H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni_(2)Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为30%的NbC/Ni60复合熔覆层的平均硬度高达848HV。在真空400℃、压力100 N、转速100 r/min、时间7200 s磨损工况下,NbC质量分数为20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好。NbC质量分数为10%的NbC/Ni60复合涂层的摩擦因数最小。随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高。结论NbC/Ni60复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高。NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损。

基于氩弧熔覆的Ni60复合涂层的性能研究

借助于氩弧熔覆工艺,制得Ni60复合涂层;并采用OM方法来对多种熔覆工艺下涂层的显微组织形貌进行分析。结果表明:当扫描速度为192 mm/min,工作电流为100 A时,制得的Ni60涂层组织均匀,未出现明显裂纹,与基体之间结合牢固。

Ni60/金刚石复合涂层激光熔覆粉末空间行为与成形分析

采用同轴送粉激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Ni60/金刚石复合涂层,借助高速摄像设备对Ni60/金刚石复合粉末的空间行为进行研究,并使用高速摄像、拉曼光谱、体式显微镜和扫描电镜等设备对粉末行为和涂层形貌进行分析。重点研究了激光功率对金刚石石墨化程度、熔池大小、涂层完整性和热影响区大小的影响。研究表明:根据受到激光辐照程度,粉末颗粒可分为三种状态,在强烈辐照下的高亮状态、在较弱辐照下的低亮度状态和几乎未受到辐照的黑色原始状态。在激光辐照作用下Ni60粉末颗粒被点亮的数量远大于金刚石粉末颗粒。Ni60粉末颗粒在被点亮后保持与原始状态相同的球形形态,金刚石颗粒被点亮后同时存在不规则形态与球形形态。金刚石的石墨化程度随着激光功率的增加而增加,当激光功率为1.0 kW时,涂层具有较好的成形质量。

氩弧熔覆工艺对Ni60复合涂层组织和性能的影响

利用氩弧熔覆技术在筛条表面成功制备出Ni60基复合涂层,应用OM分析了不同熔覆工艺下复合涂层显微组织。结果表明,工作电流100 A,扫描速度192 mm/min时,可以获得组织均匀、无裂纹和气孔的复合涂层,且基体和涂层结合良好。在保证熔覆质量的情况下,随工作电流减小,扫描速度加快,细晶强化和固溶强化效果增强,复合涂层的硬度和耐磨性显著提高。

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。

Q345B油管表面电沉积Ni60A-YSZ-Al2O3复合涂层组织及润湿性分析

以Q345B钢作为基底材料通过直接电沉积的方式制得Ni60A-YSZ-Al2O3组成的纳米复合涂层,对涂层进行组织结构与各元素组成情况的测试,并表征了涂层润湿性。研究结果表明:在Ni60A-YSZ涂层的表面区域并没有产生气孔与裂纹;在Ni60A-Al2O3涂层的表面区域形成了明显的包状组织,并且尺寸与分布性也更均匀。加入3 g/LYSZ以及3 g/LAl2O3颗粒时形成的涂层内形成了部分孔隙结构,引起了致密度的减小,此时的涂层厚度为19.17μm,增大近6%。在Ni60A-YSZ-Al2O3复合涂层中的Ni-Co合金具有面心立方结构。Ni与Co两种金属原子能够以具有相同结构的α相固溶体组织存在。在YSZ与Al2O3颗粒的质量浓度都在3 g/L的条件下可以获得最低的粗糙度,此时也获得了133°的最大接触角。

45#钢激光熔覆Ni60/Cu自润滑复合涂层组织演变及摩擦学性能

为改进45#钢表面硬度低、耐磨性差的缺点,拓宽其在工业生产中应用范围,选择激光熔覆技术在其表面制备Ni60(N1)、Ni60-10%Cu(N2)、Ni60-20%Cu(N3)(wt.%)三种耐磨复合涂层,研究三种涂层的微观组织、显微硬度及摩擦学性能。结果表明:N1涂层主要包括γy~Ni固溶体、Cr_(7)C_(3)硬质相、FeNis金属间化合物,N2、N3涂层额外含有固体润滑相Cu。性能上N1(730.41 HVo,s)、N2(653.04 HV_(0.5))和N3(592.29 HV_(0.5))涂层的显微硬度均高于基体,分别达到基体(299.20HV_(0.5))的2.44、2.18和1.98倍;室温下N3涂层表现出优异的减摩性能,摩擦因数比N1涂层降低8.5%,N2涂层表现出优异的耐磨性能,磨损率为1.74×10^(-5)mm^(3)(N·m),而添加20%Cu后,涂层对硬质相的支撑下降,导致硬质相剥离涂层,进而破坏润滑膜,导致磨损率上升。然而在600 C下,N1涂层的减摩性能最佳,摩擦因数比基体下降50.7%,N2涂层耐磨性最高,磨损.率为5.99×10^(-5)mm^(3)(N·m),低于N3涂层的磨损率9.02×10^(-5)mm^(3)(N·m),这是因为添加固体润滑相Cu对涂层的保护作用不足以抵消涂层硬度下降的负面影响。为固体润滑相Cu改进Ni60复合粉末,进而制备成自润滑复合涂层提供了添加量参考范围。

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。

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。

Al_2O_3颗粒增强Ni60A涂层的耐磨性及组织研究

为进一步提高Ni60A合金涂层的耐磨性,采用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备不同配比的Ni60A-Al_2O_3复合涂层。采用显微硬度计测其显微硬度,通过磨损试验分析其耐磨性能,利用SEM、XRD等分析技术对涂层显微组织、物相组成进行分析。结果表明:在Ni60A中添加Al_2O_3颗粒可提高涂层的硬度及耐磨性能。当Al_2O_3体积分数为25%时,该涂层的显微硬度和耐磨性能最好,耐磨性相对于Ni60A单一涂层提高了约7倍。该涂层的磨损机制以磨粒磨损为主。

扫描速度对激光熔覆CeO_(2)/Ni60A涂层耐腐蚀性能的影响

本工作研究了扫描速度对激光熔覆CeO_(2)/Ni60A复合涂层成形质量与耐腐蚀性能的影响规律,利用同轴送粉技术在TC4表面制备了四种不同扫描速度(8 mm/s、12 mm/s、16 mm/s、20 mm/s)的强化涂层,对涂层进行了几何特征观察、显微组织分析及电化学耐腐蚀性能检测。研究结果表明,扫描速度会影响涂层内部的马兰戈尼对流效应,且涂层中的硬质相主要为TiB_(2)和TiC,且TiB_(2)晶粒尺寸的减小有利于TiC相的长大和析出。当扫描速度为20 mm/s时,涂层中的元素偏析严重,降低了元素分布均匀性,涂层表面钝化膜的致密度较低,易被外加电压击穿。当扫描速度为12 mm/s时,涂层表面钝化膜的致密度较高,所表现出的电化学耐腐蚀性能也较强,说明钝化膜自我修复效果显著。选取12 mm/s的扫描速度可获得成形质量高、耐腐蚀性能优异的CeO_(2)/Ni60A复合涂层。

不同Ni60-SiC比例及厚度等离子熔覆层的组织及性能

为了提高热锻模具的使用寿命,以W6Mo5Cr4V2为模具钢,在其表面通过等离子熔覆制备了Ni60-SiC金属陶瓷层。用X射线衍射仪对不同Ni60-SiC配比及厚度的熔覆层进行了物相鉴定;用光学显微镜对熔覆层的显微组织进行了分析,用维氏硬度计测定了熔覆层的显微硬度。结果表明:熔覆层厚度为3mm、Ni60-25% SiC混合粉末所得熔覆层具有最好的冶金结合和最佳的显微硬度。

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。

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。

爆炸喷涂镍基复合涂层在汽车齿轮轴的应用研究

运用均匀设计方法在汽车齿轮轴用材料45钢上爆炸喷涂掺有金属钴、铬及陶瓷二硼化钛合金Ni60基涂层,用SEM 对涂层的组织和元素能谱进行分析,用人工神经网络对试验结果进行优化设计并进行了验证试验,结果表明：涂层相比45钢基体,显微硬度提高了 2-3倍,耐磨性提高了 2-5倍,涂层与4 5钢结合良好,将验证组和人工神经网络理论预测对比,显微硬度误差小于15 % ,磨损误差小于12 % ,从人工神经网络预测中选出优良性能的Ni60基二硼化钛、钴、铬复合涂层的配比.

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。

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。