冷喷涂IN718涂层组织及性能研究

目的针对Ti6Al4V耐磨性能较差的问题,利用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V基体表面以不同的工艺参数制备了IN718涂层,为在Ti6Al4V基体表面制备高性能IN718涂层提供基础理论依据。方法采用光学显微镜和扫描电子显微镜对涂层组织、断口形貌进行观察分析,以便更好地了解不同的工艺参数和工作气体类型(He/N_(2))对IN718涂层组织形貌、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度为115 MPa,硬度为557HV0.3,孔隙率约为0.24%,涂层磨损率为5.34×10^(–4) mm^(3)/(N·m);以He为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度可高达256 MPa,是以N_(2)为推进气体制备涂层的2倍多,硬度为602HV0.3,明显高于以N_(2)为推进气体制备的涂层,涂层孔隙率和缺陷明显减少,孔隙率测试结果约为0.1%,涂层更加耐磨,磨损率为3.51×10^(–4) mm^(3)/(N·m)。结论相较于以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,以He为工作气体制备的IN718涂层的组织更致密、涂层孔隙率更小,硬度和结合强度更高,耐磨性能更好,所以采用He可以制备出性能更加优异的IN718涂层。

Si改性等离子熔覆IN718涂层的高温氧化行为

目的 提高IN718涂层的抗氧化性。方法 向IN718镍基粉末中添加2%Si粉,使用等离子熔覆技术在H13钢表面制备涂层。利用线切割将涂层从基体上剥离,使用高温炉在静态空气中进行900、1000、1100℃的循环氧化实验,测试了Si改性IN718涂层的抗高温氧化性能,通过XRD、SEM、EDS分析了涂层及其氧化层的组织、成分的变化。结果 添加Si改变了涂层的微观组织,增加了等轴晶的含量,提升了涂层的显微硬度。两种涂层在900℃的氧化动力学曲线基本一致,氧化层均为Cr_(2)O_(3)。IN718在1000-1100℃中氧化层为Cr_(2)O_(3),根据热力学计算结果,Si元素活性在900℃以后大幅提高,因此IN 718+Si涂层在1000℃以及1100℃生成了双层氧化层,外层为Cr_(2)O_(3),内层为SiO_(2)。结论 添加Si元素提高了IN 718涂层在1000℃以上的抗高温氧化性能。

送粉速率对IN718熔覆涂层拉伸性能的影响

采用单因素变量法,保持扫描速度22 mm/s、激光功率1800 W和光斑直径φ2 mm,研究送粉速率分别在18、20、22 g·min^(-1)条件下IN718熔覆涂层截面形貌、显微组织、拉伸性能及其断口特征。结果表明:随着送粉速率的增加,熔覆层的组织晶粒尺寸先减小后增大。送粉速率20 g·min^(-1)时,熔覆层中部、下部组织由具有方向性的小尺寸(30μm以下)柱状晶和树枝晶构成,此时制备试件的拉伸性能最优,其屈服强度与基材相近、抗拉强度高于基材,两个强度值分别为(1047±45)MPa和(1245±54)MPa,而杨氏模量、伸长率依次为(185±3)GPa、(7.1±0.3)%,拉伸断口呈韧性断裂特征,具有较好的塑性。

电磁辅助激光熔覆IN718/WC复合涂层组织及性能

采用电磁复合场辅助激光熔覆制备IN718/WC复合涂层,系统地研究了涂层的宏观结构、微观组织、显微硬度和耐磨性能.结果表明,电磁复合场形成向下的安培力,增强了熔池中的Marangoni对流.增强的Marangoni对流使WC颗粒均匀分布在复合涂层中.然而,过度的Marangoni对流会导致WC颗粒从熔池中逸出,尤其是小的WC颗粒.20 mT稳态磁场与100 A直流电组合效果较好.WC颗粒在熔池中分解,形成亚微米共晶碳化物、羽毛状共晶碳化物和等轴共晶碳化物.其分解程度与WC颗粒的空间位置和颗粒之间的距离有关.颗粒的空间位置越高(相对于熔池),颗粒间的距离越大,分解越严重.此外,直流电提高了共晶碳化物的形核率,增强的马兰戈尼对流打断了长柱状共晶碳化物,这些作用共同细化了涂层的微观结构.在该复合场(20 mT,100 A)作用下,硬质相的衍射强度最高,涂层平均显微硬度为530 HV0.2,大于无能场下制备的涂层(400 HV0.2),缓解了涂层摩擦磨损过程中的黏着磨损形式.

超声振幅对激光熔覆WC/IN718复合涂层组织及性能的影响

目的研究超声振幅对激光熔覆WC陶瓷颗粒在熔池凝固过程中流动特性的影响,在IN718镍基高温合金表面制备出硬度高和高温耐磨性良好的WC/IN718金属基陶瓷涂层。方法采用VHX-1000型超景深显微镜,观察不同超声振幅作用下WC陶瓷颗粒在复合涂层横截面的分布规律;借助于光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备,表征不同超声振幅下复合涂层显微组织与物相组成;采用显微硬度仪和旋转式高温摩擦磨损试验机,研究不同超声振幅下复合涂层的显微硬度和高温耐磨性能。结果当超声振幅为22μm时,复合涂层平均显微硬度最大(562HV0.2),相对未施加超声的复合涂层提高了49.9%,抗高温摩擦系数(0.4)相对未施加超声的复合涂层(0.6)降低了67.0%。复合涂层的磨损机制为氧化磨损和轻微的磨粒磨损。结论由于超声场对激光熔覆过程的声流强化效应和空化效应的影响,促使WC陶瓷颗粒在熔池中逐渐上浮,消除了熔池底部WC颗粒的沉积效应。超声场的热效应使WC颗粒在熔池中的溶解率有所增加,复合涂层的稀释率也相应得到提高。施加超声场的复合涂层的平均显微硬度和高温耐磨性得到明显提升。