氩弧反应熔覆TiC/Ni复合涂层的组织与性能研究

利用氩弧熔覆技术,以Ni60自熔合金粉、钛粉和石墨粉为原料,在45#钢表面原位反应合成了以TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层。利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了熔覆层显微硬度,用自制磨损试验机对比了熔覆层与淬火回火65Mn钢的耐磨性。结果表明,熔覆层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层的组织为γ-Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB_2、Cr_(23)C_6、Fe_(23)C_6及反应合成的弥散分布的球状TiC陶瓷颗粒;熔覆层显微硬度呈梯度分布,且越靠近基体表面,硬度越低;熔覆层具有优良的耐磨性能。

金属碳化物涂层的反应熔覆研究进展

反应熔覆制备金属碳化物涂层是在熔覆过程中原位生成碳化物颗粒相,来增强基体表面的耐磨耐蚀性能。综述了反应熔覆制备金属碳化物涂层的材料构成、工艺方法、组织、力学性能及发展方向。

激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场的有限元模拟

利用ANSYS软件建立预置式粉层激光反应熔覆的数值模拟模型,考虑了相变潜热、辐射对流散热、表面效应单元等因素的影响;在不同的工艺参数下,用该模型对激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场进行了计算,分析了整个激光加工过程中温度场的变化情况。结果表明:激光功率和扫描速度对基体熔化厚度以及熔覆层宽度的影响都比较显著;激光功率是造成熔覆层较大温度梯度的主要因素;有限元模拟得到的最佳工艺参数得到了试验验证。

反应熔覆原位自生高锰钢表面TiC-(Cr,Fe)_7C_3复合材料的结构与性能

以Ti粉、石墨粉和Cr粉为原料采用反应熔覆技术,结合自蔓延高温合成与真空消失模铸造法,在Mn13高锰钢表面制备不同Cr含量的TiC-(Cr,Fe)7C3复合材料涂层。通过扫描电镜(SEM)结合X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析,研究涂层的微观结构与成分。结果表明:Cr溶于Fe形成M7C3型化合物,TiC颗粒的分布随Cr含量增加而更加均匀、尺寸逐渐变小。分析3种不同Cr含量材料的力学性能,结果表明Cr含量(质量分数)为15%时涂层的硬度最高,耐磨性能最好。

反应等离子熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层.利用SEM,XRD,EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理.结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶,该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性.

以蔗糖为前驱体制备反应等离子熔覆高铬铁基复合涂层

以铁、铬、钨、镍粉末和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过碳化制备了反应等离子熔覆Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末,采用同步送粉反应等离子熔覆设备和优化的反应等离子熔覆工艺,在调质C蕉钢(C≤0.35%)基材表面制备了高铬铁基复合涂层。结果表明,采用前驱体碳化复合技术制备的Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末粒度均匀、无有害相生成;熔覆所得到的涂层以(Cr,Fe)7C3/γ共晶为基体,其上分布大量的(Cr,Fe)7C3初生相。涂层与基材界面为完全冶金结合。涂层断面上的平均显微硬度约为1100HV。相同条件下所获涂层的磨损体积大约是常规等离子熔覆Ni60涂层的1/7。

氮气流量对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

利用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235试件基体上制备了厚度为2mm的TiCN/Fe金属陶瓷涂层。利用KYKY-2800B型扫描电镜、D/max-RA型X射线衍射仪、HSR-2M型往复式摩擦磨损试验机和MH-6型显微硬度计等分析了不同氮气流量对涂层显微组织、物相组成、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:氮气流量为20L/min时熔覆层的显微组织成型良好,TiCN增强相颗粒连续均匀的分布在枝晶上或枝晶之间,涂层最大显微硬度为HV0.51610,约为基体硬度的4倍左右,涂层摩擦性能优异。

反应等离子熔覆高铬铁基金属陶瓷增强耐磨涂层组织与性能

利用反应等离子熔覆技术、以Fe-Cr-C-W-Ni合金粉末为原料,在Q235钢表面制得了Cr7C3高铬铁基金属陶瓷增强耐磨复合涂层。利用SEM、EDS和X射线衍射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:反应等离子熔覆Cr7C3高铬铁基金属陶瓷增强耐磨复合涂层硬度高、组织均匀、与基材之间为完全冶金结合;涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性,涂层磨损的质量损失随载荷增加十分缓慢,涂层具有优异的载荷特性。

反应氮弧熔覆Ti(CN)/Fe复合涂层组织及耐磨性

采用TXⅡ500型TIG焊机,以Ti粉和石墨粉为原料,以工业纯氮为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在Q235试件表面制备了Ti(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦试验机分析了涂层组织结构、物相组成、显微硬度及涂层的耐磨性。结果表明:涂层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷;涂层主要由原位反应形成的TiC0.51N0.12相、Fe相及少量的TiO2相组成;Ti(CN)/Fe涂层的显微硬度高达1 100HV0.5,约是基体金属的3倍;涂层磨损失重约是基体金属的1/8,涂层具有较好的耐磨性。

反应氮弧熔覆TiN/Fe基涂层及耐磨耐蚀性能

为了提高农业机械入土部件表面性能,采用氮弧熔覆技术在45钢表面反应合成了TiN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站分析了涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度及其耐磨耐蚀性能。结果表明:涂层主要由TiN、Fe组成,TiN呈颗粒状,涂层为良好的冶金结合;与45钢相比,涂层硬度提高了约3倍;磨损量降低了约1/2;在3.5%NaCl溶液和5%H2SO4溶液中,45钢的腐蚀速率分别约为TiN涂层的3倍和2倍,TiN涂层具有较好的耐磨耐蚀性能。

反应氮弧熔覆TiAl(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层的组织与性能研究

采用TXⅡ500型TIG焊机,以Ti粉、Al粉和石墨粉为原料,以不低于φ(N2)99.9%的氮气作为保护和反应气体,利用反应氮弧熔覆技术在Q235钢表面制备了TiAl(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜(SEM)观察了涂层的显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)测试了涂层的物相组成,利用能谱分析仪(EDS)测试了涂层的元素组成,利用MH-6显微硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机在室温干滑动磨损条件下对比了TiAl(CN)/Fe涂层、TiCN/Fe涂层和Q235基体的摩擦因数、磨损失重和磨痕轮廓。结果表明:涂层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷,涂层与基体呈冶金结合;涂层主要由原位反应形成的TiAl(C0.51N0.12)相、AlFe3相和FeC相组成;TiAl(CN)/Fe涂层的显微硬度高达HV0.51 710,约是基体金属的6倍;稳定磨损后,涂层的摩擦因数为0.9左右,低于基体金属,涂层磨损失重约是基体金属的1/10,涂层具有优异的耐磨性。

反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性研究

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45号钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用SEM、XRD、EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶;该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性。

熔覆电流对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

采用反应氮弧熔覆技术,利用TXⅡ500氩弧焊机,以纯度99.999%的氮气作为保护气体和反应气体,在预涂钛粉和石墨粉的Q235B试件表面上制备了TiCN颗粒增强复合涂层。对熔覆电流分别在200,220,240A下形成的熔覆涂层进行了研究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和往复式摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、相成分和耐磨性进行了测试。结果表明:TiCN涂层与基体呈冶金结合,熔覆电流为200A时涂层的组织致密、连续、均匀,涂层的耐磨性能达到最优。

氮弧熔覆TiCN/Fe金属陶瓷涂层对农业刀具耐磨性的影响

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明:熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.51089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65Mn相比,磨损量仅为65Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。

w(Ti+B_(4)C+C)/w(Ni60A)对等离子熔覆镍基复合涂层结构与性能的影响

以Ni60A合金粉、钛(Ti)粉、石墨(C)粉和B_(4)C粉为原料,其中w(Ti+B_(4)C+C)/w(Ni60A)(w为质量分数/%)分别为0:100,10:90,20:80,30:70,采用反应等离子熔覆技术在304不锈钢表面制备镍基复合涂层,研究了w(Ti+B_(4)C+C)/w(Ni60A)对涂层成形性、显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:添加Ti+B_(4)C+C的镍基复合涂层与基体呈冶金结合,且主要由(Ni,Fe)、CrB、TiC和Cr_(3)Si相组成;增大w(Ti+B_(4)C+C)/w(Ni60A)会增加强化相析出量,降低成形性;CrB在涂层中下部呈灰黑色细长条状,在上部呈细小块状或棒状,TiC主要以细小颗粒弥散分布于涂层中;当w(Ti+B_(4)C+C)/w(Ni60A)为20:80时,涂层综合性能较优,平均显微硬度最高(948 HV),磨痕截面面积约为纯Ni60A合金涂层的1/5;镍基复合涂层主要发生黏着磨损和氧化磨损。

(Ti+B_4C)/Fe901比对等离子熔覆铁基涂层结构及硬度的影响

目的获得高质量等离子熔覆铁基涂层的优化成分。方法以Fe901、Ti、B_4C粉为原料,采用反应等离子熔覆法在Q235钢基体上原位合成铁基涂层,研究了反应物(Ti+B_4C)/Fe901质量比(15/85、25/75和35/65)对涂层中强化相的形成、界面结合情况、显微组织结构以及硬度的影响。结果铁基涂层均与基体呈冶金结合。(Ti+B_4C)/Fe901质量比较大时,会使界面结合处质量下降。(Ti+B_4C)/Fe901比为15/85时,涂层主要由(Fe,Cr)固溶体、TiB2、TiC、Ti8C5、Fe3C和Fe B相组成。增大(Ti+B_4C)/Fe901比,不会导致新相形成,但可以抑制Fe B析出,涂层中的TiC通过多步反应而形成。涂层显微硬度随(Ti+B_4C)/Fe901比增大,整体呈上升趋势。(Ti+B_4C)/Fe901比不大于25/75时,涂层显微组织较为均匀,显微硬度沿层深方向变化较平稳;进一步增大(Ti+B_4C)/Fe901比,涂层显微组织和硬度均呈现梯度分布,涂层上部硬度与下部硬度差值可达630HV0.1。结论通过调控主要增强相的反应物成分含量,可使等离子熔覆铁基涂层的显微组织和硬度呈现出梯度分布特征或较好的均匀性,从而满足不同的实际应用需求。

反应等离子熔覆原位合成TiN复合涂层微观组织及显微硬度研究

Ti N相具有高的硬度和强度,在涂层中被作为强化相来增强涂层的硬度,被广泛应用于提高涂层的耐磨性。采用反应等离子熔覆技术,以纯Ti粉末为原料,采用合适的等离子熔覆参数,在不锈钢基体表面原位合成制备了Ti N复合涂层。采用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)测试手段,分析了涂层内显微组织;利用显微硬度计测量了涂层的显微硬度,通过压痕计算了涂层的断裂韧性。结果表明:涂层微观组织为胞状树枝晶Ti N相弥散分布于Ti相与α-Fe相构成的共晶上。复合涂层具有较高的硬度,达到HV0.3996,涂层在不同加载下的压痕尺寸效应较明显,平均显微硬度从0.98 N时HV1021降到4.90 N时HV832,涂层显微硬度压痕在4.90 N加载时出现裂纹,复合涂层具有较好的韧性,4.90 N加载下平均断裂韧性为5.15 MPa·m。

反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层工艺优化及耐磨性

应用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235钢基体表面制备了耐磨性能优异的TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。采用5因素4水平正交实验法,研究了熔覆电流、钨极直径、氮气流量、熔覆速度和预涂厚度对涂层耐磨性的影响规律,优化了工艺参数。结果表明:熔覆电流、氮气流量和熔覆速度对涂层耐磨性的影响高度显著,预涂厚度对涂层耐磨性的影响一般,而钨极直径基本不影响涂层的耐磨性。优化的最佳工艺为:熔覆电流200 A,钨极直径1.6 mm,氮气流量12 L·min-1,熔覆速度2 mm·s-1,预涂厚度1.5 mm。

原位合成Ti(CN)/Fe复合涂层及耐磨耐蚀性能

采用反应氮弧熔覆技术在Q235A钢试件表面原位合成了Ti(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站分析了涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度及其耐磨耐蚀性能,并与Q235A钢进行了硬度、耐磨耐蚀对比试验。结果表明:涂层主要由Ti(CN)、Fe及少量的TiO2相组成,Ti(CN)呈细小颗粒状,涂层为良好的冶金结合;与Q235A钢相比,硬度提高了约3倍,摩擦系数约为Q235A的2/3,磨损量约为Q235A的1/2;在5%H2SO4溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A的1/3,在3.5%NaCl溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A钢的1/4。