激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与耐磨性

以Ti_14Si_6Ni_(80)合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制得以金属硅化物Ti_5Si_3为增强相、以金属间化合物NiTi为基体的快速凝固金属间化合物复合材料涂层,分析了该涂层的显微组织,在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性。研究结果表明,涂层硬度高、组织致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有较好的耐磨性。涂层具有优异耐磨性的主要原因是作为耐磨增强相的金属硅化物Ti5Si3具有高硬高耐磨的特性,在涂层中起到了抗磨骨干作用,同时作为涂层基体的金属间化合物NiTi由于具有极强的原子结合键及应力诱发马氏体相变特性,本身具有优异的耐磨性,在摩擦过程中对耐磨增强相Ti5Si3起到了强力支撑作用。

激光熔敷Ti_5Si_3增强金属间化合物耐磨复合材料涂层组织及耐磨性研究

以 Ni- 5 9Ti- 2 1Si合金粉末为原料 ,利用激光熔敷技术在 BT9钛合金表面制备了含 Ti5Si3金属间化合物的耐磨复合材料涂层 .利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱仪及 X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构 ;同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能 .结果表明 :复合材料涂层主要组织包括Ti5Si3增强相、金属间化合物 Ni Ti2 与少量β钛基固溶体及 Ti5Si3共晶 ;其组织结构均匀 ,与基体之间为完全冶金结合 ;复合材料涂层具有硬度高、抗粘着磨损能力强的特点 ,在滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性及良好的承载能力 ;其磨损质量损失随载荷增大变化很小 .

激光熔敷NiTi/Ni_3Ti金属间化合物复合材料涂层组织及耐磨性

以Ni79Ti21(wt%)合金粉末为原料,采用同步送粉激光熔敷技术在BT20钛合金表面制备出NiTi/Ni3Ti金属间化合物复合材料涂层,分析了该涂层的显微组织,测试了该涂层的室温干滑动磨损性能。结果表明,激光熔敷涂层组织均匀致密,与基材呈良好的冶金结合,具有优良的抗滑动磨损性能。

激光熔覆Ti-Al金属间化合物复合涂层的显微组织和性能

以Ti和Al在高温下的化学反应热力学条件为依据,利用激光熔覆技术在ZL117铝活塞零件表面制备金属间化合物TiAl_3增强的Al基复合涂层。借助XRD、EDS和XPS分析涂层的物相组成和结构特征,通过OM和SEM观察涂层的表面宏观形貌及其内部显微组织,运用马弗炉测试了熔覆涂层在静态空气中的高温抗氧化性能。结果表明,复合涂层主要由浅灰色网状组织TiAl_3、暗灰色网状间隙相α(Al)和少量晶须状Si组成。复合涂层中Ti以TiAl_3形式存在,在TiAl_3中结合能分别为460.53 eV(Ti2p1峰)和454.96 eV(Ti2p3峰);Al则以TiAl_3、Al_2O_3和Al的形式存在,3种物相中Al的结合能分别为73.60、75.82和72.90 eV。600℃恒温80 h下的氧化动力学曲线显示,相同氧化条件下,涂层氧化增质较为平缓,氧化速率小,具有较好的相对高温抗氧化性能,相对高温抗氧化值最大为2.64。熔覆涂层表面氧化产物为Al_2O_3和TiO_2,铝合金基体表面氧化产物为Al_2O_3和少量SiO_2。

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

在分析金属间化合物涂层材料特点的基础上,综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研究现状,分析了各种金属间化合物涂层的组织和性能。研究表明,激光熔覆合成的金属间化合物涂层均具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。

H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能

通过控制Ni基自熔性合金粉末中Al的含量,在H13热作模具钢表面分别原位制备了Ni3Al和NiAl金属间化合物复合熔覆涂层。借助光学显微镜和X射线衍射仪对不同熔覆涂层的化学组成和物相结构进行了分析。结果表明,四种不同Al含量的熔覆层均显现出平整致密、无明显缺陷的宏观特征。随着Al含量的增加,熔覆层显微形貌呈现出底部枝晶区域增加及枝晶逐渐粗化,甚至出现胞状晶的现象。熔覆层在未加入Al时,其主要物相为Ni3Fe及(Ni,Cr)固溶体。随着Al含量的增加,主要物相则由最初的Ni3Al金属间化合物、(Ni,Cr)固溶体到Ni3Al、NiAl金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体,再到最终Al含量达到13.9%时的NiAl金属间化合物和(Fe,Cr)固溶体。同时,Al含量的提高使得涂层中杂质相减少。熔覆层摩擦系数均低于基体,最高显微硬度为基体的3.5倍,耐磨性较基体提高了5.8倍。

γ-TiAl金属间化合物合金表面激光熔覆TiC-Ti-Al涂层研究

在TiAl合金表面预置TiC-Ti-Al粉末层,通过激光熔覆处理制得了以TiC为增强相,以TiAl及少量Ti3Al金属间化合物为基体的复合材料涂层。采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了熔覆层的显微组织形貌,用X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪(EDS)进行了熔覆层的物相分析,并分别测试了激光处理前后基材和熔覆层显微硬度的变化。研究了激光扫描速度对熔覆层的显微组织和显微硬度的影响。结果表明:随着激光扫描速度的增加,增强相TiC颗粒形貌由树枝状向短棒状和颗粒状转变,并且均匀地弥散分布在熔覆层内,起到细晶强化和弥散强化的作用。同时,随着激光扫描速度的增加,熔覆层显微硬度有所提高,但厚度有所降低。

一种激光熔覆金属间化合物／陶瓷复合涂层及制备方法

本发明提供了一种激光熔覆金属间化合物／陶瓷复合涂层材料及涂层的制备方法，以Ni、Al及微量合金元素粉末B、Zr组成的涂层合金与WC粉末均匀混合作为涂层材料；涂层合金中Al占22％～25％，B为0．09％～0．11％，Zr为0．9％～1．1％，其余为Ni(原子分数)；WC颗粒占涂层总量的50％～65％(质量分数)。

激光熔覆Zr-Al-Ni-Cu复合涂层组织及其摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在 Ti基体上制备了 Zr65Al7.5Ni1 0 Cu1 7.5合金涂层 ,涂层由金属间化合物、少量非晶和纳米晶构成 .分别向涂层中添加 C或 B及 Si等组元 ,使涂层硬度由原来的 10 41H K升高到 10 85 H K和 12 5 2 H K;同时在干摩擦条件下考察了其摩擦磨损行为 .结果表明 ,涂层的摩擦系数分别为 0 .14、0 .16和 0 .17,涂层磨损机制以磨粒磨损。

激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi_2复合材料涂层的组织与耐磨性

以 Ti-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相、以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层.Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的硬度高、组织均匀、致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性.

激光反应合成Ni-Al金属间化合物涂层

以镍包铝、镍基自熔性合金以及铝的混合粉为原料,利用激光工艺与镍、铝之间的反应合成相结合,制备了Ni-Al金属间化合物涂层。实验结果表明,涂层显微组织主要由NiAl和Ni3Al两相构成,其中NiAl相呈树枝晶形貌,Ni3Al相有两种形态,一种沿NiAl树枝晶间呈连续网状分布,另一种在NiAl相上析出,呈细小不规则角状。与直接熔覆镍包铝相比,镍包铝中添加镍基合金与铝后,多道熔覆功率由2.4 kW下降为2.1 kW,涂层质量改善,同时降低了基底中铁元素的熔入;涂层硬度由410~440 HV提高到490~540 HV。

Gd_5Si_2Ge_2/Gd室温磁制冷复合材料激光熔覆成形工艺研究

就Gd_5Si_2Ge_2化合物的激光熔覆成形工艺作了初步研究。实验表明:Gd_5Si_2Ge_2在Gd基体上可以实现良好的冶金结合。在最小厚度不小于1mm的基板上,控制激光参数可以使熔覆层的稀释度保持在10%左右。

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)物相定性分析,并结合扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。

激光熔覆Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(17.5)复合涂层组织结构

在Ti基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10 Cu17.5合金粉末 ,得到含非晶、纳米晶复合涂层。涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成。涂层按组织形貌分为 3层 :表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区。金属间化合物为Al2 Zr3 ,CuZr2 和Zr2 Ni,纳米晶为简单四方Al2 Zr3 相 ,晶格常数为 :a =b=76 .18nm ,c =6 9.85nm。

激光熔覆原位析出Ni-Fe-Ti-B复合涂层组织结构研究

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,在45#钢基体表面得到了激光熔覆原位析出的Ni-Fe-Ti-B复合材料涂层.涂层中的粘结金属基体为γ-(Ni,Fe)和Nihcp,原位弥散析出相为呈现出颗粒状、细条状等分布的稳定相TiB2、Ni4B3及亚稳定相Ni2B、(Fe,Ni)3B型化合物.前两者已经细化成为纳米晶,而后两者晶粒度相对较粗.γ-(Ni,Fe)是稳定的Ni、Fe固溶体,而Nihcp形成于基体金属内部的堆垛层错作用;原位析出相产生于激光熔覆过程中涂层表面发生的原位燃烧反应或合金系快速凝固过程中的低熔点共晶作用.在基体与析出相的界面上存在高密度位错堆积,从而引起基体金属亚结构细化.

激光熔覆Ni3Al基复合涂层的氧化行为

对比研究了900℃时45号钢，1Cr18Ni9Ti不锈钢和激光熔覆Ni3Al基复合涂层在空气环境下的氧化动力学曲线；采用扫描电镜，X射线衍射技术分析了氧化前后涂层及界面处的微观组织结构。结果表明，激光熔覆层的氧化抗力接近于1Cr18Ni9Ti不锈钢但明显高于45号钢；长时间氧化后涂层组织结构只发生微少的变化，但界面处氧化较严重；激光熔覆层中的氧化产物主要是Al2O3，然后是NiO。

激光熔敷Ti5Si3/NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与高温抗氧化性能研究

以Ti—Si—Ni混合合金粉末为原料,利用激光熔敷技术,在高温、高强钛合金BT9表面制得了以金属间化合物Ti5Si3为强化相、以金属间化合物NiTi为基体的金属间化合物快速凝固高温抗氧化复合材料涂层。在1000℃恒温氧化50小时的试验条件下测试了涂层的抗氧化性及氧化动力学曲线,分析了复合材料涂层及氧化膜的显微组织结构及相组成。

激光熔覆原位合成αFe(Al)/Fe_3Al涂层的研究

通过寻求工艺参数与Fe 2 8% (at)Al粉末的最佳匹配 ,利用激光熔覆和复合材料原位合成技术 ,制备了熔覆质量好的α Fe(Al) /Fe3Al涂层。该熔覆层为α Fe(Al)固溶体胞状组织基体上分布着黑色DO3结构Fe3Al质点 ,多数质点分布在晶界上 ,颗粒尺寸为 (10 0～ 30 0 )nm。EDAX线扫描结果表明 ,Al、Fe在整个涂层中分布比较均匀 ,无宏观偏析 ;Al、Fe成分在近界面及界面处缓慢过渡 ,涂层和基体发生互扩散 ,为冶金结合。熔覆层的显微硬度为 6 39HV0 2 ,比基体高 2倍 ,多道搭接处理对熔覆层的硬度影响不大。

钛合金激光熔覆硬质颗粒增强金属间化合物复合涂层耐磨性

以54.51Ti-37.68Ni-7.81B4C(元素前数字为质量分数值)粉末混合物为原料,利用激光熔覆技术在TA15钛合金基材表面制得了以外加未熔B4C颗粒及快速凝固"原位"生成硼化钛和碳化钛为增强相,以金属间化合物TiNi、Ti2Ni为基体的复合涂层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析了涂层显微组织,并测试了涂层的二体磨粒磨损性能。结果表明,激光熔覆硬质颗粒增强金属间化合物复合涂层硬度高、组织均匀并表现出优异的抗磨粒磨损性能。高硬度、高耐磨的B4C、硼化钛和碳化钛陶瓷增强相与高韧性TiNi/Ti2Ni金属间化合物基体的强韧结合是激光熔覆涂层优异耐磨性的主要原因,其磨损机理为轻微的显微切削和塑性变形。

激光熔覆高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层的原位反应机制及其微结构

通过激光熔覆技术在BT3-1钛合金表面制备了高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。根据差热(DTA)和热重(TG)曲线,探讨了氩气和氮气保护下Ti、Al、Nb 3种元素混合粉末之间的激光原位合成反应机制。借助X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了复合涂层的物相结构和微观形貌。结果表明:复合涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-Ti Al、α_2-Ti_3Al_2和Ti_3Al_2等物相组成,Nb只有部分发生了原位反应。N_2能够降低Ti-Al二元反应之间的反应温度,提高反应速率,对Ti-Al二元反应起催化作用。涂层中没有出现一般激光熔覆过程所具有的外延生长特性的柱状晶组织,而是细小的等轴晶。