三种热喷涂工艺制备NiCr/Cr_3C_2-BaF_2·CaF_2涂层的结构与性能

采用大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂三种热喷涂技术制备了NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2涂层,分析比较了涂层的显微组织、物相组成、孔隙率、硬度、结合强度及其摩擦学性能。结果表明,与大气等离子喷涂相比,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂技术制备的涂层具有更高的致密度、硬度和结合强度。采用包覆法制备的粉末进行喷涂,碳化物失碳明显减少,涂层中氧化物含量低。三种NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2热喷涂涂层的摩擦系数都随着温度的升高而减小,爆炸喷涂和超音速火焰喷涂涂层的摩擦系数比等离子喷涂涂层的摩擦系数更低,耐磨性得到提高。高温下BaF2.CaF2润滑膜的形成均可有效降低三种涂层的摩擦系数,从而降低涂层和对磨球Si3N4的磨损率。

NiCr／Cr3C2-BaF2·CaF2高温自润滑耐磨涂层的制备与摩擦磨损特性

采用加压氢气还原和固相合金化技术,以BaF2.CaF2共晶、Cr3C2颗粒为核心,制备了NiCr合金包覆的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合粉末,采用大气等离子喷涂技术制备相应涂层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和SRV摩擦磨损试验机等分析测试技术,研究了涂层组成、结构以及从室温到500℃涂层的摩擦磨损性能.研究结果表明:研制的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合涂层是一种性能优良的高温自润滑耐磨涂层,表面包覆的致密NiCr层抑制了喷涂过程中颗粒的氧化、脱碳和烧蚀,涂层的显微硬度和结合强度较高;涂层在室温下的摩擦系数为0.74±0.02,随温度升高摩擦系数逐渐降低,500℃时降低为0.38±0.03,涂层和对偶球Si3N4的磨损率与室温相比显著下降.摩擦机理研究发现,高温下BaF2.CaF2共晶软化,导致涂层剪切强度比室温时明显变低,在摩擦表面形成了连续的BaF2.CaF2润滑膜.

爆炸喷涂制备BaF_2+CaF_2+Cr_3C_2/Ni-Cr涂层的组织及性能

采用爆炸喷涂工艺制备出BaF_2+CaF_2+Cr_3C_2/Ni-Cr涂层,为找到粉末性质对涂层性能的影响关系,利用XRD衍射分析、光学显微分析、扫描电镜分析、能谱分析及显微硬度分析等方法研究对比了不同种类粉末制备出的涂层的形貌、成分及显微硬度。研究结果表明,BaF_2+CaF_2+Cr_3C_2/Ni-Cr粉末在爆炸喷涂制备涂层的过程中氟化物会有损失,涂层中的Ca元素和Ba元素的质量分数低于其在粉末中的质量分数;包覆型粉的沉积效率高于机械混合型粉,前者制备的涂层中氟化物含量稍高于后者。

掺杂银对超音速火焰喷涂NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层的影响

以机械混合方法制备的NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag复合粉末为喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂技术制备NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag自润滑复合涂层.利用XRD研究了涂层的相组成和晶体结构,利用SEM对其微观形貌进行了表征.使用显微硬度计和万能试验机分别对涂层的硬度和结合强度进行评估,并采用球-盘式高温摩擦磨损试验机检测涂层在25~800℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:金属Ag的掺杂仅略微降低了涂层的硬度和结合强度,且涂层在25~800℃范围内表现出良好的摩擦磨损性能;Ag的塑性使得涂层在25~350℃温度范围内具有良好润滑性;温度达到500℃及以上时,磨痕表面反应产生的AgCrO2和BaCrO4对涂层的耐磨、减摩发挥着重要作用.

激光单道与多道熔覆Ni+Cr_3C_2复合涂层的组织及硬度

对激光单道与多道搭接熔覆Ni+Cr3C2 复合涂层的组织、硬度及其影响因素进行了研究。在6 0mm× 1 0mm× 1 0mm(多道熔覆 )和 6 0mm× 2 0mm× 1 0mm(单道熔覆 )两种 45钢基材试样上 ,采用同一激光处理工艺参数 (P =1 7kW ,Vs=5mm·s- 1 ,D =3mm)熔覆同一涂层材料 (Ni + 50 %Cr3C2 ) ,涂层的成分、组织随搭接工艺不同 ( 0和 0 5搭接率 )而发生变化 ,使单道与多道熔覆层的显微硬度分别为1 1 0 0～ 1 2 0 0HV和 380～ 480HV。多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中的硬质相数量明显少于单道熔覆层 ,是造成涂层硬度下降的主要影响因素。对激光熔池的凝固速率以及“二次加热”产生的熔道退火效应对涂层硬度的影响进行了分析。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性．结果表明,经1000℃长期时效后,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中的Cr_3C_2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni_3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高．Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al_2O_3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni_3Al合金的1/2．分析队为,Cr_3C_2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni_3Al合金基体中,促进了α-Al_2O_3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性．Cr_3C_2具有良好的高温化学稳定性并与Ni_3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用．优良的高温稳定性使得Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役．

高速电弧喷涂FeAlCr/Ni包Cr_3C_2复合涂层摩擦学特性

使用THT07 135高温磨损实验机对高速电弧喷涂FeAl,Fe Al/Cr3C2,FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦特性的研究,并用SEM、TEM、XRD等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明:FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层具有典型的层状结构和较高的结合强度和硬度;从室温到250℃,涂层的抗磨损性能下降;从250℃到550℃,涂层磨损性能变化不大;550℃以后,涂层的耐磨损性能重新增强;剥层磨损是FeAlCr/Ni包Cr3C2涂层高温磨损的主要机理;Cr3C2增强相的加入,大大提高了涂层的耐磨损性能;Ni的加入一定程度提高了涂层的结合强度和抗磨损性能。

高速电弧喷涂FeAlCr/Ni包Cr_3C_2涂层高温性能

用高速电弧喷涂技术制备了FeAlCr/Ni包Cr3C2 涂层 ,并对涂层的耐高温冲蚀性能、高温腐蚀性能和高温磨损性能进行了研究。结果表明 ,与基体比较涂层具有良好的耐高温冲蚀性能 ,并随温度的升高和冲击角度增大 ,耐冲蚀性能提高 ;良好的高温抗腐蚀性能 ,随温度升高 ,腐蚀率略有上升 ;优异的常温耐磨损性能 ,超过 5 5

H13钢表面喷涂Cr_3C_2-NiCr和Ni60A涂层的结合强度及耐磨性研究

在H13钢表面分别采用超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层和氧-乙炔火焰喷熔Ni60A涂层,观察了喷涂粉末和涂层的微观结构,测试了两种涂层在常温及600℃下与基体的结合强度和涂层在600℃下的摩擦磨损行为。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层和Ni60A涂层表面均匀平整,无裂纹等缺陷,Cr_3C_2-NiCr涂层与基体之间的结合方式是以机械结合为主的"微冶金"结合,而Ni60A涂层与基体之间的结合方式为冶金结合;Cr_3C_2-NiCr涂层的显微硬度值大于Ni60A涂层;随着温度的升高,涂层的结合强度均有所下降,但Ni60A涂层的下降幅度大于Cr_3C_2-NiCr涂层,在常温和600℃下Ni60A涂层与基体的结合强度都高于Cr_3C_2-NiCr涂层;在H13基体表面喷涂Cr_3C_2-NiCr和Ni60A涂层,均能提高其表面高温耐磨性,但Cr_3C_2-NiCr涂层的效果要好于Ni60A涂层。

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.

钛合金表面激光熔覆Cr_3C_2/Ni基合金复合涂层的微观组织

将质量分数为25％的Cr3C2／Ni基合金混合粉末预置在TCA合金表面，利用5kW横流CO2激光器进行激光熔覆试验，得到Ni基Cr3C2复合涂层．利用SEM和XRD对熔覆层的微观组织和相组成进行了分析，采用HXD—1000T数字式显微硬度计测量了熔覆层的硬度．结果表明，Ni＋Cr3C2复合涂层存在γ-Ni、TiC、CrTC扑M23（C，B）6和CrB等相，熔覆层硬度在600～900HV之间．

Cr_3C_2/Ni_3Al表面堆焊合金层的特征分析

对Cr3C2/Ni3Al复合堆焊合金层的元素分布、横截面组织和硬度等进行分析和研究。结果表明,堆焊过程中,母材表面半熔化区的形成使堆焊层与母材实现冶金结合,堆焊层金属逆热流方向与母材呈联生方式长大,形成Cr3C2强化的Ni3Al基堆焊层;Ni3Al基体对Cr3C2起到保护和支撑作用,弥散分布的硬质强化相Cr3C2,硬度高,抗磨损性好,显著提高堆焊层硬度,并对Ni3Al基体起保护作用;堆焊层与母材冶金结合,无裂纹,不易剥落,使得部件整体的耐磨性能提高。

激光熔覆Cr_3C_2/Ni基复合涂层的磨削特性

为研究不同磨削参数、不同质量分数及粒度的Cr_3C_2对激光熔覆Cr_3C_2/Ni基复合涂层磨削表面质量的影响规律,探究其磨削特征及磨削表面缺陷的形成机理,采用CBN砂轮对激光熔覆Cr_3C_2/Ni复合涂层进行磨削实验.实验结果表明:Cr_3C_2/Ni基复合涂层磨削表面的加工缺陷主要产生于Ni合金基体中形成的堆积、犁沟、局部崩碎、裂纹,以及破碎的Cr_3C_2颗粒和由于破碎的Cr_3C_2脱落、被压碎的Cr_3C_2颗粒产生的表面凹坑等.在较小的切深和较低质量分数的Cr_3C_2条件下,Ni合金基体中较容易形成堆积;随着切深的增加,Ni合金基体中的犁沟加深,局部出现崩碎;当涂层中的Cr_3C_2质量分数高于20%时,Ni合金基体中甚至出现裂纹;涂层中Cr_3C_2质量分数达到30%时,磨削表面出现较多破碎的Cr_3C_2和凹坑.在相同的磨削参数下,涂层磨削表面粗糙度随着熔覆层中Cr_3C_2粒径的增大而增大,随着Cr_3C_2质量分数的增加而降低,但Cr_3C_2质量分数超过20%时,涂层的粗糙度反而略有上升.减小Cr_3C_2的粒径和提高砂轮的线速度可以减少涂层磨削缺陷的产生.

高速电弧喷涂FeNiCr/Ni包覆Cr_3C_2涂层组织和性能的研究

通过常温超声波辅助化学镀方法制备Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体,以其作为增强相的粉芯材料通过高速电弧喷涂制备FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层。采用光学显微分析、场发射扫描电镜分析(FE-SEM)、能谱分析(EDS)以及显微硬度测试方法,研究Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体对涂层组织结构及性能的影响。试验结果表明:Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,显著减少涂层的氧化物和孔隙率,并提高涂层与基体的结合强度、抗热震性和抗高温冲蚀性能。

Cr_3C_2/Ni_3Al表面耐磨堆焊材料的焊接性

Cr3C2/Ni3Al复合材料是一种极具潜力的高温表面耐磨堆焊材料,焊接性对于该材料的推广应用至关重要。将真空烧结制得的Cr3C2-NiAl-Ni焊条堆焊于碳钢和耐热钢表面,可形成无焊接裂纹的Cr3C2/Ni3Al复合材料堆焊层,表明Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好的焊接性,适于作为铁基材料表面耐磨堆焊材料推广应用。分析认为,Cr3C2/Ni3Al复合材料具有良好焊接性的原因在于:(1)焊接过程中,Cr3C2发生溶解再析出,熔池中的C优先被氧化,保护了Al的氧化。(2)从铁基材料基材中扩散入到焊层中的Fe元素和Cr3C2溶解而固溶于焊层中的Cr元素有效地改善了Ni3Al基体的焊接性。

激光熔覆Ni-Cr_3C_2复合涂层工艺

考察了比能对激光熔覆Ni+w(Cr3C2)为 50%的复合涂层宏观尺寸的影响以及激光工艺参数中扫描速度VS、激光功率P、预置涂层厚度t、比能与复合涂层稀释率之间的变化规律. 试验结果表明:复合涂层宏观尺寸除受涂层本身材料因素制约外,还取决于激光工艺参数以及它们的综合作用;激光工艺参数和粉末预置厚度对激光涂层的稀释率有一定的影响,其中以VS 和P 的影响较大.

Cr3C2-CrB/Ni60激光熔覆层的耐蚀性研究

采用静态浸泡法对原位生长Cr3C2-CrB复合增强的镍基激光熔覆层的耐腐蚀性进行研究。使用扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层进行显微组织和物相分析,在光学显微镜下观察样品表面腐蚀形貌。结果表明：含16wt%（Cr2O3＋B2O3＋C）的Cr3C2-CrB/Ni60激光熔覆层在10%H2SO4溶液中表现出较好的耐腐蚀性能,与纯Ni60激光熔覆层相比,其耐蚀性提高1倍多。

Cr_3C_2对激光熔覆Ni基合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备Ni基合金涂层(Ni50)及添加30%Cr3C2(质量分数)的Ni基复合涂层(Cr3C2/Ni)。利用光学显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)研究2种涂层的微观组织特征和相结构;通过显微硬度以及滑动磨损试验分析两种涂层的硬度和耐磨损性能。结果表明:Ni50合金涂层组织主要由γ-Ni枝晶固溶体及其间的共晶组织组成;添加Cr3C2明显改变了Ni50涂层的凝固特征,并使组织细化,涂层中Cr3C2大部分溶解;Cr3C2/Ni涂层主要由大量杆状或块状的富Cr碳化物及其间的细小枝晶与共晶组织组成。Ni50合金涂层主要组成相是γ-Ni及Cr23C6,Cr2B等化合物相;Cr3C2/Ni复合涂层主要组成相为γ-Ni、未熔Cr3C2以及Cr3C2等化合物相。激光熔覆Cr3C2/Ni复合涂层的硬度和耐磨性明显优于Ni50合金涂层。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织与耐磨性能

采用氩弧焊将Cr3C2-Al-Ni焊丝堆焊于碳钢表面制成Cr3C2/Ni3Al高温耐磨复合材料。利用电弧物理热与Ni,Al反应热在线生成复合材料,增强相尺寸由原料中150μm经溶解析出减小到平均10μm以下,组织均匀稳定。复合材料常温下耐磨粒磨损性能是传统高温耐磨合金Stellite12的2倍。分析认为,在硬度几乎相同情况下,增强相体积分数、增强相尺寸、Ni3Al形变硬化能力是决定复合材料在常温下耐磨粒磨损性能的主要因素。

Cr_3C_2-25%(Ni,Cr)超音速火焰喷涂层的耐磨及耐蚀性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在奥氏体不锈钢上制备了Cr3C2-25%(Ni,Cr)金属陶瓷涂层。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、高速高温摩擦磨损试验机和电化学分析仪研究了涂层的显微组织、相结构、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明,该金属陶瓷涂层主要由(Ni,Cr)相、Cr3C2和Cr7C3组成,而且致密、硬度高,与基材结合牢固。涂层的高温磨损可分为黏结相切削和随后的碳化物剥落两个阶段,碳化物的剥落对涂层的磨损起主导作用。涂层在3.5%ZnCl2溶液中具有优良的耐蚀性,其腐蚀产物中含Ni、Cr元素而无Fe的氧化物,说明涂层对基体具有良好的保护作用。