热处理对冷喷涂Fe涂层组织与性能影响研究

冷喷涂作为一种新型的涂层技术,在制备大部分金属涂层、金属陶瓷复合涂层方面有着巨大的潜力。本文采用冷喷涂在Al基体上制备了Fe涂层,并结合喷涂后热处理研究了涂层组织与性能特点。结果表明,所得Fe涂层的内部组织比较致密;受到喷涂过程中空气的影响,喷涂射流呈现亮流,所制备涂层表面有较大、较深气孔。在较低温度下热处理后Fe涂层的显微组织变化不明显,显微硬度明显降低;Fe涂层与Al基体之间形成约10μm厚度的金属间化合物层。

以真空熔敷Cu-Ni-Fe涂层为先导的钨/铜扩散连接

采用真空熔敷法在纯钨表面制备Cu-Ni-Fe涂层,以此涂层为中间层,实现纯钨与铜的扩散连接。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计及剪切试验等方法,研究钨/Cu-Ni-Fe涂层/铜连接接头的界面显微组织特征及成分分布。结果表明:真空熔敷所形成的钨/Cu-Ni-Fe涂层界面中,大量W原子以反应扩散形式进入Cu-Ni-Fe涂层,形成宽约6μm的界面富FeW层;后续扩散连接所形成的Cu-Ni-Fe涂层/铜界面中,除了母材紫铜中存在少量微孔外,界面组织均匀致密;钨/Cu-Ni-Fe涂层/铜连接接头的剪切强度达到185MPa,断裂失效发生在钨母材和界面富FeW层中。

氮气流量对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

利用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235试件基体上制备了厚度为2mm的TiCN/Fe金属陶瓷涂层。利用KYKY-2800B型扫描电镜、D/max-RA型X射线衍射仪、HSR-2M型往复式摩擦磨损试验机和MH-6型显微硬度计等分析了不同氮气流量对涂层显微组织、物相组成、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:氮气流量为20L/min时熔覆层的显微组织成型良好,TiCN增强相颗粒连续均匀的分布在枝晶上或枝晶之间,涂层最大显微硬度为HV0.51610,约为基体硬度的4倍左右,涂层摩擦性能优异。

熔覆电流对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

采用反应氮弧熔覆技术,利用TXⅡ500氩弧焊机,以纯度99.999%的氮气作为保护气体和反应气体,在预涂钛粉和石墨粉的Q235B试件表面上制备了TiCN颗粒增强复合涂层。对熔覆电流分别在200,220,240A下形成的熔覆涂层进行了研究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和往复式摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、相成分和耐磨性进行了测试。结果表明:TiCN涂层与基体呈冶金结合,熔覆电流为200A时涂层的组织致密、连续、均匀,涂层的耐磨性能达到最优。

工艺参数对SHS-铸造钢基表面TiC-Fe梯度复合涂层结构的影响

将自蔓延高温合成 (SHS)技术与铸造工艺结合起来 ,制备了铸造钢基表面TiC Fe梯度复合材料 ,研究了钢液的浇注温度、Ti C Fe预制块的组成及其相对密实度等工艺参数对梯度复合涂层结构的影响。结果表明 :在保证预制块能被浇注的钢液直接点燃的条件下 ,适当提高钢液的浇注温度、降低预制块的密实度均有利于梯度复合涂层的形成 ;而且在预制块中掺加适量的低熔点金属稀释剂不仅可降低合成TiC颗粒的尺寸 ,而且也有利于梯度复合涂层的形成。梯度复合涂层的形成与钢液向预制块中的渗透。

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层的动力学

以钛铁、铁和石墨为主要原料,用反应火焰喷涂技术制备TiC/Fe复合涂层。在喷涂过程中,在氧乙炔火焰条件下引燃Fe-Ti-C体系的自蔓延高温合成(SHS)反应,研究该SHS反应的动力学。结果表明,适当增加铁和石墨,或减小反应组元的粒度,会显著降低体系的点火温度,可促进Fe-Ti-C反应体系在氧乙炔火焰中的点火进程。喷涂粉末粒度、氧乙炔火焰功率、喷涂距离以及喷涂粉末的原料配比均会影响Ti-C间的反应程度,从而影响Fe-Ti-C体系的反应动力学。

原位合成Ti(CN)/Fe复合涂层及耐磨耐蚀性能

采用反应氮弧熔覆技术在Q235A钢试件表面原位合成了Ti(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站分析了涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度及其耐磨耐蚀性能,并与Q235A钢进行了硬度、耐磨耐蚀对比试验。结果表明:涂层主要由Ti(CN)、Fe及少量的TiO2相组成,Ti(CN)呈细小颗粒状,涂层为良好的冶金结合;与Q235A钢相比,硬度提高了约3倍,摩擦系数约为Q235A的2/3,磨损量约为Q235A的1/2;在5%H2SO4溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A的1/3,在3.5%NaCl溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A钢的1/4。

热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性能研究进展

与传统涂层材料相比,热喷涂Fe基非晶合金涂层凭借其低成本、优异的物理和化学性能成为具有应用前景的涂层材料之一。介绍了热喷涂技术制备Fe基非晶涂层的研究进展,总结了Fe基非晶涂层耐腐蚀性能的影响因素,并对Fe基非晶涂层耐腐蚀性能下一步研究方向进行了展望。

反应氮弧熔覆Ti(CN)/Fe复合涂层组织及耐磨性

采用TXⅡ500型TIG焊机,以Ti粉和石墨粉为原料,以工业纯氮为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在Q235试件表面制备了Ti(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦试验机分析了涂层组织结构、物相组成、显微硬度及涂层的耐磨性。结果表明:涂层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷;涂层主要由原位反应形成的TiC0.51N0.12相、Fe相及少量的TiO2相组成;Ti(CN)/Fe涂层的显微硬度高达1 100HV0.5,约是基体金属的3倍;涂层磨损失重约是基体金属的1/8,涂层具有较好的耐磨性。

反应氮弧熔覆TiN/Fe基涂层及耐磨耐蚀性能

为了提高农业机械入土部件表面性能,采用氮弧熔覆技术在45钢表面反应合成了TiN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站分析了涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度及其耐磨耐蚀性能。结果表明:涂层主要由TiN、Fe组成,TiN呈颗粒状,涂层为良好的冶金结合;与45钢相比,涂层硬度提高了约3倍;磨损量降低了约1/2;在3.5%NaCl溶液和5%H2SO4溶液中,45钢的腐蚀速率分别约为TiN涂层的3倍和2倍,TiN涂层具有较好的耐磨耐蚀性能。

电弧喷涂含非晶相的Fe基涂层的电化学行为

采用高速电弧喷涂技术制备了含有非晶相的3种铁基涂层(ACl-Fe_(59．5)Cr_(16．2)WC_(3．0)Mn_(0．3)B_(20．2)Si_(0．6),AC2- Fe_(59．8)Cr_(16．0)WC_(1．5)Mo_(1．5)Mn_(0．3)B_(20．0)Si_(0．7),AC3-Fe_(59．9)Cr_(16．0)Sn_(3．0)Mn_(0．3)B_(20．0)C_(0．2)Si_(0．6))．对涂层的极化行为和交流阻抗行为进行了研究,涂层ACl中含有较多的非晶相,在Tafel线性极化区具有最低的自腐蚀电流,在阳极极化时表现出钝化趋势．涂层的电化学阻抗谱均可采用R(Q(R(QR)))型等效电路来进行分析,涂层ACl与其它涂层相比具有更大的电化学反应电阻．在一系列的电化学反应实验中,涂层ACl的耐蚀性最好．

大气等离子喷涂制备Fe基非晶涂层及微观结构表征

选用Fe-10W-4Cr-3Ni-2Mo-4B-4Si-1C(质量比)合金粉末作为喷涂原料,采用大气等离子喷涂工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上制备了Fe基涂层。利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌;用Olycia m3分析软件对涂层的孔隙率进行测定;用热分析系统对喷涂粉末和涂层从室温到1 173K范围的DSC曲线进行记录;同时,测定了涂层的显微硬度和结合强度。结果表明:大气等离子喷涂制备的Fe基涂层与基底的结合良好,涂层较为致密并且存在灰色氧化带组织,表现出典型的层状组织结构;涂层不但具有低的表面粗糙度和孔隙率,而且具有高的显微硬度和结合强度;所制备涂层中的非晶含量约为89.2%(质量分数),涂层中形成的晶相组织为纳米晶结构。

高速电弧喷射沉积Fe_3Al涂层研究

采用自行研制的电弧喷涂Fe3Al合金粉芯丝材 ,成功地用高速电弧喷涂技术制备出了Fe3Al金属化合物涂层。运用能谱技术 (EDXA)、X射线衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)和图像分析仪对涂层成分、显微组织、涂层相结构和组成进行了分析。结果表明 ,涂层由以Fe 2 9Al为主的Fe3Al和少量FeAl基体相和约 2 0 %的α Al2 O3相组成。对比研究了Fe3Al涂层和电站锅炉水冷壁材料 2 0G的 650℃氧化动力学 ,以及 650℃氧化环境条件下不同冲击角度的高温冲蚀磨损性能。结果表明 ,Fe3Al涂层 2 0h氧化速率约为 2 0G的 1 /3;Fe3Al涂层的高温冲蚀磨损抗力高于 2 0G ,低角度下的相对冲蚀磨损抗力为 2 0G的 3 36倍。试验条件下Fe3Al涂层呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。并对其高温冲蚀磨损机理进行了分析。

灭茬刀火焰喷焊Fe6涂层组织及耐磨性能

目的解决灭茬刀耐磨性不足,报废更换频繁的问题。方法在Q235钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备Fe6涂层,分析涂层的硬度及微观组织形貌,并与原65Mn灭茬刀进行摩擦系数、磨损失重对比试验。结果 Fe6涂层与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层组织主要由Fe-Cr-Ni固溶体合金相、Cr7C3相、Cr23C6相和Cr2B相组成,表面硬度平均值在56.6HRC左右,约为Q235钢的2倍。Fe6涂层摩擦系数稳定在0.65左右,约为65Mn灭茬刀试样的2/3;磨损失重实验进行3 h后,Fe6涂层与65Mn试样的磨损失重相差1倍左右。结论经氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层进行表面强化后的Q235钢灭茬刀在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,使用寿命可得到有效延长。该研究为氧乙炔火焰喷焊Fe6涂层在灭茬刀耐磨强化与修复上的推广及应用提供了可靠的依据,同时也为其他农业机械关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的参考。

C/Ti原子比对反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层组织结构和硬度的影响

以TiFe粉和碳的前驱体(石油沥青)为原料,用前驱体碳化复合技术制备了TiFeC反应喷涂复合粉末,并采用普通火焰喷涂技术成功制备了TiC/Fe陶瓷金属复合涂层。研究了不同C/Ti原子比对反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层相组成、显微结构和硬度的影响。结果表明,前驱体碳化复合技术制备的TiFeC系反应喷涂复合粉末中C/Ti原子比是影响涂层相组成、显微结构和硬度的关键因素。C/Ti原子比不同,涂层的相组成和硬度不同;随着C/Ti原子比增大,涂层中TiC团聚富集区增大,涂层的孔隙率也随之增大。

高速电弧喷涂Fe_3Al/WC复合涂层高温冲蚀行为研究

采用自行研制的新型热喷涂Fe3Al/WC复合合金粉芯丝材，成功地用高速电弧喷技术制备出了Fe3Al金属化合物基金属陶瓷复合涂层。对涂层成分、显微组织、涂层相结构和组成进行了分析，结果表明，涂层由以Fe-26Al为主的Fe3Al基体相与约20%的WC、W2C和 a-Al2O3相组成。对比研究了Fe3Al/WC涂层和电站锅炉钢20 g从室温至650 ℃氧化环境条件下不同攻角的高温冲蚀磨损性能，结果表明Fe3Al/WC涂层的高温冲蚀磨损抗力高于20 g钢，650 ℃和30°攻角下的稳态相对冲蚀磨损抗力为20 g钢的3.14倍。温度对Fe3Al/WC涂层的冲蚀行为有较大影响：温度 < 450℃，涂层的冲蚀率变化不大，表现出塑性材料的冲蚀行为；温度 >450 ℃，涂层冲蚀率变化较大，呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。并对其高温冲蚀磨损机理进行了分析。

等离子喷涂纳米SiCp／FeS复合涂层的摩擦学性能

用等离子喷涂法成功制备了SiC_p/FeS复合涂层,SiC颗粒尺寸为纳米级,均匀分布于FeS基体,涂层和40Cr钢基体结合良好.研究了FeS涂层和SiC_p/FeS复合涂层的摩擦学性能.结果表明,SiC_p/FeS复合涂层兼具优良的减摩性能和耐磨性能.在干摩擦条件下,掺入质量分数为0.2和0.3的纳米SiC颗粒时,摩擦系数和FeS涂层接近,但表面磨损体积显著降低,降幅可达1个数量级;油润滑条件下,SiC_p/FeS复合涂层的摩擦系数低于FeS涂层,复合涂层具有比FeS涂层更佳的减摩性能.

C/Ti原子比对前驱体碳化复合等离子熔覆TiC/Fe复合涂层的影响

以钛铁粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C等离子熔覆复合粉末,并通过等离子熔覆技术在普通低碳钢表面成功地原位合成了TiC/Fe陶瓷金属复合涂层。着重研究了不同C/Ti原子比对等离子熔覆TiC/Fe复合涂层的相组成、显微结构和硬度的影响。结果表明,前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-C系等离子熔覆复合粉末中C/Ti原子比是影响涂层相组成、显微结构和硬度的关键因素。C/Ti原子比不同,涂层的相组成和硬度不同;随着C/Ti原子比增大,涂层中TiC团聚富集区增大,涂层的孔隙率也随之增大。

电火花沉积Fe基涂层的组织及耐磨性能

通过电火花沉积技术在P20模具钢表面制备了Fe基涂层,利用SEM,XRD及摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:电火花沉积Fe基涂层组织均匀、致密;涂层中靠近界面处的组织为柱状枝晶,而涂层中上部组织为超细晶粒。涂层的平均硬度为637.1HV0.1,相比基体提高了1倍;涂层耐磨性优于基体,涂层中弥散分布的Cr7C3,CrB及Fe3C等硬质是Fe基涂层硬度及耐磨性提高的主要原因。涂层的磨损机理主要为磨粒磨损的微切削和疲劳磨损。

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。