热喷涂制备铁基非晶复合涂层耐磨性的研究进展

增强相的加入有效提高铁基非晶涂层的耐磨性,铁基非晶复合涂层的硬度和耐磨性明显比单一铁基非晶涂层优异很多。主要概述了采用热喷涂技术制备铁基非晶复合涂层耐磨性的研究进展,并指出了今后的研究方向。

激光熔覆高性能非晶复合涂层的研究现状与分析

本文基于非晶涂层在材料保护和材料应用等方面具有优异的耐磨、耐腐蚀和力学性能的独特优势。介绍了国内外利用激光熔覆技术制备非晶复合涂层的研究现状。阐述了非晶复合涂层的制备和强化方式,归纳了激光熔覆工艺参数、熔覆合金元素种类与含量、不同添加材料等因素对非晶复合涂层形成及性能的影响,对比了不同参数和材料选择下显微硬度、摩擦学和耐腐蚀性能的差异,对非晶相与晶相的强化作用机理进行了探讨,并对激光熔覆制备高性能非晶复合涂层的未来发展进行了展望。

液氮辅助冷却激光重熔铁基非晶复合涂层微观结构与性能研究

通过研究分析可以选择最常见的、价格相对低廉的FeCrMoCB体系为研究对象,再结合SEM和XRD实验,观察Fe基非晶复合涂层的微观组织结构以及物相,通过对涂层的硬度测试分析得出了其力学性能,为Fe基非晶复合涂层材料的韧化研究提供理论依据。研究结果表明,由于激光熔覆技术本身冷却速率的限制,难以制备出单纯的非晶涂层,总会伴随第二相:α-Fe相的析出,而Fe基非晶涂层中第二相的析出不仅可以改善涂层的塑性,抑制裂纹的出现,同时还可以提高非晶涂层的硬度,进而有利于提高其耐磨性能,并且涂层组织结构与性能也相对比较稳定。

激光熔覆Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)非晶复合涂层组织与性能研究

为了达到研究预置激光熔覆可以在45钢上制备Ni基非晶合金涂层的目的,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选择了采用常规非晶合金制备方法中具有极大玻璃形成能力(GAT)的Ni59.35Nb34.45Sn6.2合金粉末,在保护气氛下,制备非晶涂层,并对不同输出功率下得到的涂层进行微观组织和结构表征及性能测试。结果表明:激光熔覆Ni59.35Nb34.45Sn6.2涂层中除含有非晶相外还含有Nb3Sn、Nb2Ni、Ni3Sn2及Ni和Sn的氧化物相。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1638.1HK;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在该功率下致钝电流密度和维钝电流密度都达到最小,分别为1.3537mA/cm2和0.2652mA/cm2。

机械合金化制备Ti-Al非晶复合涂层及其性能研究

采用机械合金化技术于TC4(Ti6Al4V)基体表面成功制备出Ti-Al非晶复合涂层。利用XRD、SEM、EDX等检测手段对涂层的物相组成与显微形貌进行分析,并研究了基体与涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,随着球磨时间的增加,涂层的厚度有效增加,组织更加均匀、致密;当球磨时间为6h时,基体表面形成了Ti-Al非晶复合涂层,厚度约185μm,其硬度最大值为HV0.1425,超过基体硬度平均值的两倍;球磨6h所得涂层的摩擦因数有效降低,可使TC4材料的耐磨性显著提高。

高硼含量的铁基非晶复合涂层的制备与性能研究

硼元素有很大的中子俘获截面,常用于核反应堆的防护屏等,但是纯硼又硬又脆不利于加工,开发具有高硼含量的耐磨耐腐蚀涂层在核工业辐射防护等领域有巨大的应用潜力。通过在铁基非晶粉末中添加不同含量的硼粉末,采用激光熔覆的方法,制备出一系列高硼含量的非晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析仪对涂层的微观组织和成分进行分析,并测试涂层的显微硬度。结果表明,高硼含量的非晶复合涂层具有致密的结构,平均硬度高达1000HV_(0.1),无明显裂纹且气孔率较低,并与基体为冶金连接。最后重点讨论了高硼含量非晶复合涂层的微观结构和性能之间的内在联系。

Zr—Al—Ni—Cu激光熔覆非晶复合涂层组织结构

在Ti基底上激光熔覆Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(17.5)合金粉末,得到含非晶、纳米晶和金属间化合物复合组织涂层。结构分析和微观表征表明,晶体相为简单正方的Al_2Zr_3及Zr_2Cu、Zr_2Ni。熔覆层与基本结合区为典型外延生长柱状晶,最终凝固形成(Ti/Zr)固溶体。

Q235钢表面激光熔覆哈氏合金涂层及铁基非晶复合涂层的比较

采用脉冲激光器在Q235钢基体表面制备了哈氏合金涂层和铁基非晶复合涂层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度仪和电化学工作站等对涂层的显微组织、相组成、硬度及耐腐蚀性能进行表征。结果表明,两种涂层均与基体形成了冶金化结合界面,并且无明显的裂纹和孔洞。铁基非晶复合涂层兼具结晶组织和非晶组织,而哈氏合金涂层则主要由共晶相和初晶相构成。研究发现,两种涂层耐腐蚀性能相当,但铁基非晶复合涂层具有更高的硬度。

新型Fe基非晶复合涂层的制备及性能研究

利用IPG YLS4000光纤激光器,采用激光熔覆工艺在某高强钢基体上制备了一种新型含氮Fe基非晶复合涂层。通过X射线衍射仪物相分析发现,在3种不同激光工艺下制备的涂层在非晶基体上出现了不同含量的晶化相,分别对3种工艺下制备的涂层与基体材料的硬度、耐磨及耐蚀性能进行了测试分析。结果表明,与基体材料相比,3种涂层的硬度、耐磨及耐蚀性均有明显提高,其中在1.5 k W激光功率、180 mm/min扫描速度条件下制备的涂层非晶含量最高,表现出最好的性能。研究认为合适的工艺才能制备出性能优良的涂层,涂层中非晶相含量的增加能够明显改善涂层的性能。

激光熔覆工艺参数及微合金元素对Fe基非晶复合涂层显微硬度的影响

采用预置粉末的方法,在700 MPa钢板表面利用激光熔覆技术制备了含氮Fe基非晶复合涂层。通过分析扫描速度及功率对熔覆层显微硬度的影响,发现只有在适当的扫描速度下制备的熔覆层才具有较高的显微硬度;而在一定扫描速率下,当激光功率在1.5kW时制备的熔覆层具有相对较高的显微硬度。与此同时,讨论了微合金元素Nb的添加以及N元素的含量对熔覆层显微硬度的影响。

等离子喷涂钼基非晶纳米晶复合涂层的组织和电化学特性

用Mo基合金粉末(含Si,B,Cr,W,Mo,Ni等)作为喷涂材料,利用大气等离子喷涂(APS)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了钼基非晶纳米晶复合涂层.利用XRD观察了涂层的晶型结构,扫描电镜(SEM)观察涂层的组织形貌,恒电位扫描仪对涂层的电化学特性进行了测试,显微硬度仪测量涂层的显微硬度.实验结果表明,利用等离子喷涂工艺可以制备高硬度的Mo基非晶纳米晶复合涂层,这种涂层结构均匀致密,其显微硬度最高达到1426.9HV.孔隙率约为5.5%.非晶纳米晶复合涂层在3.5%NaCl溶液中存在钝化现象,自腐蚀电流为6.459μA·cm-2,腐蚀速度0.869mm·a-1.

电弧喷涂非晶纳米晶复合涂层材料研究

FeCrBSiNb非晶纳米晶复合涂层和FeAlNbB金属间化合物非晶纳米晶涂层均由非晶和纳米晶两相结构组成,涂层结合强度高,摩擦磨损性能等明显优于传统耐磨涂层,在机械金属零件的再制造修复领域应用前景广阔。

激光工艺参数对镁合金非晶涂层制备的影响

采用能量密度不同的两种工艺在AZ91HP镁合金表面激光熔覆Cu-Zr-Al非晶复合涂层。结果表明,激光能量密度分布均匀的矩形光斑所制备的合金涂层中不含非晶相,主要是由Cu、Zr、Mg组成的多种晶体相;而在激光能量密度集中分布的圆形光斑作用下,涂层形成了非晶加纳米晶复合相,非晶含量可高达60.56%,涂层的耐磨蚀性较矩形光斑所形成的晶体相涂层有所提高,而且所制备的非晶复合涂层的力学性能和化学性能显著高于原始镁合金。

激光熔覆Ni_(42)Zr_(30)Ta_(28)非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45~#钢制备Nj基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni_(42)Zr_(30)Ta_(28)合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据。结果表明,激光熔覆Ni_(42)Zr_(30)Ta_(28)涂层中除含有非晶相外还含有Ni_3Zr,Ni_5Ta,Ni_7Zr_2等晶化相。相比45~#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g·mm^(-2);涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g·mm^(-2),耐盐性最好。这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据。

超音速火焰喷涂制备钼基非晶纳米晶涂层的研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上成功的制备出了一种Mo基非晶纳米晶复合涂层.这种涂层组织均匀致密,孔隙率小,约为3.4 %,呈典型的层状分布;涂层是由非晶和纳米晶组成,在非晶基体中均匀分布了纳米晶粒.根据衍射峰的半高宽,计算出Mo基涂层中的晶粒平均尺寸为25～70 nm,与通过透射电镜的观察得到晶粒大小数20～70 nm相符;涂层具有较高的硬度,平均显微硬度为859.0 HV50;所获得的非晶纳米晶涂层具有较高的热稳定性,在1 020.1 ℃以下使用,不会发生晶型转变.

热处理对等离子喷涂Ni基非晶/晶态涂层性能的影响

应用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）研究了等离子喷涂NiCrBSi非晶／晶态复合涂层的微观组织及晶化行为，并探讨了热处理对涂层结合强度和显微硬度统计分布的影响。结果表明：喷涂态涂层为典型的层状结构，含有两类不同的层片。涂层中非晶相的晶化过程分两步进行，析晶温度范围分别为497～560℃和590～660℃。在200～400℃热处理1h，涂层与基底结合强度提高，400℃时达最大值47．3±4．7MPa；500～700℃热处理1h，结合强度变差，随温度升高而下降。喷涂态和200～400℃热处理涂层的显微硬度Weibull分布为双模态分布，揭示了层片的双态性；由于非晶相析晶，涂层500～700℃热处理后变为单模态分布。综合分析热处理对结合强度和显微硬度的影响程度表明，500℃热处理1h，涂层的综合性能较优。

激光熔覆大厚度铁基非晶合金的电化学腐蚀特性研究

采用激光多层熔覆的方法在铁基体上制备了大厚度非晶复合涂层,再模拟非晶材料在硫化物环境下进行不同温度下的电化学腐蚀。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学分析仪及能谱分析仪(EDS)对涂层的组织结构、微观形貌、成分分布及腐蚀参数等进行了分析。结果表明,激光熔覆制备出的大厚度铁基非晶合金具有明显的非晶特征,在电化学腐蚀中非晶涂层表现出良好的耐硫腐蚀性能,随着温度的升高,铁基非晶在硫酸中的腐蚀电流密度呈现先减小后稍微增大的趋势,当温度低于60℃时,腐蚀电流密度会显著减小,当温度高于60℃时,腐蚀电流密度稍微增大,这种变化与温度和钝化膜有关。

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.

铝基非晶纳米晶复合涂层显微组织与腐蚀性能研究

针对钢结构材料易腐蚀问题,采用高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了含有高非晶含量的Al-Ni-Zr非晶纳米晶复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、宏观腐蚀性能和微区腐蚀性能。利用XRD、SEM、EDS和TEM等技术手段,确定了复合涂层微观结构中灰色组织区为非晶富集区;采用扫描Kelvin探针显微镜技术(SKPM),发现复合涂层各相腐蚀的先后顺序依次为:富Al相、氧化物相、非晶相。复合涂层显微硬度高于45钢,约为364 HV0.1。EIS拟合结果显示,复合涂层电荷转移电阻为纯Al涂层和45钢的2~4倍,具有2个时间常数,低频区受扩散过程控制,主要与腐蚀产物的堆积和扩散有关;动电位极化曲线拟合结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正于纯Al涂层和45钢,自腐蚀电流密度为1.08 m A/cm2,分别是纯Al涂层和45钢的7/100和1/3。复合涂层的腐蚀形貌显示,涂层表面无明显点蚀,富Al相区表面附着大量的Na Cl晶体,为优先腐蚀区,而非晶富集区表面光滑平整;同时,涂层出现了腐蚀坑、微裂纹和点蚀富集等,主要与Cl-的侵蚀作用和涂层受到溶胀作用有关。