热力条件下Co基等离子熔覆层的失效行为

等离子修复完成后形成的表面/界面结构,对机械零件服役性能和安全可靠性至关重要,为了研究修复层表界面结构在热、力作用下的失效行为,采用等离子熔覆技术在FV520B基体上制备了钴基熔覆层,并对熔覆层表面和界面结构进行了热疲劳、常温拉伸及高温拉伸等测试,并通过扫描电镜、金相显微镜对其组织进行观察。结果表明:钴基熔覆层在600℃具有优异的抗热疲劳性能,随着温度升高熔覆层表界面结构疲劳性能降低,疲劳裂纹在涂层与基体间界面处萌生;单轴拉力作用下表界面结构中的涂层发生断裂,进一步研究发现涂层中的多层搭接位置晶粒粗大发生断裂;300~700℃高温拉伸实验中,钴基熔覆层体系在各种温度下均失效于涂层位置,随着合金元素的加入熔覆层强度提升,断裂失效的位置由原来的涂层处转移到基体。

WC添加量对Ni基等离子熔覆层组织与性能的影响

为提升Ni基等离子熔覆层的力学性能,在镍基粉末中添加单晶WC粉末。采用SEM分析、硬度测试、耐磨性测试等方法,研究了添加不同量WC对Ni基等离子熔覆层组织和力学性能的影响。结果表明:在Ni60合金粉末中添加0~30%WC,随着WC添加量的增加,Ni基等离子熔覆层的宏观形貌逐渐变差,未分解的WC颗粒在熔合线处聚集得越来越多,但熔覆层表面硬度呈递增趋势,耐磨性也逐渐提升。实际生产中,要综合考虑Ni基熔覆层宏观形貌及性能要求,合理确定WC添加量。

原位合成AlN-Fe_3Al增强铁基等离子熔覆层结构及性能

目的采用等离子熔覆技术,制备性能优良的AlN-Fe_3Al增强Fe基熔覆层。方法采用Al粉和Fe基合金粉为熔覆材料,利用等离子熔覆技术,以氮气为保护气体和反应气体,在Q235基体上制备Fe基熔覆层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、磨损试验机和电化学工作站,研究了Al对Fe基熔覆层的相组成、组织形貌、硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响。结果以Fe基合金粉为熔覆材料时制备的熔覆层主要由α-Fe和Cr组成,Al(质量分数为6%)的加入使熔覆层中出现AlN、Fe_3Al及Cr5Al8相。两种情况下制备的熔覆层均成形良好,且与基体呈冶金结合。含Al熔覆层中原位合成的AlN颗粒弥散分布于熔覆层中,尺寸小于5μm。Al的加入使熔覆层的最高硬度由之前的340HV0.5增加至1350HV0.5,使熔覆层的耐磨性提高4.6倍。并使熔覆层表面形成钝化膜,显著提高了其耐腐蚀性。结论采用等离子熔覆技术制备出的AlN-Fe_3Al增强Fe基熔覆层,其耐磨性和耐腐蚀性得到显著提高。

等离子熔覆高硼Fe-Cr基涂层的组织与性能

采用常压弧光等离子体在碳钢表面制备高硼Fe-Cr基合金涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计等对熔覆层的相、组织和显微硬度进行了分析.结果表明,熔覆层中的主晶相是γ-Fe(Ni),Fe2B;熔覆层由大量等边L形、长条状Fe2B初晶相、γ-Fe(Ni)与硼化物的共晶体组成,共晶体呈片层状、菊花状.熔覆层与基体呈冶金结合,界面组织呈扇形共晶、树枝晶等形态.熔覆层的硬度为1100～1400HV0.2,约是基体硬度(290HV0.2)的4倍.靠近熔覆层的基体由于淬火效应硬度提高到600HV0.2左右.

Q235焊缝表面镍基合金熔覆层在NaCl溶液中的腐蚀行为

目的采用激光、等离子熔覆技术在低碳钢焊缝表面制备镍基耐腐蚀涂层,提高钢管焊缝表面的耐蚀性能。方法通过浸泡腐蚀、动电位极化法、交流阻抗法,研究不同试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。利用OM、SEM、EDS和XPS分析腐蚀试样表面、截面的微观组织和腐蚀产物成分。结果采用激光、等离子熔覆技术均可制得成形良好、表面光滑、无宏观裂纹的涂层,且表现出良好的抗点蚀能力;等离子熔覆层晶粒相较于激光熔覆层晶粒更均匀、细小,析出的碳化物(Cr_(23)C_(6)、Cr_(7)C_(3))、硼化物(CrB)等硬质点提高了涂层的硬度,对于抗蚀性有着积极的作用。试样的耐蚀性排序为等离子熔覆层>激光熔覆层>基体。浸泡失重腐蚀实验表明,基体、激光熔覆层、等离子熔覆层的腐蚀速率分别为0.1829、0.1256、0.1027 g/(m^(2)·h)。从极化曲线看出,激光熔覆层(-0.5034 V)、等离子熔覆层(-0.5466 V)的自腐蚀电位相较于基体(-0.8584 V)发生了正移。基体、激光熔覆层、等离子熔覆层的自腐蚀电流密度分别为0.0749、0.0358、0.0033 A/m^(2)。从电化学阻抗谱看出,等离子熔覆层的容抗弧半径最大,激光熔覆层的次之,基体的最小。涂层在腐蚀初期以金属阳极溶解为主,Cl^(-)破坏了涂层表面的钝化膜,导致表面出现点蚀坑,点蚀进一步加剧,腐蚀产物膜层中的结合水与Ni^(2+)、Cr^(3+)反应,生成了Cr(OH)_(3)、Ni(OH)_(2),Cr(OH)_(3)、Ni(OH)_(2),进一步脱水后,分解成Cr_(2)O_(3)、CrO_(3)、NiO,形成由氧化物、氢氧化物组成的腐蚀产物膜,阻碍了溶液Cl^(-)穿过腐蚀产物渗透到涂层表面,提高了涂层的耐蚀性。结论涂层具有优良耐蚀性的本质原因是腐蚀产物膜对腐蚀介质起到了物理阻隔作用。

Effects of TiB_2+TiC content on microstructure and wear resistance of Ni55-based composite coatings produced by plasma cladding

TiB2-TiC reinforced Ni55 matrix composite coatings were in-situ fabricated via plasma cladding on steels using Ti, B4C, and Ni55 as precursor materials at different proportions. Effects of TiB2+TiC content of ceramics phase on the microstructure and wear resistance were studied. The results showed that ceramic phases TiB2 and TiC were in-situ synthesized by plasma cladding, and the ceramic phase content significantly affected tribological performance and the wear mechanism of coatings under different loads. The composite ceramics protected coatings from further delamination wear by crack-resistance under a load of 30 N. Severe abrasive wear and adhesive wear were prevented when the load increased to 60 N because of the high hardness and strength of ceramic phases. Moreover, a compacted layer appeared on the wear surface of coatings with high content of ceramic phases, which effectively decreased the friction coefficient and wear rate. The TiB2-TiC composite ceramics significantly improved the wear performance of metal matrix composite coatings by different mechanisms under loads of 30 and 60 N.