Cr7C3-（Ni,Cr）3（Al,Cr）热喷涂涂层残余应力状态及其来源分析

采用热喷涂方法在灰铸铁基体沉积Cr7C3-(Ni,Cr)3(Al,Cr)涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的形貌及结构,涂层厚度约235μm,涂层主要相成分为Cr7C3相和Ni3Al相。纳米压痕仪测定涂层硬度为16.022±2.125GPa,弹性模量为247.75±16.873GPa。利用sin2ψ法分析Cr7C3相在(522)晶面在不同夹角(Ψ=0°、±9°、±18°、±27°、±36°和±45°)下的残余应力。结果表明涂层表面为残余压应力,残余应力大约为-1375.9MPa,其中本征应力为主要来源约-1267.9MPa,热应力为次要来源约-108MPa。

碳化物特性对Ni_3Al基表面强化复合材料组织与性能的影响

将真空常压烧结的方法制得的Cr3 C2-Ni-Al和WC-Ni-A1复合焊丝氩弧堆焊于碳钢表面时,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,促使碳化物硬质颗粒与自生成的Ni3Al金属间化合物基体复合。XRD分析表明,在堆焊过程中两种焊丝中的Ni,Al均化合反应生成Ni3Al金属间化合物。微观组织与硬度试验表明,受各自物理特性(密度、熔点)的影响,两种碳化物硬质相在Ni3Al基体中分布均匀程度不同,其强化效果也迥异:WC仍以原始的大颗粒形态偏聚于焊层层间界面处,而起不到弥散强化作用;Cr3C2则发生分解,并反应析出条块状的Cr7C3相,均匀分布于Ni3Al基体中,很好地强化了基体材料。Cr7C3/Ni3Al复合材料的室、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite合金。该合金有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。

等离子熔覆TiC/Fe-Cr金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、高碳铬铁粉、硼铁粉、硅铁粉等为原料,利用等离子熔覆技术在Q235钢表面原位反应合成了与基材冶金结合TiC/Fe-Cr金属陶瓷复合涂层.利用SEM,XRD和EDS等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能.结果表明,涂层组织由TiC相、初生相Cr7C3、共晶(Cr,Fe)7C3和奥氏体构成.利用等离子熔覆技术原位合成的TiC相呈现颗粒状、棒状和树枝状等形态.涂层具有较高的硬度和优异的耐磨性.

等离子熔敷Cr_7C_3金属陶瓷增强复合涂层组织与耐磨性研究

利用等离子熔敷技术,以Fe-Cr-C合金粉末为原料在正火态C级钢表面制备出Cr7C3金属陶瓷增强复合涂层,分析了复合涂层的显微组织结构,评价了复合涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性.结果表明:等离子熔敷Cr7C3金属陶瓷增强复合涂层的组织均匀、与基材之间为完全冶金结合,涂层显微组织为规则块状Cr7C3金属陶瓷相均匀分布于Cr7C3与γ-Fe固溶体构成的共晶基体上,其硬度较高;涂层在室温干滑动磨损条件下表现出优异的耐磨性,复合涂层磨损质量损失随载荷增加变化缓慢.

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石界面Cr_7C_3的形核与长大

采用Ni-Cr合金在保护气氛炉中进行钎焊单晶金刚石磨粒试验,使用SEM对Ni-Cr合金钎焊金刚石界面碳化物、断口形貌、钎缝组织进行观察分析,采用XRD对钎焊后金刚石进行物相分析.结果表明,在保护气氛炉中进行钎焊可以实现金刚石的高强度连接,钎焊后金刚石棱角清晰、形貌完好.金刚石的表面生成具有方向性的Cr3C2,Cr3C2的生长方向与金刚石(111)晶面有一定的位向关系,与其所在晶面六边形的边平行,Cr7C3全部在Cr3C2上形核长大,最后形成外层是Cr7C3,内层是具有方向性的Cr3C2.

激光熔覆Fe-Ti-V-Cr-C合金涂层的微观组织和性能

采用激光熔覆技术制备了Fe-Ti-V-Cr-C合金耐磨涂层。借助光学显微镜、XRD、扫描电镜、显微硬度计以及磨损试验机,研究了不同铬铁加入量对涂层组织及性能的影响。结果表明:在激光熔覆条件下,钛铁、钒铁、铬铁与石墨通过原位反应生成了稳定的硬质相,呈粒状或花状分布的TiC-VC复合相和断续网状分布的Cr7C3陶瓷相均匀分布于涂层,显著提高了涂层的显微硬度和耐磨性。涂层硬度随铬铁加入增多而提高。当铬铁加入为12%(质量分数),涂层组织细密,在相同磨损条件下,其磨损量仅约为母材的1/7。当铬铁加入达到15%时,涂层出现粗大莱氏体组织,易导致涂层开裂。

Al对HP40合金显微组织的影响

试验中用中频无芯感应炉熔炼、树脂砂型制备出HP40、加Al5%～10%降Ni5%～10%的合金试样,用Mef3光学金相显微镜观察金相组织,用EPMA-1600电子探针分析组织中各元素的分布,结合D8ADVANCE型X射线衍射确定合金中的相组成。结果表明,随铝含量增加,合金基体从γ相转变为α相;析出相除碳化物外,还生成了FeNiAl金属间化合物强化相,并随铝含量的增多进一步增多、长大,形状由片条状逐步转变成羽毛状。

磁控溅射制备Cr_7C_3多层复合镀层及其耐磨性能

采用闭合场非平衡磁控溅射技术,通过控制溅射过程工艺参数制备出Cr7C3多层复合镀层。用X射线衍射仪对镀层微观结构进行分析,用透射电子显微镜观测镀层的表面形貌和断口形貌,对镀层的附着强度、硬度、摩擦和磨损性能进行了测试,并用光学显微镜观察了镀层磨损形貌特征。结果表明:镀层的结构是非晶态的,主要由Cr7C3组成,还有少量的Cr3C2和其他物质;镀层微观结构均匀致密;镀层有较好的结合力、较高的硬度、良好的载荷承载能力和寿命可靠性,有优异的摩擦和耐磨性能,在大气中滑动干摩擦因数稳定在0.10～0.15之间,磨损率大约为2.26×10-16 m3/(N·m)。

等离子熔敷Cr_7C_3金属陶瓷增强耐磨复合涂层组织与耐磨性

利用等离子熔敷技术,以Fe-Cr-C合金粉末为原料,在调质C级钢表面制得了Cr7C3金属陶瓷增强快速凝固耐磨复合涂层。利用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱、X射线衍射分析了涂层的显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性。结果表明:等离子熔敷Cr7C3金属陶瓷增强复合涂层硬度高、组织均匀、与基材之间为完全冶金结合;涂层显微组织为规则块状Cr7C3金属陶瓷初生相均匀分布于Cr7C3与-γFe固溶体构成的共晶基体上;涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性,涂层磨损质量损失随载荷的增加变化十分缓慢,涂层具有优异的载荷特性。

Al含量对HK40合金显微组织的影响

研究了Al含量对HK40合金微观组织的影响,采用OLYMPUS金相显微镜观察金相组织,并利用FEIQuanta200型扫描电镜观察背散射电子衍射图像,结合XD-3A型X射线衍射仪对合金进行物相分析。结果表明,在含2wt%Al的HK40合金中,Al元素全部固溶于基体中,未形成沉淀相,显微组织为奥氏体+碳化物;当Al含量为4wt%时,合金中出现了大量的树枝相AlNi、Fe2Al5,基体相仍然为γ-Fe固溶体;当Al含量增加到6wt%时,基体相转变成以α-Fe为主,同时有大量AlNi金属间化合物析出。

超音速火焰喷涂Cr_7C_3-NiCr、Cr_(23)C_6-Ni涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂工艺分别制备了新型的Cr7C3-Ni Cr和Cr23C6-Ni金属陶瓷涂层,并与Cr3C2-Ni Cr涂层进行了对比。利用扫描电镜观察了涂层组织,利用显微硬度仪测量了涂层显微硬度,并对涂层的热震性能进行了测试。结果表明,Cr7C3-Ni Cr涂层硬质相晶粒尺寸0.5~2μm之间,涂层的显微硬度Hv0.3为8.53 GPa,950℃水淬循环次数大于113次,性能优于Cr3C2-Ni Cr和Cr23C6-Ni涂层。

GCr15钢球/Cr_7C_3涂层盘摩擦副在大气与真空中摩擦学性能的比较

本文比较了Cr_7C_3硬质涂层盘与钢球组成的滑动摩擦副在真空和大气中的干摩擦磨损特性,发现在真空中的平均滑动摩擦系数μ和钢球体积磨损率△W都比在大气中的低;对于动态滑动摩擦系数μ,存在一个临界滑动距离Sc,当滑动距离S小于这一距离时,μ_(真空)>μ_(大气),而当S超过这一距离时,则μ_(真空)<μ_(大气)。通过磨痕形貌扫描电子显微镜观测和微区X-射线能谱成分分析,发现由于真空中的粘着作用和摩擦热效应都明显增强,涂层中的Cr原子更容易向钢磨损表面转移并形成(Fe,Cr)碳化物膜,因而使μ和△W均下降。文章还讨论了转移膜的形成速率与载荷及滑动速度的关系,以及转移膜与摩擦振动的关系等。

原位合成Cr_7C_3激光熔覆陶瓷涂层的显微组织及腐蚀性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Cr7C3陶瓷熔覆层,并采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及静态浸泡法结合极化曲线分析,对熔覆层的显微组织及耐腐蚀性能进行研究。结果表明,熔覆层表面平整、无裂纹、无孔洞且与基体呈冶金结合,陶瓷Cr7C3形状多为条状和块状;熔覆层腐蚀电流密度约为基材的1/2,表明其具有良好的耐腐蚀性能。

前驱体对激光熔覆复合溶胶凝胶制备陶瓷涂层的影响

目的研究不同前驱体配比下,激光熔覆复合溶胶凝胶在3Cr13不锈钢表面制备的陶瓷涂层的性能,并对强化机理进行分析。方法通过溶胶凝胶法制备均匀的前驱体,即Ti O2和C(微米石墨和碳纳米管),利用激光熔覆技术,在3Cr13不锈钢基体表面制备出高性能的涂层。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对涂层组织和相成分进行分析,采用维氏硬度计对涂层的硬度进行测试,采用HT-600型高温摩擦磨损试验机测试基体和熔覆层在常温下的磨损性能。结果通过溶胶凝胶法,制备出均匀的Ti O2和C混合粉末。激光熔覆后,在覆层中均匀分布着Ti C和Cr7C3强化相。改变前驱体配比,当C和Ti O2的摩尔比增大时,涂层组织明显细化,且涂层中无气孔,显微硬度也有较大提高。当n(TiO2)∶n(C)=1∶8时,次表面显微硬度达到810HV0.2,涂层硬度从上到下呈现递减的趋势,且涂层的耐磨性最好,为基体的4.5倍。结论增大C和Ti O2两者摩尔比,可以提高熔覆层的显微硬度和耐磨性。在熔池中,Ti C密度较小,涂层中硬质颗粒从上到下依次减少,与之对应,硬度也依次递减。同时,碳纳米管的加入将对涂层起到细晶强化的效果。Ti与碳纳米管和微米石墨结合生成微米级和亚微米级Ti C,提高了形核率,Cr7C3以亚微米级Ti C为非均质核心,形核长大,生成均匀分布的Cr7C3强化相。

原位合成VC-Cr_7C_3复相陶瓷增强铁基激光涂层研究

使用3 kW矩形连续波CO2激光器,在Q235钢表面制备原位自生VC-Cr7C3复相陶瓷增强铁基复合涂层。利用扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪研究了涂层的显微组织,并对其硬度进行了测试。结果表明:涂层中原位合成了VC-Cr7C3复相陶瓷颗粒;从涂层底部到顶部,颗粒相的含量逐步增加;颗粒尺寸为3～7μm,且无明显团聚形象。涂层的平均硬度高达1050 HV,明显高于基体平均硬度,其硬度提高主要是由于涂层中高硬度VC-Cr7C3复相陶瓷颗粒相的形成。

斜撑式超越离合器用Cr_7C_3涂层和GCr15基体的磨损行为研究

目的研究斜撑式超越离合器用Cr_7C_3涂层和GCr15基体与合金钢9310对磨时的摩擦性能和磨损机理。方法在GCr15基体上利用化学气相沉积技术制备Cr_7C_3涂层样件。利用带有能谱分析仪的扫描电镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪分析测量涂层的厚度和物相组成以及有无Cr_7C_3涂层时样件的显微硬度。利用球-盘接触式SRV-4高温摩擦磨损试验机考察Cr_7C_3涂层和GCr15基体的摩擦磨损性能。采用三维白光干涉形貌仪和扫描电镜系统地分析材料的磨痕情况。结果 Cr_7C_3涂层厚度约为4~6μm,主要包含Cr_7C_3和(Cr,Fe)7C3两种相。涂层的平均显微硬度为22.709 GPa,约为GCr15基体(11.198 GPa)的2倍。在试验参数下,Cr_7C_3涂层的摩擦系数为0.18~0.24,GCr15基体的摩擦系数为0.15~0.20。当滑动速度为60 mm/s,法向载荷为20 N^60 N时,GCr15的磨损率约是Cr_7C_3涂层的4~6倍;当滑动速度为100 mm/s时,GCr15基体的磨损率约是Cr_7C_3涂层的7~11倍。当滑动速度为100 mm/s,法向载荷为60 N时,GCr15基体的磨损机理为典型的犁沟磨损。Cr_7C_3涂层主要为犁沟磨损和一定的疲劳磨损。结论 Cr_7C_3涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,有助于改善基体的耐磨性能和斜撑式超越离合器的使用性能。

灰铸铁与铬棒原位生成(Fe,Cr)_7C_3/Fe复合材料

利用铸渗复合-热处理原位反应工艺,将铬棒与灰铸铁进行铸造复合,并对其进行热处理使铬棒与铸铁基体中的碳原子发生原位反应,制备出(Fe,Cr)7C3颗粒增强铁基复合材料。用XRD、SEM及EDS对单根铬棒与灰铸铁反应产物的微观结构和成分分布进行研究。结果表明:在1150℃保温1.5h,单根准2mm铬棒反应完毕,反应产物主要有初生(Fe,Cr)7C3和共晶(Fe,Cr)7C3,且分布均匀;板状和六方状初生(Fe,Cr)7C3的硬度分别为1446、1524HV0.1;反应区的显微硬度达1278HV0.1,约是灰铸铁基体的5.3倍。

离心铸造-原位反应法制备(Fe,Cr)_7C_3增强铁基复合层

以铬丝和球墨铸铁为原材料,通过离心铸造和原位反应法,在球墨铸铁基材表面制备出一层厚度为4.0mm的(Fe,Cr)7C3碳化物颗粒增强铁基复合层。通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM、EDS、显微硬度计以及销盘磨损试验对复合层的显微组织、力学性能进行分析和表征,结果表明:复合层是以初生的(Fe,Cr)7C3碳化物为增强相,以奥氏体和枝晶间(Fe,Cr)7C3碳化物共晶体和少量的球状石墨组成的组织为基体;复合层和基体间达到冶金结合的程度;相对于球墨铸铁,不论载荷大小,(Fe,Cr)7C3碳化物颗粒增强铁基复合层均表现出较好的抗磨损特性,其主要原因是复合层中形成了许多高硬度的碳化物。

原位生成(Fe,Cr)_7C_3/Fe复合材料的磨料磨损性能

将纯铬丝放入开有相应圆孔的HT250灰铸铁中,在1 220℃保温30min进行原位反应,制备出了不同体积分数(Fe,Cr)7C3的铁基复合材料,并采用XRD、SEM、硬度仪及磨损试验机等对复合材料的物相组成、显微组织、显微硬度及其磨料磨损性能进行了研究。结果表明:复合材料的物相主要由碳化物(Fe,Cr)7C3、铁素体(α-Fe)及奥氏体(γ-Fe)组成;随碳化物体积分数的增加,复合材料的平均显微硬度逐渐增大,最高值为1 453HV0.1;而在磨料磨损条件下的磨损量先降后升,碳化物体积分数为62%时复合材料的耐磨性最好,且与BTM20Cr高铬铸铁的耐磨性相当。

原位生成M_7C_3颗粒束增强铁基复合材料的微观组织研究

采用铸渗和热处理工艺相结合的方法,将纯铬丝与白口铸铁进行复合,原位生成(Fe,Cr)7C3颗粒束增强铁基复合材料。使用XRD和SEM对不同保温时间的该复合材料进行物相分析和微观组织观察。结果表明:颗粒束内的主要物相组成为α-Fe,γ-Fe和(Fe,Cr)7C3;随着保温时间的延长,(Fe,Cr)7C3颗粒束的面积逐渐增大,束内组织形态由共晶向亚共晶转变。