Al/Fe金属复合涂层冷喷沉积行为及结构特征

为研究Al/Fe复合粉末在冷喷涂沉积过程中的粒子碰撞变形行为、结合机理及涂层组织结构特征,以机械混合Fe、Al粉末为喷涂原料(w(Al)∶w(Fe)=85∶15),使用冷喷涂沉积Al/Fe金属复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等分析Al/Fe复合涂层的显微组织、相结构、硬度及Fe、Al粒子的变形形貌。结果表明:Al粒子在沉积过程中由于发生强烈塑形变形明显扁平化,并通过机械咬合形成致密的基体相,而硬度较高的Fe粒子则变形较少,基本保持初始形貌并弥散分布在Al基体之中;Al粒子内部靠近碰撞界面处的晶粒由于强烈变形被明显拉长,而远离碰撞界面的晶粒则保持近似球形;冷喷Al/Fe金属复合涂层的相结构与初始喷涂粉末完全相同,涂层组织致密,孔隙率约为1.2%,涂层的硬度显著高于初始粉末。

FeCoNiCrCu高熵合金涂层对复合铸造Al/Mg双金属组织和性能的影响

目的研究不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层对Al/Mg双金属组织和力学性能的影响。方法通过超音速火焰喷涂工艺在A356嵌体表面喷涂不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层,采用消失模复合铸造工艺制备Al/Mg双金属,利用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射仪、维氏硬度测试仪和万能试验机对Al/Mg双金属界面微观组织和力学性能进行测试和分析。结果未喷涂高熵合金涂层的Al/Mg双金属界面由共晶层和金属间化合物层组成,断裂位置主要位于金属间化合物层,裂纹从Al_(3)Mg_(2)扩展至共晶层结束,具有典型的脆性断裂特征,剪切强度仅为30.37MPa。当高熵合金涂层厚度为5μm时,Al/Mg双金属形成了Al_(3)Mg_(2)+Mg_(2)Si/AlxFeCoNiCrCu+FeCoNiCrCu+Al-Mg-Co-Ni混合相/δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的复杂界面,断裂发生在高熵合金层与δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的交界处,断裂面产生了一定程度的塑性变形,剪切强度为48.46MPa,相对于无涂层的Al/Mg双金属提高了59.56%。当高熵合金涂层厚度为20μm时,铝侧生成了AlxFeCoNiCrCu高熵合金,镁侧则只生成了少量Mg-Ni-Cu混合相,断裂发生在高熵合金涂层与镁基体交界处,剪切强度为39.69 MPa。结论高熵合金涂层可以有效阻碍Al、Mg元素之间的扩散,从而显著抑制或完全阻止Al-Mg脆性金属间化合物的产生,大幅度降低界面层厚度。金属间化合物的减少和混合相对裂纹扩展的阻碍作用显著提高了Al/Mg双金属界面的剪切强度。

Fe_3Al金属间化合物及其复合涂层的组织结构与性能

以Fe3Al金属间化合物粉末与WC混合粉末作为喷涂材料,采用热喷涂的方法在Q235钢基体上制备出复合涂层。对涂层组织与性能进行了分析。结果表明:该类涂层组织致密,硬度较高,具有良好的耐磨性能。

不锈钢表面铝涂层中Fe—Al金属间化合物的第一性原理计算

本文采用第一性原理计算方法研究了不锈钢表面铝涂层中Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的化学稳定性、电子结构、弹性性质及各向异性。形成能和结合能的计算结果表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)都是热力学稳定相,但Fe_(2)Al_(5)的相结构稳定性强于FeAl_(3),在涂层中也更容易形成。态密度、赝能隙、布居分析结果表明两者的成键特征都主要为金属键和共价键,但FeAl_(3)的共价键特征强于Fe_(2)Al_(5)。弹性常数和各向异性计算结果表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的弹性常数符合力学稳定条件且都为脆性相。普遍各向异性计算结果表明Fe_(2)Al_(5)的整体各向异性高于FeAl_(3)。通过弹性常数绘制的单晶体模量的三维表面图表明Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)的体模量各向异性程度微小。

Fe3Al金属间化合物及共复合涂层研究

Fe3Al基金属间化合物具有比重小、弹性模量高、抗氧化、抗硫化、耐热腐蚀等一系列优异的性能特点。同各种不锈钢、钴基和镍基高温合金相比．Fe3Al在高温腐蚀环境中，特别是在冲蚀条件下使用具有独到的优势。用作高温结构材料．室温脆性(延伸率<5％)

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的高温摩擦磨损特性

采用滑动磨损试验方法研究在室温至650℃温度下高速电弧喷涂Fe-Al/WC金属间化合物复合涂层与Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损特性,并探讨复合涂层的高温摩擦磨损机理。结果表明,随着试验温度的升高,Fe-Al/WC复合涂层的摩擦系数降低,而磨损率仍保持在较低的水平。高温下复合涂层滑动摩擦系数降低的主要原因是由于磨损面发生摩擦氧化反应而形成的起到固体润滑的作用氧化物保护层。剥层磨损是Fe-Al/WC复合涂层高温磨损的主要机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度,能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使复合涂层表现出优异的高温耐磨性。650℃时Fe-Al/WC复合涂层的磨损率有所提高,这可能与高温下涂层表面WC颗粒的氧化和脱碳分解有关。

热处理对Fe-Al/WC复合涂层的组织及磨损性能的影响

研究了 30 0 ,4 5 0 ,5 5 0 ,6 5 0 ,80 0℃热处理对高速电弧喷涂 Fe- Al/ WC金属间化合物复合涂层的组织和滑动磨损性能的影响。结果表明 ,热处理后复合涂层中将析出 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C弥散相。 4 5 0～ 6 5 0℃热处理后 ,部分 Fe3Al转变成 Fe Al造成的点阵畸变以及 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C的弥散强化作用 ,使复合涂层的显微硬度明显提高。通过热处理提高 Fe- Al/ WC复合涂层的显微硬度 。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的组织与性能

采用Fe Al/Cr3C2 粉芯丝材和高速电弧喷涂技术 (HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层 ,并研究了涂层的显微组织与性能。结果表明 ,高速电弧喷涂Fe Al/Cr3C2 涂层中生成了多种物相 ,主要是Fe3Al和FeAl相 ,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO·Al2 O3和Cr2 O3氧化物相等。涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度 ,密度和孔隙率较低。

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层在800℃下的氧化行为

采用高速电弧喷涂技术 (HVAS)在 2 0G钢基体上制备了Fe Al/WC金属间化合物复合涂层 ,测试了涂层在 80 0℃下的氧化性能。结果表明 ,Fe Al/WC复合涂层的氧化动力学曲线呈现出近似对数规律 ,5h后的氧化速率低于 2 0G钢 ;涂层的氧化物以Al2 O3、Fe2 O3、Fe3O4 和FeO为主 ,且分布不均匀 ;涂层表面优先形成具有保护性的Al2 O3膜 ,阻止了涂层的进一步氧化。

反应等离子喷涂Fe-Ti-C复合粉末制备金属陶瓷涂层的组织形成机理

以蔗糖为碳的前驱体、TiFe粉为原料制备Fe-Ti-C系反应热喷涂复合粉末,通过等离子喷涂沉积TiC/Fe金属陶瓷涂层,利用"淬熄试验"研究涂层组织形成机理。采用XRD和SEM分析喷涂粉末、涂层以及淬熄粒子的组织结构。结果表明:每个复合粉末团粒构成独立的反应单元,在喷涂飞行过程中首先出现Ti-Fe液相,然后整个团粒发生球化;熔化的团粒内部生成大量细小TiC颗粒,表层有少量TiC聚集,与基板碰撞后形成复合强化片层与TiC聚集片层交替叠加的涂层结构;随飞行距离增大,团粒外部TiC聚集层增厚,内部TiC颗粒减少,碰撞扁平化程度降低;最终涂层由TiC和Fe两相组成,大量亚微米级TiC颗粒呈内晶型均匀分布于Fe基体中。

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。

高速火焰喷涂Fe-Al/SiC复合涂层耐热腐蚀性能研究

采用高速火焰喷涂技术制备了Fe-Al/SiC复合涂层,对涂层在650℃下的热腐蚀动力学规律进行了研究,并利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对涂层及腐蚀产物的成分和形貌进行分析。试验结果表明:Fe-Al/SiC复合涂层基体为Fe-Al相(Fe3Al、FeAl),SiC硬质相分布于涂层之中,呈现典型的层状特征。Fe-Al/SiC复合涂层具有较好的耐热腐蚀能力,经过150h涂盐热腐蚀后,Fe-Al/SiC复合涂层的腐蚀增重值只有基体20钢的30%左右,增重的原因是涂层表面铁的氧化物的沉积。

熔铸法制备Al_2O_3/金属复合涂层微观组织的研究

采用Fe2O3+Cr2O3+Al和Ni O+Al双层预涂覆结构,利用自蔓延熔铸法在碳钢基体上制备Al2O3/金属复合涂层,研究涂层与基体结合界面处的微观形貌、结合状态、涂层组织以及元素的分布。结果表明:涂层由α-Al2O3、FeNi、Cr、Al Ni3、Fe-Cr组成;复合涂层与基体紧密结合,无明显的缝隙或者孔洞存在,在界面处存在明显的元素扩散;涂层中主要有等轴晶、柱状晶、树枝晶以及板条状组织,各元素在界面处分布较均匀,但在涂层中部,金属元素发生了偏聚;延长保温时间,金属元素的偏聚程度加剧。

Fe⁃Al基复合材料及其涂层高温耐磨性的研究进展

Fe⁃Al金属间化合物(主要是指FeAl和Fe_(3)Al)因其成本低、熔点与钴相近、强度重量比高、具有优异的耐蚀性和抗氧化性等优点而受到广泛关注。主要介绍了陶瓷颗粒作为增强相制备Fe⁃Al基复合材料及涂层的方法和高温摩擦磨损机理。相关结果表明,陶瓷增强相不仅能提升Fe⁃Al基复合材料及涂层的力学性能,还能显著提升该材料的高温摩擦性能。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2RE复合涂层抗高温腐蚀性能探讨

使用Fe-Al/Cr_3C_2RE粉芯喷涂丝材,结合高速电弧喷涂技术(HVAS)在20钢上制备Fe-Al/Cr_3C_2RE复合涂层,同时以Fe-Al/Cr_3C_2涂层为比较。通过对涂层进行650℃下涂盐热腐蚀试验,借助扫描电镜观测腐蚀前后涂层表面形貌,利用XRD确定涂层的相组成,对腐蚀后涂层截面进行EDS分析。结果表明:Fe-Al/Cr_3C_2RE复合涂层在650℃时的涂盐抗热腐蚀性能明显优于基体20钢及同类型的复合涂层。Cr元素及稀土氧化物是Fe-Al/Cr_3C_2RE复合涂层性能优异的主要原因。

Fe_3Al/Al_2O_3梯度复合涂层的摩擦磨损性能

利用等离子喷技术在钢表面制备了Fe3Al/Al2O3梯度涂层以及Fe3Al-Al2O3双层涂层和Fe3Al-Fe3Al/50%Al2O3-Al2O3三层涂层,采用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机对比考察了涂层摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌.结果表明,梯度涂层成分沿涂层厚度方向存在差异,相应的耐磨性能和磨损机制亦有所不同,梯度涂层的主要磨损机制包括颗粒脱落、裂纹萌生与扩展、微区脆裂层状脱落、塑性变形和粘着损伤等.

Fe基粉末与Fe基+AL_2O_3复合粉末热喷涂层性能的对比研究

本文章对Fe基粉末与Fe基 +AL2 O3复合粉末的热喷涂涂层性能进行对比研究 ,结果表明 :Fe基 +AL2 O3复合粉末的热喷涂涂层硬度、耐蚀性较高 ,但Fe基粉末喷涂层的厚度。

Fe3Al基金属间化合物涂层的研究进展

Fe3Al金属间化合物具有良好的高温性能，在钢表面制备Fe3Al基金属间化合物涂层能有效提高基体在高温下的抗氧化、耐腐蚀、耐摩擦和抗冲蚀性能，其抗硫化性能甚至优于不锈钢。相比于同等功能的陶瓷涂层，Fe3Al涂层与基体有更好的相容性。综述了Fe3Al基金属间化合物涂层的研究现状，介绍了涂层性能及影响因素，涂层制备的主要工艺方法和技术特点，主要包括热喷涂、堆焊、激光合成等。

基于SHS技术制备铸造钢基TiC-Fe梯度复合涂层及其界面结构

基于自蔓延高温合成(SHS)技术,在碳钢的铸造过程中,同步合成了厚10mm的TiC-Fe金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)确定了合成涂层的相组成,并分别用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了涂层的显微组织及其与钢基体的界面结构。实验结果表明,合成的涂层除表面2mm的区域外,其它部分均具有较致密的结构。而且,涂层中原位合成的TiC颗粒的数量和尺寸均沿涂层的厚度方向逐渐递减,直至与钢基体实现梯度复合。初步认为,浇铸的钢液向Ti-C-Fe预制块中的渗透以及预制块中Fe粉的熔化对上述梯度复合涂层的形成起到了积极的作用。