电弧沉积条件下Cu基熔覆层的微观组织及性能研究

为了优化Q345B低碳钢的表面使用性能,设计相应的药芯焊丝并采用TIG沉积方法制备了Cu基熔覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度测试等方法,研究了Cu基熔覆层的微观组织、元素分布、物相组成、界面元素扩散和表面硬度等。结果显示,在成分过冷的影响下,Cu基熔覆层由界面至顶部形成了不同的晶粒形貌。熔覆层主要由FCC结构的Cu-Ni-Cr-Fe固溶体、富Cr析出相和单质C元素组成,其中,由于微观偏析的存在,固溶体内元素分布不均匀,Ni、Fe元素主要富集在枝晶内,在枝晶间浓度较低;富Cr析出相主要以球状或棒状分布在基体上,少量单质C也在基体内均匀分布。研究表明,得益于合金元素的固溶强化和第二相粒子的第二相强化作用,熔覆层平均硬度达到202.8 HV_(0.1),高于纯铜和Q345B基体。

氧化物陶瓷颗粒对铜基熔覆层组织演变及性能的影响

为了提高铜基熔覆层的硬度以及耐磨性能,向药芯焊丝中添加不同成分比例的氧化物陶瓷颗粒并采用TIG熔覆方法制备了Cu基熔覆层,利用OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度测试等方法,研究了不同成分比例的氧化物陶瓷颗粒对铜基熔覆层的组织及性能的影响。研究发现,随着Al_(2)O_(3)/TiO_(2)的降低,合金液的流动性有所提高,从而释放了部分的残余应力,并且Cu (311)逐渐转变为Cu (200)峰,促进了铜基熔覆层顶部的晶粒细化,同时向铜侧扩散的铁数量逐渐减少,界面处的树枝晶也产生了明显细化,并且三种熔覆层界面处硬度过渡平缓,熔覆顶部的硬度随着TiO_(2)的增加逐渐升高;在3#熔覆层顶部出现了Al13Fe4金属间化合物,提高熔覆层的表面性能;磨擦磨损结果中磨损量随着TiO_(2)的增加,磨损量也逐渐降低,但明显细化晶粒的3#熔覆层摩擦系数保持稳定,有较少的犁沟效应。

金属间化合物对Cu基复合熔覆层磨损性能的影响

为了系统研究铜合金涂层中Fe含量对其微观组织和力学性能的影响,采用自制铜合金粉末在6061铝合金上进行激光熔覆试验,即在6061铝合金表面熔覆了不同Fe含量的铜基复合熔覆层。试验结果显示,不同Fe含量的熔敷层组织从底层到表面分别为平面晶体、柱状晶、胞状晶和等轴晶;合金涂层由AlCuNi、AlNi和金属间化合物相组成(即:FeAl和Fe_3Al)。研究表明,熔敷层硬度和耐磨性随着FeAl和Fe_3Al相含量的增加而相应提高,当w(Fe)=15%时,熔敷层的耐磨性达到最佳值。