高速电弧喷涂FeMnCr／Cr3C2涂层的组织与性能

采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制备了FeMnCr/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、维氏硬度、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织和性能进行研究。结果表明:FeMnCr/Cr3C2涂层具有固溶体相和氧化物相相互间隔的层叠结构特点;涂层具有较高的结合强度和显微硬度,良好的抗热震性和耐高温冲蚀磨损性能。

NiCr／Cr3C2-BaF2·CaF2高温自润滑耐磨涂层的制备与摩擦磨损特性

采用加压氢气还原和固相合金化技术,以BaF2.CaF2共晶、Cr3C2颗粒为核心,制备了NiCr合金包覆的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合粉末,采用大气等离子喷涂技术制备相应涂层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和SRV摩擦磨损试验机等分析测试技术,研究了涂层组成、结构以及从室温到500℃涂层的摩擦磨损性能.研究结果表明:研制的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合涂层是一种性能优良的高温自润滑耐磨涂层,表面包覆的致密NiCr层抑制了喷涂过程中颗粒的氧化、脱碳和烧蚀,涂层的显微硬度和结合强度较高;涂层在室温下的摩擦系数为0.74±0.02,随温度升高摩擦系数逐渐降低,500℃时降低为0.38±0.03,涂层和对偶球Si3N4的磨损率与室温相比显著下降.摩擦机理研究发现,高温下BaF2.CaF2共晶软化,导致涂层剪切强度比室温时明显变低,在摩擦表面形成了连续的BaF2.CaF2润滑膜.

高温对爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的氧化行为及性能的影响

采用爆炸喷涂技术在38CrMoAl钢表面制备了Cr3C2-25NiCr涂层,并在700、800及900℃下分别对其进行了热震试验,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究了涂层的高温氧化行为及耐腐蚀性能。结果表明:经过热震试验后,涂层中Cr3C2相逐渐被氧化脱碳成Cr7C3相,NiCr固溶相消失,转化为Cr3Ni2相以及NiCr2O4相,并出现了Cr5O12相,并且涂层因为高温氧化而出现了凹坑、微裂纹等。涂层中因氧化而产生的硬脆颗粒以及微裂纹会导致涂层的耐磨性能明显下降,破碎剥落的颗粒会成为新的磨料加剧磨损,并且涂层中能起到钝化耐腐蚀作用的Cr-O相消失,脆性破裂剥落的孔洞及微裂纹不断增加,会导致涂层的耐腐蚀性能随着热震温度的升高而逐渐降低。在700℃时,Cr3C2-25NiCr涂层具有良好的抗热震性能,随着热震温度进一步提高涂层的氧化行为加剧,抗热震及耐磨性能等明显降低。

粉末结构对HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层组织及磨粒磨损性能的影响

以团聚烧结和烧结包覆两种工艺制备的Cr3C2-25%NiCr粉末为原料,运用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了Cr3C2-NiCr涂层,分析比较了两种涂层的显微组织、孔隙率和硬度,运用橡胶轮磨损试验机测定了涂层在不同磨损条件下的耐磨粒磨损性能,研究了粉末制备工艺和磨损工艺条件对涂层磨损质量损失的影响。结果表明,烧结包覆粉末所沉积的涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,而团聚烧结粉末所形成的涂层耐磨粒磨损性能较差。磨损工艺条件对涂层的磨损质量损失有很大影响,在大载荷或粗磨粒作用的工况下,涂层的磨损质量损失最大。

Cr3C2抑制剂含量对WC-8%Co-0.5%（VC/Cr3C2）超细硬质合金性能的影响

将Cr3C2晶粒长大抑制剂添加到WC-8%Co-0.5%（VC/Cr3C2）超细硬质合金中,通过对试样进行金相组织分析、SEM形貌观察、洛氏硬度（HRA）测试、三点抗弯强度测试和密度测量,研究了Cr3C2添加量对WC-8%Co-0.5%（VC/Cr3C2）超细硬质合金力学性能及组织结构的影响。结果表明,不同Cr3C2加入量的WC-8%Co-0.5%（VC/Cr3C2）合金试样均拥有细小均匀的微观组织,其硬度随着Cr3C2添加量的增多而不断增加;抗弯强度则先增加后减小,当Cr3C2添加量为0.1%时,试样抗弯强度达到峰值2450 MPa;试样密度则在Cr3C2添加量增加到0.3%时出现降低。

真空电弧炉制备Cr3C2／Cu复合材料的组织和性能

提出了一种在真空电弧炉中用石墨坩埚隔离铜坩埚制备Cr3C2/Cu复合材料的新工艺,并对该复合材料的显微组织及性能进行了分析。研究结果表明,在熔炼过程中,Cr与石墨坩埚中的C反应,生成Cr3C2微粒均匀分布于铜熔液中,形成Cr3C2颗粒增强Cu基复合材料,该材料经适当时效处理后,可获得良好的力学和电学综合性能,显微硬度(HV)为184.8,电导率达45.76MS/m,软化温度为540℃。

喷射成形法原位生成Cr3C2／Cu复合材料组织与性能

采用真空电弧炉熔铸+喷铸成形技术,以Cu-0.8Cr-0.04RE(55wt%La+45wt%Ce)为名义成分,通过熔铸过程中原位自生成的Cr碳化物制备了颗粒增强Cr3C2/Cu复合材料;研究了该材料的显微组织、力学性能和电学性能。结果表明:经冷变形和时效处理后该材料的显微组织特征为以稳定的等轴晶α-Cu相为基,其上弥散分布着Cr3C2颗粒;经适当的冷变形+时效处理后,该材料抗拉强度664.5MPa,显微硬度220HV100,电导率82.5%IACS,软化温度550℃,可满足超大规模集成电路引线框架材料所要求的主要性能指标。

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能

为提高汽轮机低压末级叶片抗水蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在基体材料1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面分别制备了Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层;研究了这2种涂层的显微组织、结合强度、显微硬度分布和涂层开裂韧性,测试分析了基体和2种涂层的抗水蚀性能。结果表明:Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层都与基体材料结合紧密,平均结合强度分别为69.2 MPa和76.4 MPa;涂层组织致密,孔隙率分别为0.50%和0.07%;2种涂层的平均显微硬度较基体有显著提升,分别达到960.6 HV3 N和1 314.0 HV3N;WC-10Co-4Cr涂层的韧性更好,其开裂韧性平均值达到5.08 MPa·m^1/2,而Cr3C2-Ni Cr涂层仅4.11 MPa·m^1/2。总体而言,2种涂层与基体材料相比均具有较好的抗水蚀性能,尤其是WC-10Co-4Cr涂层抗水蚀性能更优。

Cr3C2-CrB/Ni60激光熔覆层的耐蚀性研究

采用静态浸泡法对原位生长Cr3C2-CrB复合增强的镍基激光熔覆层的耐腐蚀性进行研究。使用扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层进行显微组织和物相分析,在光学显微镜下观察样品表面腐蚀形貌。结果表明：含16wt%（Cr2O3＋B2O3＋C）的Cr3C2-CrB/Ni60激光熔覆层在10%H2SO4溶液中表现出较好的耐腐蚀性能,与纯Ni60激光熔覆层相比,其耐蚀性提高1倍多。

Wear resistance of surface metal matrix composite produced by gas tungsten arc melt injection of Cr3C2 -NiCr particles into low carbon steel

Cr3 C2-NiCr particles were injected into the melted surface of Q235 low carbon steel to make a surface metal matrix composite （MMC） layer by gas tungsten are melt injection （GTAMI） process. Hardness of the surface MMC layer was tested. Wear resistance of the surface MMC was investigated with a ball-on-disk dry sliding setup. Microstrnetures of the surface MMC layer and morphology of the worn surfaces were investigated with scanning electron microscopy （SEM）. The results showed that the hardness of the MMC was as high as 1 960. 7 HV. Wear loss of the upper part of the MMC layer is onlyO. 8% of that of the substrate under the dry sliding condition given. Wear loss of the bottom part is 2. 5 % of that of the substrate.

等离子喷涂Cr3C2/NiCr金属陶瓷基高温润滑涂层的摩擦学行为研究

目的探讨和研究Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层与ZrO2配副在宽温域(室温~800℃)内的摩擦磨损行为和磨损机理。方法以Cr3C2/NiCr作为基底材料,CaF2、Ag、MoO3作为固体润滑剂,采用大气等离子喷涂技术在718高温合金钢基体表面,制备Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层。采用UMT-3高温摩擦磨损实验机评价涂层从室温~800℃的摩擦磨损性能,采用显微硬度计和万能材料实验机测试涂层的显微硬度和粘结强度,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱仪分析涂层的显微结构、物相组成和磨痕的微观形貌。结果Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2金属陶瓷涂层结构致密,显微硬度和结合强度均随着固体润滑剂含量的增加而有所下降,结合强度分别为46.45、36.65MPa,显微硬度分别为524.61HV0.3、478.29HV0.3。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而降低,800℃时Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2涂层的摩擦系数和磨损率最低,最低摩擦系数分别为0.30和0.19,最低磨损率分别为3.84×10^-5、2.89×10^-5mm^3/(N·m)。结论CaF2可以改善600℃以上的摩擦学性能,Ag、CaF2、MoO3在涂层磨损表面发生摩擦化学反应生成的钼酸银和钼酸钙,可以有效地改善Cr3C2/NiCr涂层在600℃以上的摩擦学性能。

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层性能及其在金属硬密封球阀上的应用

为了提高零件的抗磨和防腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂工艺在30CrMo钢基体上制备了Cr3C2-Ni Cr涂层;测试了该涂层的基本物理以及抗磨损和腐蚀性能等性能,并采用扫描电镜观察了涂层的显微组织和磨损腐蚀后的形貌。结果表明:Cr3C2-Ni Cr粉末在喷涂过程中生产了少量的Cr7C3脱碳相,所制备Cr3C2-Ni Cr涂层组织结构致密、硬度高、与基体的结合强度高。与30CrMo钢相比,Cr3C2-Ni Cr涂层表现出较优异的抗腐蚀磨粒磨损性能。将该涂层在阀门上进行应用,取得了很好的使用效果。

P91钢亚音速喷涂NiCr／Cr3C2涂层的热腐蚀行为研究

采用亚音速火焰喷涂方法在P91钢上制备了NiCr/Cr3C2涂层,研究了样品在600,650和700℃的80%Na2SO4+10%K2SO4+10%KCl(质量分数,后同)混合熔融盐中的热腐蚀行为,利用XRD和SEM分析了表面成分和结构。结果表明:喷涂NiCr/Cr3C2涂层样品在热腐蚀过程中,腐蚀产物从样品表面剥落而在动力学上表现为失重,在700℃样品失重加速。经热腐蚀后,涂层表面的腐蚀产物主要由Ni3S2和Cr2O3组成。由于基体/涂层结合处生成硫化物,造成基体/涂层的弱结合,导致涂层脱落。

不同基体超音速火焰喷涂Cr3C2-20NiCr涂层的性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在不同基体(38CrMoAl和316L)上制备了Cr3C2-20NiCr涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、拉曼(Raman)光谱仪分别对涂层的微观结构和物相进行分析,并利用万能力学试验机、冲击试验机、马弗炉、高温摩擦试验机和高温维氏显微硬度计分别测试涂层的拉伸结合强度、抗机械冲击性能、抗热冲击性能、耐磨损性能及高温显微硬度。结果表明:采用HVOF喷涂技术在38CrMoAl、316L基体上制备的Cr 3C 2-20NiCr涂层均表现出良好的拉伸断裂强度(均超过70 MPa),拉伸断裂机理主要表现为脆性断裂,局部表现为韧性断裂;机械冲击失效形式主要为层间开裂和涂层内部硬质颗粒剥离两种方式;316L基体硬度较38CrMoAl高,粉末颗粒冲击较硬基体使其变形充分,从而使316L基体涂层具有相对较低的孔隙率(3.83%),因此,316L基体涂层的抗热冲击、抗氧化和耐磨损性能相比38CrMoAl基体涂层好;两种涂层室温时主要发生磨粒磨损,600℃时涂层硬度降低,主要磨损机理为氧化磨损、剥层磨损并伴随着轻微的磨粒磨损。

GH864表面爆炸喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织和高温摩擦性能研究

采用爆炸喷涂技术在GH864基体上制备了Cr3C2-Ni Cr/Ni Cr Al复合金属陶瓷涂层。运用HT-1000高温摩擦磨损实验机,以Si3N4陶瓷球为摩擦副对基体和涂层进行高温摩擦磨损实验。选用扫描电镜、能谱仪、X衍射等分析手段,研究了在GH864表面爆炸喷涂涂层的组织形貌、相组成及涂层和基体的高温摩擦行为。对800℃时涂层和基体摩擦性能进行研究。结果表明:该涂层组织致密呈叠层堆砌,其显微组织为Cr3C2硬质相及周围缝隙中充填的Ni Crγ相和少量的Cr3C2分解形成的Cr7C3相。涂层在高温下的磨损形式主要为磨粒磨损、疲劳磨损以及粘着磨损和氧化磨损,涂层中大量分布的具有热稳定性的Cr3C2硬质颗粒起主要的耐磨作用,复合涂层可提高GH864的高温耐磨性。

喷涂距离对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响

采用等离子喷涂方法制备Cr_3C_2-25NiCr高温耐磨涂层,采用XRD、SEM和万能试验机等对涂层的显微组织及性能进行了分析。实验结果表明,喷涂距离影响涂层的性能,喷涂距离为100mm时,工作涂层的最大厚度为197.46μm,最大显微硬度达到1470.5HV,且有较高的结合强度和较好的耐磨性能。

掺杂银对超音速火焰喷涂NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层的影响

以机械混合方法制备的NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag复合粉末为喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂技术制备NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag自润滑复合涂层.利用XRD研究了涂层的相组成和晶体结构,利用SEM对其微观形貌进行了表征.使用显微硬度计和万能试验机分别对涂层的硬度和结合强度进行评估,并采用球-盘式高温摩擦磨损试验机检测涂层在25~800℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:金属Ag的掺杂仅略微降低了涂层的硬度和结合强度,且涂层在25~800℃范围内表现出良好的摩擦磨损性能;Ag的塑性使得涂层在25~350℃温度范围内具有良好润滑性;温度达到500℃及以上时,磨痕表面反应产生的AgCrO2和BaCrO4对涂层的耐磨、减摩发挥着重要作用.

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层在NaOH溶液中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能

目的分析超音速火焰喷涂制备的Cr3C2-NiCr涂层在碱性环境中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能,揭示涂层腐蚀及冲蚀腐蚀磨损失效机制。方法利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层,采用光学显微镜、显微硬度仪、碱性环境腐蚀性能试验台、电化学分析仪、冲蚀腐蚀磨损试验机、电子天平、扫描电子显微镜,分别对组织结构、显微硬度、碱性环境下耐蚀性能、耐冲蚀腐蚀磨损性能、冲蚀腐蚀磨损损失质量及表面形貌进行测试。结果Cr3C2-NiCr涂层呈典型层状结构,内部随机分布着孔隙及氧化物,涂层孔隙率及显微硬度平均值分别为1.3%和817HV0.1。在pH=11的NaOH溶液中,涂层的电化学腐蚀电位为-0.38V,腐蚀反应生成的氧化物可有效阻止腐蚀继续进行,长期浸泡过程中,腐蚀介质通过裂纹或穿透性孔隙渗入涂层内部直至基体表面,并发生腐蚀反应,形成的腐蚀产物逐渐累积并排出至涂层表面,最终形成体积较大且呈团絮状的腐蚀产物。在碱性腐蚀环境下,腐蚀介质加剧冲蚀磨损中的材料消耗。相同条件下,涂层腐蚀冲蚀磨损损失质量明显小于基体材料,涂层的冲蚀腐蚀磨损失效机制主要有腐蚀产物脱落、硬质颗粒剥落、粘结相磨耗、缺陷处因疲劳裂纹整体脱落。结论在碱性环境中,Cr3C2-NiCr涂层具有较强的耐腐蚀性能,腐蚀介质能加快涂层冲蚀磨损进程,磨损后表面为非光滑表面,使涂层具有较优的抗冲蚀磨损性能,故Cr3C2-NiCr涂层可显著改善基体表面的综合使用性能。

添加Cr3C2对SmCo7合金的组织结构及磁性能的影响

采用熔体快淬法制备(SmCo7)100-x(Cr3C2)x(x为摩尔分数,%。x=0～7)合金薄带。通过X射线衍射(XRD)、热磁分析(TMA)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究Cr3C2添加量x对合金相结构、微观组织和磁性能的影响。结果表明,当Cr3C2含量x由0增加到7时,(SmCo7)100-x(Cr3C2)x的矫顽力由33.2 kA/m显著增加到595.7 kA/m,同时主相的晶粒尺寸显著降低,合金形成了1:7 H的主相结构。第二相的结构随Cr3C2含量增加而变化,由2:17 H相逐渐转变为2:17 R相和2:7相。在高Cr3C2含量的合金(x=7)中析出了含有Cr、Co、C的晶间非磁性相,该相通过抑制主相晶粒尺寸的长大及对畴壁的钉轧来提高合金的矫顽力。

不同Cr3C2成分的激光熔覆Cr3C2/Ni涂层组织

采用优化的工艺参数制备了不同Cr3C2成分的Cr3C2/Ni熔覆层,研究了不同Cr3C2含量及粒径对激光熔覆Cr3C2/Ni涂层组织的影响。结果表明:随着Cr3C2含量增加,熔覆层的组织更加细密,当Cr3C2含量超过20 mass%时,熔覆层有较多Cr的碳化物产生,且熔覆层中二次枝晶生长明显;Cr3C2含量达到30 mass%时,熔覆层底部存在较多未熔解的碳化物,熔覆层硬度值出现较大波动;Cr3C2粒径范围从45~109μm减小到15~45μm,熔覆层中二次枝晶消失,Cr3C2粒径范围为5~15μm时,熔覆层组织弥散程度较高;Cr3C2粒径的减小可以提高熔覆层的耐磨性并减少其硬度波动。