高频感应熔覆Ni60合金粉末涂层的研究

研究了用 3种方法制备的Ni60合金粉末涂层的显微组织和腐蚀特性 ,其中用第 1种冷涂法制备预涂层 ,再经高频感应熔覆的方法比用第 2种氧 乙炔喷涂法制备预涂层 ,然后用高频感应熔覆的方法经济实用。这两种方法所制备的涂层性能接近 ,组织均匀细致 ,有丰富的增强耐磨性的硬质相 ,显微结构和抗腐蚀性明显优于第 3种用氧 乙炔喷焊制备的涂层。总之 ,冷预涂加高频熔覆法优于氧 乙炔预涂加高频熔覆法 ,高频感应熔覆法优于氧 乙炔喷焊法。

Ti6Al4V钛合金表面Ni60-10%hBN激光熔覆层的摩擦学性能

为了提高Ti6A14V钛合金的摩擦学性能，以Ni60-hBN混合粉末为原料，对其表面进行激光熔覆，并与Ni60粉末激光熔覆层进行了对比，分析了2种熔覆层的物相组成、显微组织；在2，5，8N下测试了2种熔覆层的干滑动磨损性能。结果表明：在2-8N内，Ni60熔覆层和Ni60—10％hBN熔覆层的摩擦系数和磨损率均随载荷的增加先减小后升高，在5N时，Ni60—10％hBN熔覆层具有优异的自润滑耐磨效果。

预涂和感应重熔制备Ni60熔覆层的研究

采用预涂和感应重熔方法在45#钢上制备了Ni60熔覆层。对熔覆层的宏观照片、SEM、EDS、XRD和硬度进行了分析。结果表明:A+B粘接剂可以制备重熔效果良好的熔覆层。重熔后试样表面有大量灰黑色残渣,局部有些凸凹不平。重熔后界面附近的显微组织分为三部分:基体-过渡区-涂层熔覆区。涂层熔覆区为Ni基的,其上分布着块状组织、碳化物和富含Cr的硬质相,且含有Si的氧化物和孔洞。过渡区内发生了冶金结合。预涂和感应重熔后试样的洛氏硬度值为53.6HRC,涂层熔覆层上距基体不同距离的几个点处维氏硬度值在700HV0.3左右。

高温涂料保护熔覆与感应熔覆Ni60涂层的组织与性能比较

分别用高温涂料保护熔覆和感应熔覆两种方法在45钢表面制备了Ni60自熔性合金涂层,并用金相显微镜、XRD、SEM和显微硬度计等分析仪器对这2种熔覆层的组织结构和性能进行了分析比较。试验结果表明:在高温涂料保护熔覆过程中,高温保护涂料能够对基体和熔覆层起到很好的防氧化保护作用,熔覆层表面平整、组织致密、与基体之间结合牢固。通过对高温涂料保护熔覆后的试样进行正火处理,可以改善基体的组织和性能,消除因高温熔覆对基体材料带来的不利影响。与感应熔覆相比,高温涂料保护熔覆层质量好,熔覆设备投资少,可以对各种形状的零件表面进行熔覆处理,是一种高效节能的熔覆处理新技术。

WC添加量对Ni60基合金粉末喷焊层耐磨耐蚀性的影响

采用"一步法"氧气-乙炔火焰喷焊技术,在Q235钢基体上分别喷焊Ni60、Ni60+20%WC和Ni60+35%WC三种合金粉末,对喷焊层进行了金相观察、硬度试验和干摩擦磨损、腐蚀磨损试验,分析了三种合金粉末的喷焊层的金相组织,探讨了WC加入量对喷焊层硬度以及对喷焊层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,WC含量升高,Ni60基合金粉末喷焊层的耐磨耐蚀性提高。

纳米CeO_2/Ni60复合粉末的高能球磨法制备及其表征

以Ni60粉末和纳米CeO_2颗粒为原料,在氩气保护下采用高能球磨工艺制备了纳米CeO_2/Ni60复合粉末,并利用扫描电镜、X射线衍射和激光粒度分析仪等方法,对复合粉末的形貌、晶粒大小、微观应变及粒度分布进行表征和分析.结果表明:在球磨转速为350r/min,球料比为10∶1的条件下,随着球磨时间的延长,Ni60粉末晶粒不断细化,纳米CeO_2团聚体逐渐解聚,当球磨时间为10h时,纳米CeO_2颗粒均匀弥散分布在Ni60基体上,形成层片状复合粉末;经10h球磨后复合粉末的晶粒尺寸和微观应变分别为27.9nm和0.32%,并在球磨10h后,二者的变化趋于稳定.

球体表面火焰喷焊制备Ni60涂层及耐磨性研究

采用氧-乙炔火焰喷焊工艺在316不锈钢球体表面喷涂镍基合金粉末(Ni60)涂层,然后对涂层的组织、物相、硬度及耐磨性进行测试和分析。通过SEM电竞扫描发现,粉末在高温熔融之后混合均匀,涂层内部存在较少缺陷。通过能谱线扫描可知,涂层与基体间存在20μm左右的过渡层,表明涂层与基体可达到比较强的冶金结合。由XRD物相分析可知,涂层经加热熔融形成硬质陶瓷相,可以提高涂层的耐磨性。由显微硬度计与摩擦磨损试验机分析可知,涂层的产生大幅提高球体表面硬度与耐磨性,有效延长球体零件的使用寿命。

高锰钢表面高速激光熔覆Ni60涂层组织与性能

采用高速激光熔覆系统在破碎机锤头中常用的材料高锰钢表面制备了Ni60耐磨熔覆层。通过正交试验极差分析优化得到最佳工艺参数,采用渗透探伤、显微硬度计、OM,XRD,BSE和摩擦磨损试验对熔覆层宏观形貌、硬度、微观形貌、物相、摩擦系数和磨损量进行观察与测试。结果表明,当激光功率为1 200 W、扫描速度为4 mm/s、送粉速度为7.5 g/min时,熔覆层表面成形质量良好,表面硬度可达811.41 HV,约为基材的2.8倍,摩擦系数较基材下降37.7%,耐磨性提高1.6倍。熔覆层主要由γ-Ni树枝晶组成,其中弥散分布的硬质相CrB,Cr_(7)C_(3)和Cr_(23)C_(6)可显著提高熔覆层的耐磨性。

粉末粒径对Ni60涂层结构及性能影响的研究

等离子喷涂Ni60涂层因为其优异的耐磨性能和力学性能,广泛应用在机械装备等领域,而粉末粒径是影响等离子喷涂涂层结构和性能的主要因素之一.采用不同粒径分布的Ni60粉末,通过真空等离子体喷涂工艺,在A30不锈钢基体上制备粗化、硬化的镍涂层,研究粉末粒径与涂层表面粗糙度、显微硬度、结合强度和耐磨性能间的关系.结果表明:通过调控粉末粒径从78μm增加到319μm,Ni60涂层表面的粗糙度从18μm增加到30μm;采用平均粒径为164μm的Ni60粉末制备的涂层,其表面粗糙度达到~28μm,经过三周砂纸往复摩擦后粗糙度仍可保持在20μm,显微硬度达到678 Hv(300 g),涂层结合强度高达到53 MPa,综合性能优异.

激光-氩弧焊电弧复合热源表面熔覆工艺及成形特征

为研究激光-氩弧焊(TIG)电弧复合热源表面熔覆工艺对熔覆层成形特征的影响,建立了激光电弧复合热源表面熔覆试验系统,分别采用大光斑半导体激光热源、激光与TIG复合热源在Q235母材上进行了Ni60合金粉末单道熔覆工艺试验,分析了激光功率、TIG电流对熔覆层高宽比、稀释率、浸润角等成形特征的影响.结果表明:随着激光功率或TIG电流的增加,熔覆层的熔宽、稀释率呈增加趋势,熔覆层的高宽比、浸润角减小.在复合热源熔覆过程中,引入电弧可以显著降低熔覆所需激光功率,可在减小激光热冲击作用的同时降低生产成本;引入小电流TIG电弧,可以降低熔覆层边缘的温度梯度,改善熔覆过程中熔覆层的铺展效果.

高温涂料保护熔覆技术的研究

推出了一种新的熔覆方法——高温涂料保护熔覆技术,方法是在钢的表面先预涂一层自熔性合金粉末和一层高温保护涂料,然后烘干,其后将试样放入高温电阻炉内加热,待试样加热至自熔性合金粉末的熔点后,将试样取出冷至室温,即可获得表面平整、组织致密、结合牢固的熔覆层。熔覆后的试样还可以进行正火处理,以改善基体的组织和性能。通过金相显微镜、XRD、SEM、EPMA和显微硬度计等分析仪器对熔覆层的组织结构和性能进行了分析研究。结果表明,熔覆层与基体的界面属于具有零稀释率特征的冶金结合。

镍基合金粉末复合板轧制工艺技术研究

提出了金属粉末与Q235B钢板轧制成复合板的工艺技术。利用自主研发并制造的高刚度二辊可逆冶金粉末实验轧机及成套中试生产装备,进行粉末轧制、复合粉末+钢板轧制实验,开展高品质粉末复合板轧制及烧结致密化研究。采用冷轧+烧结+热轧工艺技术,制取镍60粉末与Q235B复合板试样,对轧制复合界面进行金相分析及SEM和EDX等检测。结果表明,镍60粉末与Q235B界面实现了冶金结合,界面致密度良好。

激光功率对2Cr13不锈钢激光熔覆涂层的影响

以某注水泵柱塞为研究对象,针对柱塞在工作过程中出现的磨损失效问题展开研究。采用激光熔覆工艺在2Cr13不锈钢表面熔覆Ni60+25%WC复合粉末,研究了当扫描速度不变时,激光功率对熔覆层的显微组织和硬度分布情况的影响,实验结果表明,熔覆层组织主要由树枝状晶组成,当功率为1200W时熔覆层组织中出现了些明显聚集粗化的枝晶组织,和一些呈块状分布的组织(白亮组织),在该情况下熔覆层表现出最高的硬度HV0.1=1050,是基体硬度的3倍多,因此,激光熔覆工艺可以被用于提高零件表面硬度及耐磨性,最终确定在扫描速度为450mm/min,功率为1200W。

WC含量对WC-Ni60喷焊层微观组织和硬度的影响

使用氧乙炔火焰喷焊工艺在A3钢板上制备了不同WC含量(10%、20%、30%、40%、50%)的WC-Ni60合金粉末喷焊层,通过对比分析,研究了不同WC含量对喷焊层的微观组织和硬度的影响。结果表明:喷焊后的WC-Ni60合金层与A3钢板基体结合处形成“白亮带”共晶组织,冶金结合良好;随着WC含量的增加,喷焊层的微观组织中WC颗粒逐渐增多,显微硬度也越大,喷焊层的显微硬度可达基体材料的2倍以上。但是在WC含量超过30%以后,微观组织中容易出现气孔等缺陷。

Ni60对AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层的影响

采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上制备了添加Ni60合金的AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD,SEM和EDS研究了涂层的显微组织和相组成,并测试了其显微硬度。结果表明,合金涂层主要由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成,添加Ni60后枝晶间还生成了长条状的Cr_7C_3相,枝晶内的Cr_7C_3相为颗粒状。添加Ni60后涂层硬度最大值达到690 HV0.2,明显高于未添加Ni60涂层的370 HV0.2,涂层硬度提高的主要原因是添加Ni60后涂层中生成了硬质相Cr_7C_3。

脉冲激光熔覆Ni60合金粉末的试验研究

采用脉冲Nd:YAG激光器对Ni60合金粉末进行了单道单层、多道单层的熔覆工艺试验研究。采用单因素试验方法,研究了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量等)对熔覆层尺寸的影响,从而得到了单因素条件下最佳的工艺参数。同时对所形成的熔覆层进行金相组织分析,结果表明:所形成的熔覆层与基体为良好的冶金结合;内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成且组织均匀、致密;熔覆层硬度最高达823HV(为基体材料硬度的3～4倍),为激光快速成型零件提供了应用基础。

退火温度对H13钢等离子堆焊Ni60/WC覆层组织和硬度的影响

采用等离子堆焊技术在H13钢基体表面上制备了Ni60/WC复合覆层。研究了退火温度对基体、热影响区和Ni60/WC复合覆层组织、硬度的影响。结果表明:经退火处理后消除了覆层裂纹敏感性,WC分布得到改善。800℃退火后花瓣状枝晶得到细化,组织更为均匀。焊态下覆层热影响区组织主要由粗大片状马氏体和板条马氏体以及残留奥氏体组成,600℃退火后热影响区组织主要由板条状铁素体、针状铁素体和颗粒状渗碳体组成,800℃退火后热影响区组织主要由等轴状铁素体和粒状渗碳体组成,退火处理后热影响区组织得到明显改善。经过600℃退火后覆层硬度略微下降,淬硬区得到缓和; 800℃退火后覆层硬度分布均匀,淬硬区消失,基体到覆层过渡处的硬度呈梯度上升,进而改善了基体与覆层之间的结合,提高了覆层的力学性能。