铜表面激光熔覆制备Ni-Cu-Mo覆层的显微组织及其摩擦磨损性能

为提高铜材料的耐磨性能,在铜基体上激光熔覆了纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo(摩尔分数,%)四种覆层,分析了Ni-20Cu-10Mo覆层的显微组织,并研究了铜基体及覆层的摩擦磨损行为,考察了Ni、Cu、Mo元素含量对激光熔覆制备覆层的组织及其耐磨性能的影响。结果表明:覆层均以Ni基固溶体为主要物相,呈平面晶-胞状树枝晶-等轴晶的非平衡凝固形态;纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo覆层的显微硬度分别为137.0HV、141.4HV、151.3HV、143.7HV,平均摩擦因数分别为0.64、0.54、0.16、0.42;相对于铜基体而言,四种覆层的显微硬度分别提升了22.65%、26.59%、35.45%和28.65%,平均摩擦因数分别提升了29.67%、40.66%、82.42%、53.85%;其中,Ni-20Cu-10Mo覆层的平均摩擦因数最低(0.16),是铜基体的17.58%,使铜基体的摩擦磨损机制由黏着磨损机制向磨粒磨损机制转变。

Cr_(3)C_(2)/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

目的 提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr_(3)C_(2)的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm^(3)降至0.33 mm^(3),下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由-0.385 V增加到-0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10^(-10)A/cm^(2)降至1.496×10^(-10)A/cm^(2),极化电阻由3.982×10^(7)Ω·cm^(2)提升至2.424×10^(8)Ω·cm^(2),提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm3降至0.19 mm^(3),下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr_(3)C_(2)后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。

轻合金钣金件覆层板成形及研究现状

覆层板成形是在成形板一侧或两侧覆上相同或不同材料板材(称之为覆板),成形过程通过覆板改变成形板材受力状态及变形规律,从而进一步提高成形板材的成形性能和成形质量,是复杂形状轻合金钣金件常见成形方法之一。轻合金钣金件覆层板成形过程,覆板性能及对成形板的作用规律是其成形可行性的关键,本文介绍了轻合金钣金件覆层板成形原理,总结了覆板厚度、力学性能及与成形板间的界面摩擦等因素对其成形过程的影响及研究现状,并对存在的问题及发展趋势进行了展望。

上覆层填料物理力学特性对复合衬垫界面剪切特性影响研究

采用改进ZLB-1型三联流变直剪仪研究了填料特性对复合衬垫界面剪切特性的影响,得到上覆层填料不同物理力学特性在不同法向应力下的剪切应力-位移曲线。结果表明,黏土与砂土均出现了位移软化现象,且随含砂率增加,位移软化现象更明显;土工膜-钠基膨润土垫界面在复合衬垫界面中摩擦系数最低,且饱和状态下界面摩擦系数明显低于非饱和状态下界面摩擦系数。含砂率增加,复合衬垫界面间似黏聚力降低,似摩擦角先降低后增加再降低;含水率增加,似黏聚力和似摩擦角均先增大后减小。

Ni/c-BN对激光熔覆316L不锈钢熔覆层组织与耐蚀性的影响

采用激光熔覆技术在马氏体不锈钢(ZG06Cr13Ni4Mo)表面制备了Ni/c-BN增强316L不锈钢复合熔覆层。通过XRD、SEM、EDS、电化学试验和冲蚀试验分析了不同Ni/c-BN含量对熔覆层的显微组织和和耐蚀性影响。结果表明,复合熔覆层的物相由FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)固溶体组成,随着Ni/c-BN添加量的增加,其顶部组织的等轴晶数量减少,胞状树枝晶的数量增多。复合熔覆层的耐蚀性随Ni/c-BN添加量的增加呈先升高后降低的趋势,当Ni/c-BN添加量为5wt.%时,熔覆层的耐蚀性最好。过量的Ni/c-BN使得熔覆层表面存在气孔,且导致熔覆层内部存在少量大尺寸残留c-BN,降低了熔覆层的耐腐蚀性和耐冲蚀性。

激光熔覆铁基复合熔覆层的裂纹形成机理

激光熔覆是绿色再制造重点发展的工业技术。用高能密度的二氧化碳(CO_(2))激光束,在工件表面进行激光熔覆改性处理,形成成分和性能完全不同于母材的铁基复合熔覆层。激光熔覆层组织由马氏体α-Fe和细小弥散分布的碳氮化钛Ti(C,N)陶瓷颗粒组成。若激光熔覆工艺不当,会形成纵向或横向裂纹。熔合线附近的气孔和微空洞是复合熔覆层开裂的裂纹源,裂纹最初起裂于熔覆层与母材交界处,裂纹扩展为沿晶或穿晶断裂,属于脆性断裂。

不同工艺参数MIG焊Inconel 625熔覆层微观组织研究

为了提高Q345钢的使用性能,采用商用Inconel 625实心焊丝以MIG沉积方法制备了镍基熔覆层,随后进行了OM、SEM、EDS、XRD分析和显微硬度测试试验,研究了熔覆层的微观组织、元素分布、不同焊接电流的稀释率、物相组成和表面硬度等。结果表明,采用MIG沉积方法制备的镍基熔覆层与基体结合良好,熔覆层无明显的宏观缺陷;熔覆层从顶部到底部依次产生等轴晶、柱状晶和胞状晶;熔覆层主要由单一的面心立方(fcc)结构γ-Ni固溶体相组成,由于熔覆层存在微观偏析,晶间Nb、Mo等元素浓度较高;随着焊接电流的增大,熔覆层稀释率逐渐变大,熔覆层底部柱状晶受热长大,平均硬度及沿熔覆层截面深度方向硬度均逐渐下降。

对GB/T 41655—2022《无损检测超声检测焊接、轧制和爆炸复合覆层检测技术》工艺方法的理解

主要介绍了GB/T 41655—2022《无损检测超声检测焊接、轧制和爆炸复合覆层检测技术》中规定的超声检测工艺方法。重点介绍了超声检测系统中探头的选择,双晶聚焦直(斜)探头焦区的测定,检测用试块的设计及灵敏度的设定、检测范围等。

激光熔覆工艺参数对Fe-W-B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Fe-W-B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800 W,扫描速度3 mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50%。此时熔覆层的维氏硬度均值为757.9 HV,是基材的3.5倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。

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。

激光增材制备Ti-6Al-4V/TiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化

Ti-6Al-4V合金因具有良好的强度、塑性、韧性、耐蚀性以及可焊性,在航空航天以及化工装备制造领域具有广泛应用,但其硬度以及耐磨性不高等性能短板,一定程度上限制了其摩擦磨损工况下的服役寿命。本研究基于激光熔覆优化工艺方法,增材制备具有TiC添加相的Ti-6Al-4V合金同质金属陶瓷熔覆层,表征并验证TiC增强相对熔覆层组织以及基本力学性能的强化作用。结果表明:熔覆层主要物相包括α-Ti,β-Ti以及TiC,其中TiC在熔覆层内过饱和析出,且受熔覆层不同位置过冷度差异影响,析出的TiC在熔覆层顶部以细小的颗粒状为主,而在熔覆层中部则主要呈树枝及花瓣状析出,熔覆层底部新增了麦穗状的析出形状,而稀释区则未见明显TiC析出。熔覆层平均显微硬度为530HV0.5,较基体提升了61%;在35 N载荷下,熔覆层平均摩擦因数为0.3583,较基体降低了11%,体积磨损率约为基材的87%,磨损形式为黏着磨损和磨粒磨损。

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体γ相、马氏体α'相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10^(−5) A/cm^(2),热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。

碳化物改性Mo_(2)FeB_(2)覆层材料制备及性能研究

采用碳化钨-碳化铬等比例掺入三元硼化物(Mo_(2)FeB_(2))硬质合金覆层材料体系中,研究了其性能。研究结果表明,Mo_(2)FeB_(2)覆层材料的抗弯强度和维氏硬度都得到提高,碳化物掺入可以大幅度提高覆层材料力学性能;确定复合碳化物最佳掺入量为12wt%。微观分析显示,覆层材料液相真空烧结过程中生成Mo_2FeB_2硬质相及掺入的碳化钨、碳化铬硬质相,覆层材料硬质相数量和种类增加,孔洞较少,力学性能、韧性得到改善。

堆焊覆层对结构力学性能的影响分析

针对某承压容器内表面堆焊覆层,分析了焊接残余应力、材料热膨胀性能差异、强度匹配和堆焊覆层对基体母材中裂纹前沿应力强度因子(SIF)的影响。分析结果表明,为考虑堆焊覆层的焊接残余应力,设定无应力参考温度后材料热膨胀系数数值均有所增加,其中母材热膨胀系数表述差别最大达到23.26%。因堆焊覆层中的应力明显比母材中的高,堆焊覆层对母材中裂纹前沿SIF有着显著影响。三维弹塑性有限元分析结果表明,弹塑性分析使得母材中裂纹前沿界面点SIF增加了23.83%,而设计规范中堆焊覆层对母材中裂纹前沿SIF的塑性修正存在非保守的情况。

不饱和聚酯树脂包覆层与改性双基推进剂的化学相容性研究

利用差式扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究了分别以氢氧化铝(ATH)、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(PNCHO)、六(4-羟甲基苯氧基)环三磷腈(PNOH)和六(2,4,6-三溴苯氧基)环三磷腈(PNBr)为填料的四种不饱和聚酯树脂包覆层(UP-1,UP-2、UP-3和UP-4)与改性双基推进剂主要组分硝化甘油(NG)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)和奥克托今(HMX)及典型改性双基推进剂的相容性。DSC测试结果表明,UP-1、UP-2、UP-3与改性双基推进剂的主要组分NC、NG、RDX和HMX均具有良好的化学相容性,而UP-4与RDX属于轻微敏感;VST测试结果表明,UP-1、UP-2和UP-3与粒铸改性双基推进剂、浇铸改性双基推进剂均具有良好的化学相容性,UP-4/粒铸改性双基推进剂混合体系和UP-4/浇铸改性双基推进剂混合体系属于中等反应等级。

填料对不饱和聚酯树脂包覆层耐热性影响研究

选择氢氧化铝、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(PNCHO)、六(4-羟甲基苯氧基)环三磷腈(PNOH)、六(2,4,6-三溴苯氧基)环三磷腈(PNBr)、联二脲(DBH)和八苯基聚倍半硅氧烷(POSS)作为不饱和聚酯树脂包覆层的填料,经复配、固化,制备出不饱和聚酯树脂包覆层,分别考察了填料种类和用量对不饱和聚酯树脂包覆层的热导率、线膨胀系数和动态热失重性能的影响。结果表明,填料可使不饱和聚酯树脂包覆层的热导率提高,且热导率随填料用量的增加和填料粒径的增大而升高;不饱和聚酯树脂包覆层的线膨胀系数随填料用量的增加而降低。而当填料用量相同时,大粒径填料填充的包覆层的线膨胀系数均比小粒径填料填充的高。PNCHO、PNOH、PNBr和POSS均能够明显提高不饱和聚酯树脂包覆层的耐热性。

氟代烷氧基聚磷腈改性三元乙丙橡胶包覆层的制备及性能研究

以氟代烷氧基聚磷腈(TOAPF)/三元乙丙橡胶(EPDM)作为并用基础胶,通过复配、硫化制备出TOAPF改性EPDM包覆层,并研究了包覆层的硫化特性、力学性能、热失重特性、耐烧蚀性能及抗硝化甘油迁移性能。硫化特性分析结果表明,随着EPDM包覆层配方中TOAPF用量的增大,焦烧时间与正硫化时间基本保持不变,最低转矩、最高转矩以及转矩差逐渐降低;力学性能研究结果表明,随着EPDM包覆层配方中TOAPF用量的增大,包覆层的拉伸强度逐渐降低,延伸率逐渐提高;热失重特性和耐烧蚀性能研究结果表明,通过TOAPF/EPDM并用的途径可以提高EPDM包覆层的耐热性和耐烧蚀性。由于TOAPF具有优良的耐化学腐蚀和耐油性,在EPDM包覆层中引入TOAPF可以提高包覆层的抗硝化甘油迁移能力。

钛合金表面难熔陶瓷激光熔覆层的制备及性能

基于难熔合金的设计理论,利用激光熔覆技术,以Ti-6Al-4V为基粉,HfC、ZrC、TaC和NbC这4种粉末为增强相,使用优化后的激光加工工艺参数,在钛合金板上制备了钛基金属-难熔陶瓷复合熔覆层,并通过实验对激光熔覆层的组织和显微硬度进行了分析。结果表明,熔覆层截面组织以不同形态的TiC晶体为主,存在等轴α-Ti和β-Ti组织;加入的陶瓷相颗粒弥散分布在熔覆层中,组织晶粒得到了细化,其细化程度随着过渡金属元素加入比例的增大而增大;添加陶瓷粉末熔覆层的硬度明显高于未加陶瓷粉末的熔覆层显微硬度;随着陶瓷粉末加入比例的增大,硬度逐渐增大,当陶瓷相含量为10%时,熔覆层的硬度最高为675 HV,比基材硬度提高了1.7~2.0倍。

超声微锻Ti_(3)Al熔覆层组织与性能的实验研究

目的采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术,在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti_(3)Al熔覆层。方法搭建超声微锻装置,采用单因素实验研究超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度的影响规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的宏观形貌、微观组织及显微硬度进行分析和测试。结果在超声微锻处理下,熔覆层组织与性能得到显著改善。熔覆层表面平整度与超声振幅呈正相关,随着超声振幅、锻打力的增大,粗大的树枝状α_(2)相逐渐锻碎细化为大量的短棒状α_(2)相和针状α_(2)相以及少量的片层状α_(2)相和等轴α_(2)相,等轴晶的含量与分布范围增大,晶粒细化效果越来越明显。熔覆层各区域的显微硬度值均随着超声振幅、锻打时间的增加而有不同程度的提高。当超声振幅为7μm时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了18.4%、22.8%、51.5%。当锻打时间为5 s时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了15.5%、15.8%、37.8%。熔覆层顶部显微硬度值随着锻打力的增大呈现出逐渐升高的趋势,显微硬度最高可达55.1HRC,其他区域的硬度呈现逐渐降低的趋势。结论超声微锻能够有效改善熔覆层的宏观形貌以及内部组织,细化晶粒,选择合适的工艺参数可进一步提高其显微硬度值。因此,超声微锻可作为一种有效的熔覆层改性技术。

等离子熔覆TiC/Fe基熔覆层显微组织及碳化物演变机理分析

目的 为了提高3Cr13马氏体不锈钢的硬度和耐磨性,在其表面制备TiC/Fe基熔覆层,分析熔覆层组织的均匀性及碳化物类型,探究碳化物演变机理和对熔覆层硬度的影响规律。方法 采用等离子同步送粉熔覆,在3Cr13不锈钢基材上熔覆球形TiC/Fe基熔覆层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱仪分析熔覆层微观形貌特征、相组成以及析出相的元素分布规律,利用显微硬度计测量熔覆层的硬度。结果 随着TiC添加量的增加,熔覆层中的Ti和C元素含量也增加,说明有部分TiC熔解。未添加TiC的熔覆层组织主要是Fe-Cr固溶体和(Fe、Cr)_(7)C_(3),TiC/Fe基熔覆层的为Fe-Cr固溶体和TiC、(Fe、Cr)_(3)C_(2)、(Fe、Cr)_(7)C_(3)。两种熔覆层中的析出相主要以(Fe、Cr)_(7)C_(3)为主,但在TiC/Fe基熔覆层中还存在其熔解后重新析出的TiC及过渡相(Fe、Cr)_(3)C_(2)。TiC添加量增加,熔覆层显微硬度也增加。结论 TiC/Fe基熔覆层中的第二相除(Fe、Cr)_(7)C_(3),还有原始TiC、析出的TiC和(Fe、Cr)_(3)C_(2)。在研究范围内,随着TiC添加量增加,熔覆层中熔解的TiC量也增加。析出的TiC.可以作为(Fe_(3)Cr_(4))C_(3)的有效形核质点,促进(Fe_(3)Cr_(4))C_(3)的形成,形成过程是(Fe、Cr)_(3)C_(2)以析出的TiC为形核核心形核长大,随后相变为更加稳定的(Fe、Cr)_(7)C_(3),在快速冷却过程中有未转变完的(Fe、Cr)_(3)C_(2)保留下来。熔覆层中的原始TiC、析出的TiC、生成的(Fe、Cr)_(7)C_(3)和(Fe、Cr)_(3)C_(2)作为硬质相提高了熔覆层的硬度。