激光熔覆Cr_3C_2/Co基合金复合涂层组织与摩擦磨损性能研究

在低碳钢表面激光熔覆制备了添加质量分数40%Cr3C2的钴基合金复合涂层(Cr3C2/Co),研究了激光熔覆Cr3C2/Co涂层的显微组织、相结构、显微硬度及其摩擦磨损性能,并与激光熔覆钴基合金涂层(Co60)进行了相同工艺条件下的对比试验.结果表明,激光熔覆Co60涂层以亚共晶方式结晶,涂层组织主要由大量初生γ-Co枝晶固溶体及其间的共晶组织γ-Co+Cr23C6组成;激光熔覆Cr3C2/Co涂层以过共晶方式结晶,组织主要由未熔Cr3C2粒子、大量杆状和块状的富Cr碳化物(M7C3及M23C6型碳化物)以及其间的细小枝晶与共晶组织组成.添加Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征,未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用,在其周围形成了许多富Cr碳化物,细化了涂层枝晶组织.激光熔覆Cr3C2/Co涂层的显微硬度及其耐磨性比Co60涂层明显提高.Co60涂层主要磨损机理为脆性剥落和犁削,Cr3C2/Co涂层的磨损机理主要为轻微犁削.

超细晶硬质合金中VC/Cr_3C_2对晶粒长大的抑制作用及机理研究

研究了超细晶硬质合金VC/Cr3C2抑制剂作用及抑制机理。研究发现复合添加VC/Cr3C2可以有效抑制WC-10Co合金烧结过程中晶粒的连续长大,合金平均晶粒尺寸为0.5μm,具有较高TRS(横向断裂强度Transverse Rupture Strength)和硬度。TEM和EDS分析发现抑制剂元素的主要存在方式是溶解在粘结相中且分布均匀,未发现抑制剂元素偏聚和第二相析出,说明抑制机理在于抑制剂元素溶入粘结相Co后,显著降低W,C在Co中的溶解度,使液相烧结阶段WC晶粒的溶解-析出过程受到阻碍,从而抑制液相烧结阶段的晶粒连续长大。

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。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对不同工艺条件下三种类型粉末制备的HVOFCr3 C2 2 5 %NiCr涂层进行了磨粒磨损实验。发现该涂层的磨损失重量与磨程基本呈现线性关系 ,磨损率远低于低碳钢。氧气流量、燃气流量适中的条件下制备的涂层磨损率较低。用团聚致密化工艺制备的粉末沉积的涂层耐磨粒磨损性能较好。涂层的磨损机制主要为先期的粘结相优先切削和随后的碳化物剥落 ,其中碳化物的剥落对磨损过程起制约作用。

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。

添加TiC和Cr_3C_2对超细WC-8Co硬质合金微观结构和性能的影响

在WC-8Co硬质合金中添加不同含量的TiC和Cr3C2,用X射线衍射、扫描电镜分析了添加微量的TiC与Cr3C2对WC-8Co硬质合金微观结构的影响,通过硬度和断裂韧性测试,研究了TiC与Cr3C2含量对材料力学性能的影响。实验结果表明:添加适量TiC和Cr3C2能使超细硬质合金中WC晶粒尺寸细小且晶粒分布更为均匀,微观结构得以优化,从而改善硬质合金力学性能。此外,添加微量TiC能起到细化WC晶粒的作用,提高合金硬度,而添加Cr3C2能够显著抑制硬质合金中硬脆Co6W6C相的形成,从而改善合金的断裂韧性。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的冲蚀特性

使用GW/CS MS高温冲蚀试验机对高速电弧喷涂 (HVAS)Fe Al/Cr3C2 复合涂层的冲蚀性能进行了研究 ,并用SEM、TEM、X ray等手段观察分析了涂层的组织与结构、冲蚀表面和截面的形貌。结果表明 ,涂层具有典型的层状结构和较高的力学性能 ,涂层的耐冲蚀性能随温度的升高和冲蚀角度的增加而提高 ,涂层在常温时的冲蚀特性表现为脆性冲蚀 ,高于 4 5 0℃以后转变为塑性冲蚀。

等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的气孔率统计分析

研究了等离子喷涂Cr3C2 NiCr涂层的气孔率服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布的拟合优度。在统计分析的基础上 ,考察了喷枪移动速率和涂层厚度对涂层气孔率的影响。结果表明 ,在不同喷枪移动速率下喷涂不同厚度涂层 ,其气孔率均同时显著地服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布 ,它们的变异系数在 0 .17～ 0 . 4 8,韦伯模数在 2 .0～ 6 . 2 ;根据不同分布估计出的平均值的置信区间基本相同。在相同的喷涂工艺参数条件下 ,厚度小于10 0 μm的涂层的气孔率较高 ;当涂层的厚度较厚时 ,涂层的气孔率为一常数。在 50 ,75和10 0m/min三种喷枪移动速率中 ,以 75m/min喷枪移动速率喷涂涂层的气孔率最低。

高速电弧喷涂FeMnCr／Cr3C2涂层的组织与性能

采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制备了FeMnCr/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、维氏硬度、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织和性能进行研究。结果表明:FeMnCr/Cr3C2涂层具有固溶体相和氧化物相相互间隔的层叠结构特点;涂层具有较高的结合强度和显微硬度,良好的抗热震性和耐高温冲蚀磨损性能。

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。

激光熔覆Co+Cr_3C_2复合涂层的组织与性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量Cr3C2(20%,40%,60%,质量分数)的Co+Cr3C2复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与性能。结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ+Cr23C6组成;Co+Cr3C2涂层主要由未熔Cr3C2、杆状或块状的富Cr碳化物及其间的细小枝晶组织组成,组成相主要为γ-Co、Cr7C3,Cr23C6和未熔Cr3C2。添加的Cr3C2改变了涂层的凝固特征,并细化了组织。随着Cr3C2加入量的提高,未熔Cr3C2以及凝固过程中形成的富铬碳化物明显增加。三种Co+Cr3C2涂层的硬度、耐磨性、高温抗氧化性与耐蚀性比Co60涂层均有明显的提高。随Cr3C2加入量的提高,复合涂层的高温抗氧化性与耐蚀性均提高,而Co+40%Cr3C2涂层的耐磨性最好。

Cr_3C_2-Ni-Ti_3SiC_2新型减摩复合材料的高温摩擦学行为

采用粉末冶金工艺制备一种新型Cr3C2-Ni-Ti3SiC2减摩材料,并研究Ti3SiC2添加量对其与GCr15摩擦副在400℃大气环境下摩擦学行为的影响。结果表明:在高温摩擦场的作用下,复合材料中的Ti3SiC2能够诱发形成具有良好减摩作用的摩擦氧化膜,不仅可以降低摩擦副的摩擦因数,避免摩擦因数的较大波动,而且能够显著降低摩擦系统的总磨损率,对摩擦偶件起到极好的保护作用。当Ti3SiC2含量(质量分数)分别为2.5%、5.0%、7.5%和10%时,复合材料的摩擦因数比未添加Ti3SiC2的Cr3C2-Ni金属陶瓷的摩擦因数分别下降5.3%、15.8%、26.3%和13.2%,摩擦副的总磨损率也下降了一个数量级;同时,摩擦偶件的磨损率也由3.5×10-5 mm3/(N·m)逐步下降到9.8×10-7 mm3/(N·m)。

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。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr金属陶瓷粒子加热熔化行为的模拟

采用温度补偿法 ,对超音速火焰喷涂 (HVOF)Cr3 C2 -NiCr金属陶瓷过程中粉末粒子的加热、熔化过程进行了数值模拟。温度补偿法是一种用来求解伴随有相变的传热问题 ,相比其它方法 ,本方法可在计算量较小的前提下 ,获得与实际传热过程接近的结果 ,温度曲线波动较小 ,且能反映熔化界面的变化推移过程。

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响

基于正交试验设计方法,系统研究了氧气流量、燃气流量和喷涂距离等喷涂工艺参数对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响.结果表明:氧气流量、燃气流量和喷涂距离对2种冲蚀角度下涂层冲蚀磨损率的影响规律有所不同,在燃气流量为39.2L/min、氧气流量为421L/min、喷涂距离为205mm条件下,冲蚀角为30°时涂层的冲蚀率较低;而燃气流量对冲蚀角为90°时的涂层冲蚀率的影响受喷涂距离的制约,当氧气流量为444L/min、燃气流量为32L/min、喷涂距离为176mm时,相应的冲蚀率较低.

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．

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损特性

在腐蚀冲蚀磨损试验机上,用5%H2SO4和质量分数15%棕刚玉组成的腐蚀-冲蚀磨损介质,对不同燃气流量下HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损性能进行了试验研究,测定了涂层单位面积失重量随腐蚀冲蚀磨损时间和冲蚀角度的变化,用扫描电镜观察了涂层断面组织形貌,分析了涂层腐蚀冲蚀磨损机制.研究表明,涂层的腐蚀冲蚀磨损累积失重量随时间基本呈线性增加,适中燃气流量所沉积涂层的腐蚀冲蚀磨损率较低,且远低于低碳钢.涂层的腐蚀冲蚀磨损主要表现为早期腐蚀介质对粘结相的优先冲蚀腐蚀和随后碳化物颗粒剥落以及涂层沿层间的裂纹扩展、相互贯通和扁平粒子脱落.

Effect of VC/Cr_3C_2 on microstructure and mechanical properties of Ti(C,N)-based cermets

Effects of VC/Cr3C2 on the microstructure and mechanical properties of Ti（C,N）-based cermets were studied. The microstructure was investigated by means of optical microscopy, X-ray diffractometry as well as scanning electron microscopy in combination with energy dispersive spectrometry. Mechanical properties, such as transverse rupture strength, hardness and fracture toughness, were measured. The results show that there are black core-grey rim structure and white core-grey rim structure in the microstructure. The grains become fine due to the VC/Cr3C2, and the grains of cermet added with 0.75VC/0.25Cr3C2 are refined most remarkably. The black core becomes finer with the increase of VC addition and rim phase becomes thicker with the decrease of Cr3C2 addition. The porosity increases with the increase of VC addition in VC/Cr3C2. Compared with the cermet free of VC/Cr3C2, the transverse rupture strength and hardness of cermets with VC/Cr3C2 are both improved, and the maximum values are both found for the cermet with 0.25VC/0.75Cr3C2. The fracture toughness can be effectively promoted by adding VC/Cr3C2 with an appropriate ratio of VC to Cr3C2, and the maximum value is found for the cermet with 0.5VC/0.5Cr3C2.

爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr3C2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析。结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压。Cr3C2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500A,电压65V,喷涂距离100mm,送粉气流量7L/min。采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层。