化增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于提高涂层的抗冲蚀性能。

HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

目的研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织,并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果涂层的显微硬度为1325HV0.2,结合强度为72 MPa。涂层组织致密,孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10h,涂层与基体的磨损失重比为1:138.36;在1120 r/min下磨损10 h,涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论在滑动摩擦磨损的初期,涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大,涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。

HVAP及HVOF工艺制备WC10Co4Cr复合涂层及其性能研究

目的对比研究超音速等离子喷涂(HVAP)技术与超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC10Co4Cr涂层,并根据涂层组织形貌与电化学特性判断两种工艺的优劣。方法采用SEM及XRD分析WC10Co4Cr复合涂层的微观形貌和物相,在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中对涂层进行电化学分析。结果 WC10Co4Cr涂层由较大的WC颗粒及粘结相组成,在喷涂过程中WC颗粒不断累积形成层片状结构,涂层有较小程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,超音速等离子喷涂技术制备的涂层表现出优异的抗电化学腐蚀性能。结论超音速等离子喷涂技术制备的WC10Co4Cr涂层显微硬度为1197HV,孔隙率为0.50%,腐蚀电位为-0.3947 V,腐蚀电流密度为9.19×10-7A/cm2,腐蚀速率为1.01×10-2g/(m2·h),腐蚀深度为1.09×10-2mm/a,具有与超音速火焰喷涂涂层相似的耐腐蚀性能。

超音速等离子喷涂制备水力机械耐冲蚀涂层的研究

SQC-100新型超音速等离子喷涂系统既有HVOF的高速度和涂层致密性,又有等离子的高沉积效率,能够在保证涂层质量的前提下有效降低成本。采用SQC-100型超音速等离子喷涂技术喷涂WC-10Co-4Cr涂层,并研究其耐冲蚀性能。结果表明,孔隙率为0.77%,硬度为1 210HV0.2,结合强度达到72 MPa,涂层性能基本达到超音速火焰喷涂同等水平。此外,获得的涂层具有良好的耐泥沙冲蚀性能,涂层耐冲蚀性是ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢的3.88倍,并研究了涂层内部裂纹主要以穿晶断裂形式扩展。研究表明WC-10Co-4Cr涂层在高含沙水流中的水力机械零部件领域有广泛的应用前景。

高焓等离子制备WC/Co复合涂层性能研究

采用SQC-100高焓等离子喷涂设备喷涂WC/Co粉末,制备了高抗磨损复合涂层。表征和分析了WC/Co涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、抗磨损性能,并探讨了涂层的摩擦磨损机理。结果表明:获得的WC/Co涂层的孔隙率为0.87%,平均显微硬度达1197.2HV0.2,涂层抗摩擦磨损性能是基体抗摩擦磨损性能的143倍。WC/Co涂层具有优良抗磨损性能的根本原因在于涂层中存在WC,它使得涂层的显微硬度得到大幅度的提高,从而提高了涂层的抗磨损性能。

多次激光熔覆工艺对铁基合金涂层组织和性能的影响

利用多次预置式铺粉激光熔覆技术,在Q235钢基底表面制备FeCoCrNiAlTiSi铁基合金涂层;通过XRD、SEM、显微硬度、电化学测试等对涂层的晶体结构、微观形貌、显微硬度以及电化学性能进行测量和分析。结果表明,多次激光熔覆后涂层内的成分主要为Fe_(50)Co_(10)Cr_(10)Ni_(10)Al_1Ti_1Si_(10),结构由BCC转变为FCC,并伴有富(Al, Ni)相,显微硬度值均高于基底材料,接近700 HV,过钝化电位延伸至0.212 V,腐蚀电流密度为1.69×10^(-6) A/cm^2。

WC陶瓷/环氧树脂复合涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能

在环氧树脂中分别添加占体系总质量0%、10%、20%和30%的碳化钨(WC)陶瓷颗粒,制备出WC陶瓷/环氧树脂复合涂层,考察了它们的洛氏硬度、抗拉结合强度和抗泥沙冲蚀磨损性能。通过扫描电镜观察了涂层冲蚀试验后的表面形貌,探讨了涂层在泥浆中的冲蚀磨损机理。WC陶瓷/环氧树脂涂层的洛氏硬度均高于纯环氧涂层的洛氏硬度(49 HR),为103~107 HR,且随着WC陶瓷颗粒的用量增多而提高。当WC加入量为10%时,复合涂层的抗拉结合强度最大,达16 MPa;且磨损率最小,为0.017%。WC陶瓷颗粒与环氧树脂基体发生协同作用,既降低了环氧树脂被磨损的概率,又很好地固定住WC陶瓷颗粒,使其难以被挖出脱落,从而使WC陶瓷/环氧树脂复合涂层获得较好的抗冲蚀性能。

超音速电弧与普通电弧喷涂FeCrNiB涂层的耐磨损性能

为了提高电弧喷涂涂层的结合强度及耐磨损性能,采用超音速电弧喷涂技术和普通电弧喷涂技术在Q235钢表面分别制备了Fe17Cr5NiB涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对比分析了2种涂层的微观结构及性能。结果表明:超音速电弧涂层具有更加致密的结构,其平均孔隙率为0.95%,远低于普通电弧涂层;超音速电弧涂层与基体呈紧密结合,其结合强度为60 MPa,而普通电弧涂层与基体之间呈明显的分层状态,其结合强度仅为28 MPa;超音速电弧涂层具有良好的非晶态结构及致密性,使其具有远高于普通电弧涂层的硬度以及耐磨损性能,显微硬度高出普通电弧涂层32.27%,耐磨损性能是普通电弧涂层的2倍以上(是基体的14倍以上)。

超音速火焰喷涂纳米结构WC-10Co4Cr层不同流速下的耐冲蚀性能

为了改善不同水流速度下水轮机过流部件的抗冲蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在不锈钢(0Cr13Ni4Mo)表面制备了纳米粉末WC-10Co4Cr喷涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对喷涂层的物相、组织结构进行了分析,并对其显微硬度、孔隙率、结合强度等性能进行了研究,探讨了其不同流速下的冲蚀性能。结果表明:WC-10Co4Cr喷涂层组织致密,孔隙率为0.61%,结合强度为73 MPa,显微硬度为1 410HV2 N;在含有泥沙流水的作用下,流速越快,喷涂层和基体的失重速率也越快,慢速下的喷涂层冲蚀失效机制以沙粒微切削和犁削为主,高速下除了微切削和犁削外,还包括沙粒冲击引起的疲劳剥落。

ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的抗磨蚀性能

采用超音速火焰(HVOF)热喷涂工艺,在ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢上制备了纳米WC-10Co-4Cr涂层。利用压痕法和灰度法分别测试了涂层的显微硬度和孔隙率,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和磨蚀试验机分别对涂层的相结构、表面形貌、结合强度和抗磨蚀性能进行了分析和测试。结果表明,获得的WC-10Co-4Cr涂层的平均显微硬度和结合强度高,分别达到1 435HV0.2和70.4 MPa,组织结构致密。相对于ZG06Cr13Ni54Mo不锈钢,纳米WC-10Co-4Cr涂层具有优异的抗磨蚀性能,其抗磨蚀性能是ZG06Cr13Ni54Mo不锈钢的10倍以上。

超音速等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的力学性能及冲蚀磨损失效分析

为改善水轮机表面的抗冲蚀磨损性能,采用超音速等离子喷涂微米WC-10Co4Cr粉末制备碳化物金属陶瓷涂层。对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了测试,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并探讨了涂层在含沙水流中的冲蚀磨损失效机制。结果表明:获得的WC-10Co4Cr涂层的孔隙率为0.5%,平均显微硬度达1 226HV0.2,结合强度为70MPa,涂层的抗冲蚀磨损性能是基体的2.46倍,可有效提高基体的抗冲蚀性能,在含沙水流作用下的冲蚀磨损失效以犁削和剥落磨损为主。

水轮机表面HVOF喷涂WC-12Co涂层抗磨蚀性能的研究

采用新型的超音速火焰喷涂(HVOF)技术在水轮机表面喷涂WC-12Co涂层,进行了浆料磨蚀试验来模拟水轮机在真实环境下的磨蚀情况,并分析探讨了其磨蚀失效的机理。结果表明:获得的涂层具有优秀的孔隙率、显微硬度与结合强度,其耐磨蚀性能是基体的3倍以上,能够很好地达到水轮机表面抗磨蚀的要求。而WC-12Co涂层具有优良的耐磨蚀性能的根本原因在于涂层中WC的存在,它使得涂层的显微硬度得到大幅度提高,从而提高了涂层耐磨蚀的性能。

激光熔覆Fe基／Ni基／Co基合金修复层的微观结构及抗磨损性能

为了确保合金修复层质量,采用柔性半导体激光技术在轧辊、齿轮等常用材料17Cr Ni Mo6合金钢表面熔覆Fe基、Ni基、Co基合金修复层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了3种合金修复层的微观组织结构、硬度及耐磨性能。结果表明:3种熔覆修复层均结构致密、无气孔,与基材呈良好的冶金结合。Fe基及Co基合金修复层无裂纹,而Ni基合金修复层存在一定的裂纹。与Co基、Ni基相比,Fe基合金修复层具有单一的晶体相结构以及较高的硬度和耐磨损性能。Fe基合金修复层硬度达到60 HRC以上,具有良好的耐磨性能,熔覆修复后不需要再进行渗碳等处理。采用该Fe基合金熔覆层可以对轧辊、齿轮等进行良好的修复再制造,延长其使用寿命。

高温及氧化对WC-10Co4Cr涂层微观结构及性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、冲蚀试验机等手段研究高温及氧化对超音速喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微组织、显微硬度、结合强度、耐磨性能、耐冲蚀性能等的影响。结果表明:在空气中经600℃热处理后,涂层发生了明显的高温氧化,涂层中WC、Co、Cr相的含量降低,转化为Co WO_4、Cr_2O_5、C_6WO_6等氧化物相,孔隙率明显升高,结合强度有所降低,虽然涂层的显微硬度值有所提高,但耐磨损及耐冲蚀性能都明显降低;通过Ar保护,涂层只受到600℃的高温作用,涂层的相组成未发生明显改变,显微硬度有较大幅度的提高,且分布更加均匀,耐干摩擦磨损及耐泥沙冲蚀性能均获得大幅提高。