表面机械研磨法制备Ni+WC复合涂层的耐磨性研究

为强化TA1钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni与WC 2种粉末配比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1的5种混合型增强介质下对TA1合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1钛合金表面形成由Ni+WC涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40μm以上,其中Ni∶WC为3∶1时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N载荷下Ni∶WC为3∶1摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2种载荷下磨损量均较TA1原样少,其中Ni∶WC为3∶1的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。

2738模具钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层的摩擦磨损性能

在2738模具钢表面通过CO2激光熔覆制备Ni基WC复合涂层。分别对2738钢基体和Ni-WC激光熔覆层进行干摩擦试验。用三维表面形貌仪测量磨损体积,用扫描电镜观察磨痕的表面形貌。试验结果表明,Ni-WC复合涂层试样的硬度显著提高,表面硬度超过1200HV,保证了Ni-WC熔覆层的耐磨性。熔覆层的平均摩擦因数约为0.24,与2738钢基体的摩擦因数0.43相比,降低了约44%。熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了96.7%,WC硬质相提高了摩擦副表面的承载能力。磨粒磨损为Ni-WC复合涂层的主要磨损机理。

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层组织及性能研究

利用活性燃烧高速燃气(AC-HAVF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层,研究了其微观组织及耐磨耐蚀性能.结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11,WC,M6C(Ni2W4C或Fe3W3C),Cr26C3,CrB2等相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为2.5%;WC,M6C,Cr26G3,CrB2等硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800 nm;涂层硬度分布不均匀,平均硬度为685HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/8.8,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/2;涂层的磨损机理以疲劳磨损为主,弥散分布的硬质相是涂层硬度以及耐磨性提高的主要因素.

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层微观组织及冲刷磨损性能研究

利用先进的AC-HAVF喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层.研究了其微观组织及耐磨性能.试验结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11、WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2等相组成,未发现W2C以及W相;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约2.5%;WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800nm;涂层具有优异的耐冲蚀磨损性能,其耐磨性较基体有很大的提高.涂层应用于水轮机叶片的修复,三个月汛期使用后涂层良好.

激光熔覆Ni60A+WC/12Co复合涂层的组织及性能

采用激光熔化同步输送Ni6 0A +30wt%WC/ 12Co复合粉末 ,在适度预热后的 45钢表面激光熔覆获得了一定厚度的复合涂层。涂层中镶嵌着大量与基体合金结合良好的Co包WC颗粒。熔覆过程中Co包WC颗粒很少发生溶解。涂层与基板为冶金结合 ,对基板的适度预热避免了涂层的开裂。所得涂层具有很高硬度 ,涂层基体硬度为 10 30HV0 3,Co包WC颗粒硬度达2 0 5 0HV0 3。

WC含量对WC/Ni60涂层组织和性能的影响

在零件表面制备硬质涂层,可以在保持零件基体本身性能的基础上,改善零件的表面性能。利用表面粘涂技术和电接触强化技术在45钢基体表面制备WC/Ni60涂层,并通过扫描电子显微镜、硬度测试仪、摩擦磨损试验与热震试验研究了不同WC含量的涂层的组织与性能。结果表明,用表面粘涂技术先制备预涂层,然后用电接触强化技术对预涂层进行强化处理,可以在45钢基体表面制备出完整均匀的WC/Ni60涂层。在相同试验条件下,随着WC含量的增加,涂层硬度与抗热震性能提高;当WC含量为60%时,表面硬度最高,抗热震性能最好。当WC含量为50%时,磨损重最低,耐磨性最好。

H13钢激光熔覆Ni60A/WC复合涂层的硬度及耐磨性研究

为提高热作模具钢H13钢(4Cr5MoSiV1)的表面硬度及耐磨性,采用激光熔覆方法在H13钢表面制备Ni60A/WC复合涂层,通过SEM、EDS和XRD等方法观察分析熔覆层显微组织及物相组成,并测定熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。试验结果表明:Ni60A熔覆层微观组织呈现从底部到顶部逐渐细化趋势,硬质相WC含量的增加使Ni60A/WC复合涂层中短柱状及岛状组织不断粗大。Ni60A熔覆层主要组成相包括γ-(Ni,Fe)、FeNi_(3)、Ni_(2.9)Cr_(0.7)Fe_(0.36)、Cr_(5)B_(3)和Cr_(23)C_(6)等,添加WC后熔覆层出现了Cr_(3)C_(2)、W_(2)C和WC等硬质相。随WC含量增加,熔覆层显微硬度和耐磨性均逐渐提高,Ni60A/15%(质量分数)WC硬度达到1116.2 HV_(1.96 N),平均磨损失重为9.6 mg,以磨粒磨损为主,磨损形貌中犁沟逐渐减少、变浅变窄,微观切削作用减小,耐磨性提高,Ni60A/15%WC耐磨性较好。综合分析,Ni60A/15%WC复合涂层的综合性能较好。

Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层摩擦磨损性能研究

采用双丝电弧喷涂技术制备了Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层,使用扫描电子显微镜对涂层的显微组织形貌及对应的EDS Mapping映射进行了分析。同时重点研究了摩擦频率和载荷等不同摩擦参数对复合涂层摩擦磨损性能的影响。使用高速往复摩擦磨损试验机和高精度电子分析天平测试了不同摩擦频率和载荷下复合涂层的摩擦系数和磨损量变化,对比分析了摩擦频率和载荷对复合涂层摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层组织致密,呈典型的层状组织结构,涂层中各元素镶嵌均匀分布,无元素富集现象。当载荷一定时,随着摩擦频率的增大,摩擦系数和磨损量均呈上升趋势。摩擦频率为2 Hz时,摩擦系数最小,磨损量最大。摩擦频率从2 Hz增至6 Hz时,摩擦系数和磨损量均增加。当摩擦频率一定时,随着载荷的增加,摩擦系数降低,磨损量升高。载荷为5N时,摩擦系数最大;载荷为15 N时,磨损量最小。载荷从5 N增至45 N时,摩擦系数降低,磨损量增加。分析可知,Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层受摩擦频率的影响较小,载荷对其摩擦磨损性能的影响更为显著。

Mn13Cr2表面激光熔覆Ni60A/WC涂层研究

采用同轴送粉法,通过YLS-4000多模光纤激光器以不同功率在高锰钢表面激光熔覆Ni/WC陶瓷复合涂层,通过光学显微镜、显微硬度计,对涂层的组织形貌、显微硬度进行了分析研究,做了室温干摩擦磨损试验并分析研究了涂层的耐磨性能。结果表明,Ni/WC层组织沿深度方向依次出现细小的胞状晶、树枝晶、柱状树枝晶和薄的平面晶,在1600 W、1900 W、2200 W的激光功率下对应的Ni/WC层的平均显微硬度分别为980.7 HV0.1、901.0 HV0.1、809.4 HV0.1,分别为基材平均显微硬度的2.8、2.5、2.3倍。在相同摩擦磨损试验条件下,基体的磨损量是激光功率为1600 W条件下的熔覆层的10.4倍,在激光功率为1600 W时,通过激光熔覆获得了组织致密均匀、硬度高和具有良好耐磨性的涂层。

稀土镍基金属陶瓷复合涂层成分和硬度分布的研究

研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明稀土(Ce+La)消除了Ni60+WC涂层中的针状相,改变了第二相的分布形态。稀土提高了涂层中Ni、Cr、Si和W的含量;降低了Fe的含量。稀土还明显地提高了复合涂层的显微硬度,两种Ni60+WC复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0.2mm处。

稀土对真空熔结镍基复合涂层组织结构的影响

研究了稀土(Ce+La)对真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层化学组成和组织结构的影响。结果表明:稀土(Ce+La)消除了Ni60+WC涂层中的针状相,改变了陶瓷相的分布形态。稀土还改变了涂层的化学组成,提高了组成相中的镍含量和陶瓷相中的钨含量。含稀土的真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层还析出了新的第2相WC和LaNi3。

激光熔覆Ni/WC复合涂层的组织和性能

采用激光熔覆方法在A3钢基体上制备Ni/WC复合涂层 ,研究了不同激光功率下复合涂层中WC颗粒的形貌与分布及其对涂层耐磨性能的影响。结果表明 ,在Ni/WC复合涂层中 ,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化 ,并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物 ,这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢固结合。

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q2 35钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层 ,研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明 ,选择合适的激光输出功率 ,可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层 ;在Ni/WC复合涂层中 ,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化 ,并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物 ,这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底 ,沉积在涂层底部的WC颗粒 ,使基体到涂层的性能发生突变 ,这样既容易引发裂纹及疲劳破坏 ,又不利于涂层表面的耐磨。

工艺参数对激光重熔等离子喷涂Ni基WC复合涂层影响

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理,研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性提高;随着激光功率的增加,WC颗粒烧损和溶解增多,同时涂层稀释率变大;激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层,但激光功率对其有较大的影响,工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化,从而在涂层中保留较高比例的硬质相,同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强,达到较高的显微硬度和耐磨性能。

激光熔覆纳米WC_(nano)/Ni复合涂层的相组织

报导了激光熔覆纳米WCnano/Ni复合涂层的组织和相结构。

稀土对真空熔结镍基金属陶瓷复合层成分和硬度分布的影响

研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态、化学组成、相结构,及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明:稀土(Ce+La)消除了Ni60+WC涂层中的针状相,改变了析出相的分布形态,增加了熔合带的宽度。稀土改变了涂层的化学组成,提高了Ni、Cr、Si和W的含量;降低了Fe的含量。Ni60+WC+RE涂层还析出了新的Cr3Ni5Si2相。两种Ni60+WC复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0.2mm处,稀土明显地提高了复合涂层的显微硬度。

混粉工艺对激光熔覆WC/Ni60B复合涂层组织及磨损性能的影响

粉末经过球磨混合均匀后,采用激光熔覆的方法,在45钢表面制备出 WC-Co 颗粒增强金属基复合涂层。用扫描电镜、能谱仪等,对熔覆涂层的显微组织结构等进行了分析观察。在 MM200环块磨损试验机上,对熔覆涂层在干摩擦滑动磨损条件下进行相同载荷和不同磨损距离的耐磨性能研究。试验结果表明:粉末球磨后的涂层硬度和耐磨性略低于未球磨的,但涂层组织更加均匀,磨损数据更加集中。

激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织与性能研究

在高合金冷硬铸铁轧辊表面激光熔覆制备了Ni基WC梯度复合涂层,使用光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和磨损试验机研究了熔覆层的显微组织、成分、硬度和耐磨性能。结果表明,适宜的熔覆工艺参数可以获得组织致密、表面无明显裂纹缺陷的涂层;涂层与基体形成了冶金结合;Ni/WC复合层主要由γ-Ni、WC、W_(2)C和Cr_(3)C_(2)等相组成。由于熔覆层的弥散强化作用,复合层硬度达到了基体的1.8倍,耐磨性达到了基体的8倍以上,提高了热轧辊表面性能。