激光熔覆Ni-TiC-Cr涂层的耐腐蚀性能研究

为了在保持Ni-TiC优异磨擦磨损性能的情况下,进一步改善Ni-TiC复合涂层的耐腐蚀性,采用激光熔覆工艺,在45钢基体上分别熔覆了一层Ni-30TiC、Ni-50TiC、Ni-50TiC-10Cr和Ni-50TiC-20Cr复合涂层;利用EIS、极化曲线、浸泡腐蚀试验等方法,研究了4组激光熔覆涂层在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Ni-TiC和Ni-TiC-Cr涂层的阻抗谱均呈现出容抗的典型特性。TiC的类钝化膜作用和Cr形成稳定致密的钝化膜,共同促使Rct随着TiC及Cr含量的增加而增大,表现出良好的耐腐蚀性。静态浸泡腐蚀结果显示,Ni-TiC涂层的腐蚀以点蚀为主,增加TiC含量有助于减少点蚀坑的数量和深度。添加Cr元素后,Ni-50TiC-10Cr涂层转变为全面腐蚀;进一步增加Cr含量,Ni-50TiC-20Cr涂层在腐蚀周期内保持钝化状态,耐腐蚀性最优。

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm^2,为微米复合镀层的0.5倍。

SHS技术在金刚石表面镀覆Ni-TiC复合涂层的研究

采用Ni/Ti/石墨/金刚石粉体为原料,使用自蔓延高温烧结技术,合成了Ni-TiC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石含量和粒度对得到的试样的显微结构与物相组成的影响。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Ni、TiC和金刚石。当原料中物质的量比Ti∶C=1∶1时,无论金刚石粒度和含量如何调整,都很难在金刚石表面获得良好的涂层;只有当金刚石粒度较细时(20μm),才能在金刚石表面形成良好的涂覆。适当增加原料中Ti的含量,可以在金刚石表面形成比较均匀的Ni-TiC复合涂层,其中TiC晶粒大小约为1μm。

扫描速度对激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO_2复合涂层组织与性能的影响

目的解决S355海洋钢在海洋环境中的腐蚀、磨损问题,制备良好的涂层结构,并延长其使用寿命。方法采用激光熔覆工艺在S355海洋钢表面制备Al-Ni-Ti C-CeO_2复合涂层,研究扫描速度对涂层组织与性能的影响,利用扫描电镜观察涂层的微观组织形貌,结合X射线衍射仪对涂层物相进行分析。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性进行测试分析。结果不同扫描速度制备的涂层均出现Al-Fe相,涂层与基体有良好的冶金结合。随着扫描速度的增加,涂层厚度逐渐降低,涂层内组织由短棒状向颗粒状转变,裂纹和气孔逐渐减少,稀释率逐渐降低。涂层表面硬度最高为846.6 HV0.2。涂层磨痕宽度最低为449.4μm,深度为15.5μm,磨损速率最低为3.88×10^(–6)mm^3/(N·s)。涂层自腐蚀电位最大为–0.60396V,最小自腐蚀电流密度为2.3753×10^(–8)A/cm^2,阻抗最大能达到2.5kΩ,腐蚀速率最低为0.0725mm/a,约为基材的33.6%。结论在S355海洋钢表面激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO_2复合涂层,可有效提高其耐磨与耐蚀性能。当扫描速度为7.5 mm/s时,性能最佳。

激光熔覆Ni-TiC-Cr涂层的耐磨性能研究

以50%TiC含量的Ni-50TiC复合粉末为原料,分别加入10%和20%的Cr,采用激光熔覆工艺在45钢基体上制备了Ni-TiC-Cr复合涂层。利用XRD图谱分析、SEM形貌观察、EDS谱分析和摩擦磨损试验,研究了复合涂层的物相组成、微观结构和摩擦磨损性能。结果表明:Ni-TiC-Cr涂层中,Cr元素以及TiC分解产生的Ti、C元素与Ni元素产生固溶强化;TiC硬质颗粒均匀分布在Ni-Cr金属相中。Ni-50TiC-10Cr和Ni-50TiC-20Cr涂层的维氏硬度分别为(5.7~8.2)GPa和(5.2~7.4)GPa,都比45钢基体的维氏硬度高约3~4倍。Ni-50TiC-10Cr和Ni-50TiC-20Cr涂层的稳定摩擦系数约为0.40和0.45,磨损率分别为9.7×10^-6 mm^3/(N·m)和10.02×10^-6 mm^3/(N·m),显著提高了45钢的耐磨性。

脉冲电沉积Ni-TiC复合镀层的工艺研究

利用了脉冲电沉积的方法制备了Ni-TiC复合镀层,通过对不同工艺条件下得到的复合镀层的硬度、耐蚀性和耐磨性进行观察和分析,系统研究了电流密度、温度以及镀液中TiC颗粒的质量浓度对复合镀层性能的影响。结果表明:电流密度为5A·dm^(-2)时耐蚀性和耐磨性最好;电镀温度为45℃时硬度、耐蚀性和耐磨性最好;TiC颗粒质量浓度为20g·L^(-1)时耐蚀性和耐磨性最好。

Ni-TiC复合镀工艺的优化

采用共沉积法(CECD),在不锈钢上制备Ni TiC复合镀层。主要研究了TiC粒子的浓度、阴极电流密度、pH值等 对复合镀层中粒子含量的影响。利用正交试验法优选出制备Ni TiC复合镀层的最佳工艺参数。结果表明,Ni TiC复合 镀层的最佳工艺参数为:TiC粒子的浓度6g/L,电流密度4A/dm2,pH=4,镀液温度30℃。

TiC/Ni固液界面异质形核行为的第一性原理分子动力学模拟

本文借助第一性原理分子动力学方法和密度泛函理论,针对四种TiC/Ni固液界面,从原子的异质形核行为与界面的电子性质两方面综合分析,进一步研究TiC促进Ni异质形核的机制。结果表明:TiC(100)、[Ti]-TiC(111)、[C]-TiC(111)基底均可诱导出Ni的预形核层(Pre-nucleation layer,PNL),且界面PNL的层间及面内有序度排序均为:[Ti]-TiC(111)/Ni>[C]-TiC(111)/Ni>TiC(100)/Ni。[Ti]-TiC(111)与PNL的Ni原子之间的强相互作用及化学键合使得其诱导出的PNL有序度最高。而TiC(110)基底无法诱导液体Ni原子形成预形核层,相较于上述三种基底,其促进Ni原子形核的能力最弱。在降温过程中,液相中剩余的Ni原子通过在TiC(100)、[Ti]-TiC(111)及[C]-TiC(111)基底诱导出的PNL作为过渡层的基础上,随温度的降低在PNL外侧聚集成簇,形成稳定的晶核。

TiC含量对TiC/Ni复合涂层组织、硬度及耐蚀性的影响

为了提高价格低廉的45钢的零件在苛刻环境中的使用寿命,采用激光熔覆技术在其表面制备了不同TiC含量的TiC/Ni熔覆层,采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等分析了涂层的组织、硬度及耐蚀性。结果表明:Ni35熔覆层枝晶为富含Fe、Ni的γ-Ni固溶体,晶间为γ-Ni固溶体和富含B、C的M_(23)C_(6)、Cr_(2)B组成的共晶体,熔覆层从底层到上层依次为平面晶、胞状晶、柱状晶、柱状树枝晶、等轴晶和细等轴晶,枝晶中的Cr元素随着距熔覆层底部距离的增加出现富集。添加10%和20%TiC的熔覆层下层为粗大的柱状晶和柱状树枝晶,中层和上层为等轴晶,TiC以块状和四边形的形态分布于枝晶间。添加30%TiC的熔覆层分布有块状、杆状、粒状、鱼骨状和花瓣状的TiC,枝晶为细小的等轴晶。不同TiC含量的熔覆层硬度均呈现下层和上层硬度高,中层硬度低的现象。含10%TiC的熔覆层平均硬度最低,含30%TiC的平均硬度最高。未添加TiC的Ni35熔覆层腐蚀电流密度最小,钝化膜稳定性最好,耐蚀性最优,添加TiC后熔覆层的耐蚀性下降,但随着TiC含量的升高,熔覆层耐蚀性逐渐升高。

激光熔覆WC-Ni/TiC涂层的组织和摩擦磨损性能研究

采用7kW横流CO2激光器，在H13钢表面激光熔覆制备了WC-Ni/TiC涂层。测量了熔覆层的显微硬度，用扫描电镜（SEM）观测熔覆层的显微结构以及磨损形貌并进行分析，对涂层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明：纳米TiC通过弥散强化和细晶强化，提高了涂层的硬度和韧性，TiC含量为30%（质量分数）时涂层的平均硬度为HV1500。涂层耐磨性能是基体的8-15倍。

Synthesis of Y_2O_3 particle enhanced Ni/TiC composite on TC4 Ti alloy by laser cladding

A Y2O3 particle enhanced Ni/TiC composite coating was fabricated in-situ on a TC4 Ti alloy by laser surface cladding. The phase component, microstructure, composition distribution and properties of the composite layer were investigated. The composite layer has graded microstructures and compositions, due to the fast melting followed by rapid solidification and cooling during laser cladding. The TiC powders are completely dissolved into the melted layer during melting and segregated as fine dendrites when solidified. The size of TiC dendrites decreases with increasing depth. Y2O3 fine particles distribute in the whole clad layer. The Y2O3 particle enhanced Ni/TiC composite layer has a quite uniform hardness along depth with a maximum value of HV1380, which is 4 times higher than the initial hardness. The wear resistance of the Ti alloy is significantly improved after laser cladding due to the high hardness of the composite coating.

Ni含量对SHS法合成TiC-Ni基金属陶瓷的影响

利用ＳＨＳ结合准热等静压（ＰＨＩＰ）技术制备了ＴｉＣ－Ｎｉ基金属陶瓷，理论分析和实验显示，绝热温度Ｔａｄ和燃烧温度Ｔｃ 随Ｎｉ含量的增加而降低，反应温度影响产物的组织形貌，Ｎｉ含量的增加使合成的ＴｉＣ颗粒尺寸变小，并且逐渐趋向于规则的球形。最后的产物均由ＴｉＣ和Ｎｉ两相组成。产物的致密度随Ｎｉ含量的增加逐渐提高，硬度值随Ｎｉ含量的变化而变化，两种因素的作用使硬度值在Ｎｉ含量为２０％ 时达到最大。

自蔓延加压法合成TiC—Ni基金属陶瓷

利用自蔓延高温合成结合准热等静压法（SHS／PHIP）制备了TiC－Ni基金属陶瓷TN20（TiC－16.8Ni－4．2Mo），金属陶瓷中主要由TiC颗粒和Ni粘结相组成的。TiC颗粒连接成骨架状结构分布在不连续的粘结相当中，TiC相与Ni相界面结合良好，界面附近和粘结相内部存在大量位错。同时研究了在两个压力下（90MPa和160MPa）制备的材料的力学性能，发现在160MPa压力下，材料的强度与用传统方法生产的相近成分的K138A非常接近。

TiC-Ni梯度功能材料的燃烧合成与残余应力分析

采用自蔓延高温燃烧合成反应结合准热等静压技术 (SHS/PHIP)制备了组织连续分布的 Ti C- Ni系梯度功能材料 ,产物的成份分析显示 Ni元素沿厚度方向趋于连续过渡 ,改善了反应前的阶跃式分布。对 Ti C- Ni FGM在制备过程中的残余热应力进行了计算机有限元分析 ,并与 Ti C- Ni两层直接结合体进行了比较 ,发现 FGM具有明显的热应力缓和效果。

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。

TiC-Ni梯度功能材料的SHS研究

利用自蔓延高温燃烧合成反应结合准热等静压技术（SHS／PHIP）制备了致密性良好的TiC－Ni系梯度功能材料，产物的成份分析显示Ni元素沿厚度方向相对连续而平滑地过渡，明显不同于反应前的阶跃式分布．随着Ni含量的增加，燃烧温度的降低，梯度层中TiC颗粒尺寸逐渐减少，各梯度层的硬度，相对密度也随Ni含量的添加而变化．

钛合金表面激光熔覆TiB_2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备以反应合成TiB2和TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层,利用УТИТВ-100型销-盘摩擦磨损试验机研究了激光熔覆层在真空(10-5Pa)中的干滑动摩擦磨损性能,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了摩擦偶件的磨损表面形貌,讨论了激光熔覆层的磨损机制。结果表明,激光熔覆层的摩擦系数在0.25～0.5之间,明显低于TC4合金的摩擦系数(0.45～0.8),磨损体积约为TC4合金的40%。随法向载荷和滑动速度的增加,激光熔覆层的磨损体积增加,激光熔覆层的磨损机制主要为粘着磨损和粘附转移物引起的磨粒磨损。

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压?真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响。采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征。结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学性能的以Ni为粘结相的硬质合金材料。在此基础上,针对WC-6.5(W,Ti)C-10.0Ni,加入1.0%Mo进行合金化,在保持抗弯强度相当的基础上,可以使合金硬度由88.2HRA提高至88.4HRA;添加1.0%Co,可以同时提高合金的硬度和抗弯强度,合金硬度和强度分别达到88.6HRA和1656.7MPa。

原位反应法制备Fe-Cr-Ni/TiC(p)复合材料的组织结构与抗氧化性

利用原位反应法制备了Fe - 2 6Cr- 14Ni+3mass%TiC(p)和Fe - 2 6Cr- 14Ni+6mass%TiC(p)复合材料 .复合材料由平均尺寸为 0 5～ 5 μm的TiC颗粒与γ基体组成 ,TiC中存在α/ 2 [11- 0 ]和α/ 2 [0 1- 1]型高密度位错 ,TiC颗粒与γ相间界面为共格界面 ,二者存在下列位向关系 :(2 - 2 0 ) TiC∥ (0 2 0 ) γ,[0 0 1]TiC‖ [0 0 1]γ.1473K下的抗氧化性实验结果表明 ,TiC颗粒的存在使复合材料的初始氧化阶段具有短路扩散效应 ,两种复合材料的氧化动力学曲线分别符合抛物线和对数增长规律 ,在稳定氧化阶段 ,复合材料比基体合金具有更优良的抗氧化性能 ,氧化膜主要由多面体状Cr2 O3 和FeCr2 O4

非贵金属活化预处理化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体的研究

采用非贵金属活化预处理对TiC陶瓷粉体进行化学镀前处理,预处理后通过常温超声波辅助化学镀方法成功制备了Ni包覆TiC陶瓷粉体,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能谱(EDS)研究分析了原始TiC粉体、非贵金属活化预处理后TiC粉体和Ni包覆TiC粉体表面形貌,探讨了化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体的生长机理。结果表明:非贵金属活化预处理后TiC陶瓷粉体表面出现了大量的缺陷(台阶),化学镀Ni包覆TiC陶瓷粉体表面Ni层覆盖完整、致密均匀;Ni颗粒的形核、长大和聚集的过程为:化学镀溶液中的反应物在TiC表面缺陷上吸附,发生氧化-还原反应沉积出Ni颗粒;Ni颗粒依附"线条状"突起以"线型"方式长大、弯曲、分叉和聚集,而后缠绕成"胞状"结构,犹如"缠毛线团"。"胞状"结构Ni颗粒不断长大聚集,最后成膜。