重熔对超高速激光熔覆Fe基涂层组织性能的影响

采用中心送粉式超高速激光熔覆方法在Q460钢基体制备Fe基合金涂层,并对涂层进行激光重熔处理,之后利用激光共聚焦(LCSM)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电化学工作站、显微硬度计、摩擦磨损仪分析重熔前后熔覆层的宏观形貌、微结构及性能。同时,利用COMSOL软件模拟熔覆和重熔过程涂层热场分布。结果表明:中心送粉式超高速激光单次熔覆可成形微米级厚的Fe基涂层,涂层无裂纹、孔洞等缺陷,稀释率仅为6.82%;重熔后的涂层平整度增加且近表面晶粒明显细化,沿生长方向呈梯度结构;重熔样品具有更高的耐腐蚀性,硬度提高约33%,表现出更优的耐磨性;模拟发现,重熔过程中涂层表面的温度梯度明显高于涂层内部,导致涂层梯度结构的形成,涂层表面晶粒细化有利于其表面耐蚀耐磨综合性能的提升。

阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

水利工程用环氧树脂改性聚氨酯丙烯酸酯性能研究

水利工程金属结构和水工建筑物常遭受腐蚀、高速含沙水流磨蚀破坏,需对其进行便捷有效的防护。利用环氧树脂对聚氨酯丙烯酸酯(PUA)进行改性提高PUA与基体黏结性能,采用紫外光(UV)固化技术制备PUA涂层。研究了环氧树脂改性PUA的化学结构及环氧树脂用量对PUA的力学性能、热稳定性能、耐溶剂性能和抗冲磨性能的影响。结果表明,环氧树脂改性PUA的拉伸强度随着环氧树脂用量增加,呈下降趋势,当加入5%时,PUA拉伸强度为103.0 MPa,材料呈强而脆的特性。环氧树脂加入提升了PUA的拉伸剪切强度,由0.25 MPa增至1.60 MPa。同时,环氧树脂改性PUA具有良好的耐水性能、耐溶剂性能、抗冲磨性能,5%环氧树脂改性PUA抗冲磨强度为800 h/(kg·m^(2))。

316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

不同锌合金镀层的制备及其耐腐蚀与机械性能研究

利用电沉积方法在铜基体上分别制备Zn-Ni合金镀层、Zn-Co合金镀层、Zn-Ni-P合金镀层和Zn-Ni-W合金镀层,并研究不同锌合金镀层的微观形貌、晶相结构、结合强度、耐腐蚀性能、硬度、韧性与耐磨性能。结果表明:不同锌合金镀层完全覆盖铜基体,并且结合强度高,但它们的形貌特征及物相有所不同,耐腐蚀与机械性能也存在差异。Zn-Co合金镀层的晶粒呈团簇颗粒状,堆积紧密;Zn-Ni-P合金镀层的晶粒呈细小块状,堆积紧密;Zn-Ni-W合金镀层的晶粒呈花蕊状,以缠绕形式紧密结合。它们的致密性和耐腐蚀性能明显好于Zn-Ni合金镀层,硬度较Zn-Ni合金镀层分别提高约68 HV、62 HV、109 HV,磨损体积较Zn-Ni合金镀层分别降低约65%、40%、42%。Zn-Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能最好,具有最高的电荷转移电阻4.04×103Ω·cm2和低频阻抗模值1.10×104Ω·cm2,而Zn-Ni-W合金镀层具有高硬度(421.8 HV),还表现出良好的韧性与耐磨性能。

稀土元素Ce对AISI 410钢膏剂渗硼层组织与性能的影响

钢的表面强化技术在各个工业领域的应用都具有重要的实际意义。渗硼技术是最经济的选择之一,然而,该技术存在的主要问题是难以获得厚且致密的渗硼层。为解决这一问题,在AISI 410不锈钢表面进行了添加6 mass%的CeO_(2)的膏剂渗硼处理。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和电化学工作站等研究了渗硼层的组织、物相和耐蚀耐磨性能。结果表明:渗硼层的显微组织由外到内分别是FeB和Fe_(2)B。在渗硼剂中添加CeO_(2)可以使AISI 410不锈钢基体表面产生更厚、更致密的渗硼层,从而提高其耐磨性和耐蚀性。稀土元素铈的催化机理可以归结为两个方面。首先,添加CeO_(2)可以参与渗硼过程中的化学反应,从而产生更活跃的硼原子。二是由于Ce原子尺寸大,扩散到钢表面会产生严重的晶格畸变,从而促进了硼原子的扩散。

Ni,Co元素对FeCrAlCu系高熵合金涂层组织和耐磨性能的影响

为了解决金属零件表面的防护问题,采用冷喷涂辅助感应重熔合成高熵合金涂层的方法,在45#钢基体表面制备FeCrAlCu,FeCrAlCuNi,FeCrAlCuCo,FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层,通过XRD,SEM,EDS,TEM,磨擦磨损试验机等,研究Ni,Co元素添加对FeCrAlCu系高熵合金涂层的相结构、显微组织以及耐磨性能的影响。结果表明:FeCrAlCu系高熵合金涂层均为FCC+BCC相构成,其中Ni元素添加可以促进FCC相形成,Co元素添加促进B2相(AlCo)生成。FeCrAlCu系高熵合金涂层组织均为树枝晶,随着Ni,Co元素的同时添加,涂层中的枝晶数目增加,并明显粗化。Ni,Co元素同时添加时,FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层的摩擦性能最佳,涂层的硬度为565.5HV,摩擦因数为0.349,磨损率为3.97×10^(-5)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)。

国产官能化溶聚丁苯橡胶BF2055M混炼胶性能研究

官能化溶聚丁苯橡胶(SSBR)在绿色高性能轮胎领域应用广泛,且牌号众多,选择三种在国内轮胎行业应用较多的进口官能化SSBR与国产官能化SSBR BF2055M进行综合性能比较。实验结果表明,SSBR BF2055M与进口SSBR相比,具有良好的白炭黑分散性、与白炭黑的亲和性、加工安全性,硫化速率快;硫化胶的定伸应力大、回弹性好、拉伸强度较高、压缩温升较低;具有更好的高抗湿滑性能和低滚动阻力性能的平衡性,能够给轮胎提供更好的驾驶安全性和节油性,适用于城市路面的四季胎。在胎面胶的配方开发上建议复配天然橡胶以提高硫化胶的耐磨性。

CoCrMo和CoCrMoW合金的组织结构、力学性能及在小牛血清溶液中的腐蚀摩擦学性能研究

为了明确CoCrMo和CoCrMoW合金在小牛血清溶液中的腐蚀摩擦行为和耐腐蚀磨损机制,使用真空熔炼技术制备CoCrMo和CoCrMoW合金,采用SEM-EDS、TEM、XRD、压缩力学性能试验和腐蚀磨损试验研究2种合金的组织结构、力学和腐蚀摩擦学性能。结果表明:2种合金均由γ-Co和ε-Co组成,且微观组织以等轴晶为主。CoCrMo合金展现出优异的压缩力学性能,且其在小牛血清溶液中具有良好的耐腐蚀性,而CoCrMoW合金出现点蚀。2种合金在小牛血清溶液中具有较好的腐蚀摩擦学性能,其摩擦系数和磨损率分别为0.11~0.21和1.01×10^(-6)~2.46×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。随着载荷和频率的增加,2种合金的摩擦系数降低,实时摩擦系数稳定性提高。在低载荷条件下,合金的耐腐蚀磨损性能随频率的增大而增强,其磨损机制以磨粒磨损为主;在高载荷条件下,合金的磨损率随频率的增加而增大,磨粒磨损和腐蚀磨损并存。总体而言,CoCrMo合金的耐腐蚀磨损性能优于CoCrMoW合金,这主要是因为CoCrMo合金具有较好的压缩力学性能和耐腐蚀性能。

混杂颗粒增强Ni基复合材料的冲蚀磨损性能研究

煤炭开采、石油化工等极端工况条件下的机械装备对部分关键零部件材料的磨损性能提出了更高要求。本研究设计制备了大尺寸氧化锆颗粒(ZTAp)承载与小尺寸碳化钨颗粒(WCp)强化基体相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料,研究了介质、冲蚀角度、ZTAp尺寸、WCp含量对复合材料冲蚀磨损性能的影响及其机理。结果表明,适量ZTAp、WCp的添加能够显著提高复合材料的抗冲蚀磨损性能。固定体积分数的ZTA颗粒,尺寸越大,复合材料冲蚀磨损性能越好,其主要失效形式为脆性剥落和疲劳断裂。WC颗粒通过第二相增强、固溶强化以及析出强化的方式,提高了基体的硬度和耐磨性,抑制了酸性介质中腐蚀与磨损的交互作用,冲蚀过程中主要失效形式为脆性断裂剥落。

有机玻璃表面硅树脂耐磨涂层的制备与表征

以纳米SiO_(2)溶胶、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了一系列环氧烃基硅树脂;添加1-苄基-2-甲基咪唑(BMI)、乙酰丙酮铝、混合溶剂等,配成用于改善聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面抗划伤性的有机硅涂料。研究了SiO_(2)溶胶与KH-560的配比、乙酰丙酮铝的用量等参数对涂层耐磨性、硬度、附着力及光学透光性等性能的影响。结果表明,制备的硅树脂涂层可以有效提高PMMA表面的硬度和耐磨性,当涂层原料SiO_(2)和KH-560的质量比为2∶1、乙酰丙酮铝用量为涂层液质量的0.4%时,涂层的铅笔硬度和附着力分别为4H和1级,耐磨性和透光性均较未涂覆的PMMA基材有所提高。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

单脉冲电沉积Ni-纳米TiC-氧化石墨烯复合镀层结构及磨损性能

本研究利用单脉冲电沉积技术在Q235钢表面制备了一种新型的Ni基减摩耐磨三元复合镀层,首先通过研究氧化石墨烯(GO)浓度对Ni-纳米TiC基复合镀层形貌、镀速及硬度的影响确定了最佳的GO添加量,然后利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS)等设备对三元复合镀层的结构进行了表征。最后与Ni-纳米TiC复合镀层等进行了对比,研究了三元复合镀层的硬度及耐磨损性能。结果表明:镀液中GO的最佳质量浓度为200 mg/L。此时,Ni-纳米TiC-GO复合镀层的表面均匀致密,粗糙度值Ra=3.087μm。XRD和拉曼光谱等分析结果表明纳米TiC和GO成功复合到Ni基镀层之中。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的硬度为726.3HV,约是Ni-纳米TiC复合镀层(463.8HV)的1.5倍。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的平均摩擦系数为0.108,相比于Ni-纳米TiC复合镀层(0.285),其具备更好的减摩耐磨性能。

基于电接触强化的铝合金表面电刷镀镍层改性研究

[目的]对铝合金进行表面处理可提高其硬度和耐磨性,拓宽铝合金材料在机械零件方面的应用。[方法]采用电刷镀技术在1060铝合金表面制备Ni镀层,再通过电接触强化技术对Ni镀层进行改性。采用扫描电子显微镜和维氏硬度计考察了Ni镀层电接触强化前后的微观组织和显微硬度。通过摩擦磨损试验对比了1016铝合金及Ni镀层电接触强化前后的耐磨性。[结果]经电接触强化后,Ni镀层内部的裂纹及孔洞类缺陷减少,晶粒间隙减小,致密性提高,显微硬度增大到524.4~560.3 HV0.1范围内。1016铝合金在摩擦磨损试验后存在较深的犁沟和剥落,耐磨性较差。Ni镀层的耐磨性优于1016铝合金,但在摩擦过程中会发生剥落。经电接触强化的Ni镀层在摩擦过程中摩擦因数平稳,表面只是轻微擦伤,耐磨性最佳。[结论]结合电刷镀镍和电接触强化技术可显著提高铝合金的表面性能。

热处理对GNP-Al复合材料显微组织和性能的影响

本文以石墨烯为增强相,采用高能超声辅助铸造法及后续热处理制备了铝基复合材料,并研究石墨烯和热处理对复合材料显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,石墨烯促进了复合材料晶粒细化,且热处理后Si相进一步细化及圆整。经热处理后复合材料的屈服强度和抗拉强度(245和319MPa)比基体(119和202MPa)分别提高了105.9%、57.9%。磨损试验结果表明,添加石墨烯和T6热处理后复合材料的磨损率最低,磨损机制由剥层磨损转变为磨粒磨损。

高合金含量对激光熔覆高速钢涂层组织与性能的影响

在M2牌号W6Mo5Cr4V_(2)高速钢成分基础上增加钨、钼、钴含量至5 at%,通过CO_(2)横流式激光成套加工设备在Q235钢基体表面进行激光熔覆。对试样在500℃进行摩擦磨损实验。结果表明:两涂层凝固组织均为板条马氏体基体、残余奥氏体和细小的共晶碳化物M_(2)C。提高M2成分中钨钼钴含量可增加涂层中碳化物硬质相的析出量,且激光快速凝固动力学条件能有效抑制涂层中一次碳化物的长大和粗化,最大回火硬度从M2涂层的813 HV0.5提高至872 HV0.5。高钨钼钴含量涂层的摩擦系数相比于M2涂层减少约18%,磨损失重降低约23%。激光快速凝固方法制备高速钢涂层可适量提高钨钼钴成分含量以获得更高的涂层硬度和热磨损性。

固溶处理对新型全奥氏体高锰低温钢微观组织、力学性能及摩擦性能的影响

针对新型奥氏体高锰低温钢在LNG (Liquefied natural gas)储罐应用中的磨损问题,本文中研究了不同固溶处理温度对微观组织、力学性能和耐磨性能影响以及三者之间的关联性.将25Mn高锰钢分别在950、1 000、1 050以及1 100℃下固溶处理0.5 h,并采用光学显微镜、白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱仪对试样的微观组织、磨损轮廓和磨痕形貌进行了表征.结果表明:随着固溶处理温度的升高,高锰钢的表面硬度逐渐下降,1 100℃固溶处理后钢材硬度降到最低,约为261 HV.另外,钢材的抗拉强度随固溶温度升高先增大后减小,其中在1 000℃下展现出最优的抗拉强度、屈服强度及应变硬化速率.在摩擦性能测试结果中可以看出,高锰钢表面平均摩擦系数随着固溶处理温度先增大后减小再增大,在1 000℃时因发生氧化摩擦而降到最低,约为0.39,磨损率为0.49‰,表现了最优的耐磨性能.这主要是由于1 000℃热处理后的高锰钢磨痕表面密布颗粒均匀的碳化物,导致磨损后的硬度增大近50.6%,磨损机理从颗粒磨损与疲劳磨损结合转变为黏着磨损为主,颗粒磨损为辅.

H13热作模具钢表面强化层耐磨性能研究进展

H13钢被广泛用于铝合金、镁合金等金属的热挤压模和压铸模,服役环境恶劣,常规处理淬、回火后,耐磨性严重不足,易导致热疲劳裂纹的产生,从而影响模具使用寿命和产品质量。对H13热作模具钢表面进行强化是提高耐磨性及服役寿命的有效手段。综述了国内外关于H13热作模具钢表面强化的研究现状及进展,并对H13模具钢表面改性技术发展方向做出展望。

基于超声强化研磨加工的GH4099合金耐磨服役性能提升研究

GH4099合金具有优异的高温热稳定性、高温力学性能和高温抗蠕变性能,用于航空发动机涡轮盘和涡轮叶片的制造,常处于高温、重载、高频的工作环境,但因耐磨服役性能差导致其使用寿命较短。通过超声强化研磨加工技术对GH4099合金分别进行0、3、6、9 min的加工,实现其耐磨服役性能提升。采用超声强化研磨加工技术对GH4099合金板表面进行不同时间的加工处理,并对加工前后的截面显微硬度、金相组织以及表面形貌进行分析。同时,通过往复式摩擦磨损试验对加工前后的试样耐磨性能进行对比分析。研究结果表明:随着加工时间的增加,材料表面显微硬度逐渐增大,最大为432.83 HV,比未加工试样增加43.8%。当加工时间为6 min时,GH4099合金试样的摩擦系数为0.47,磨损率为5.78×10^(-14)m^(3)/(N·m),与未加工试样相比,分别降低24.2%、68.59%,表明超声强化研磨可有效提升GH4099合金耐磨服役性能。

改性铸造废砂对混凝土力学及耐磨性能的影响

用水玻璃对铸造废砂进行了改性处理,研究了改性铸造废砂的掺量(0、10%、30%、50%、70%)对混凝土力学性能和耐磨性能的影响。结果表明:随着改性铸造废砂掺量的增加,试件的28 d抗压强度先增大后减小,最佳掺量为10%;随着改性铸造废砂掺量的增加,试件的28 d弹性模量和磨耗量降低,说明弹性变形能力变大,耐磨性能提高。