HVOF喷涂角度对NiCrBSi涂层组织结构及摩擦学性能的影响

采用HVOF工艺制备了40°、50°、60°、70°、80°、90°六种不同喷涂角度的NiCrBSi涂层,对涂层微观形貌、孔隙率、显微硬度,以及25、400、600℃下的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:不同喷涂角度制备的涂层的微观结构不同,喷涂角度为40°、50°时,制备的涂层内未见未熔/半熔颗粒;喷涂角度达到60°及以上时,制备的涂层内出现未熔/半熔颗粒,且沉积效率有明显提升。涂层显微硬度在50°及90°喷涂角度时达到最大值837.2 HV_(0.1)。同种涂层的平均摩擦因数随着试验温度的升高而降低;在常温状态下,50°喷涂角度制备的涂层磨损率最低;当磨损试验温度上升至400℃及600℃时,90°喷涂角度制备的涂层的磨损率最低。涂层在25℃及400℃下的磨损机理主要表现为疲劳磨损,在600℃时,90°喷涂角度制备的涂层表现出磨粒磨损特征。与喷涂角度40°制备的涂层相比,喷涂角度90°制备的涂层中的未熔/半熔颗粒起到“钉扎效应”,有助于提高涂层在常温和高温环境下的耐磨性。

高频感应重熔处理火焰喷涂NiCrBSi涂层的显微组织与力学性能

采用高频感应加热技术对普通火焰喷涂NiCrBSi涂层进行了重熔处理,分析了重熔后涂层的显微组织与力学性能,探讨了涂层显微组织、单一析出相微/纳力学性能之间的对应关系。结果表明,重熔后NiCrBSi涂层的层状结构与孔隙消失,涂层/基体界面形成了代表涂层冶金结合特征、厚度约为10μm的"白区"显微组织,涂层成分在原有γ-Ni、Ni_3Fe和M_(23)C_6型碳化物基础上,出现了Fe_3C、Ni_3B、以及Cr_7C_3和CrB析出相;重熔后涂层显微硬度沿表面至基体方向呈近似线性逐渐降低,表层显微硬度约为675 HV_(0.2),接近界面区域硬度降至440 HV_(0.2),涂层内部Cr_7C_3、CrB、γ-Ni和"白区"纳米压痕硬度分别为19.2、7.0、5.0和4.2 GPa;涂层硬度变化符合"复合材料混合定律",由各物相分布及其硬度共同决定。

重熔对NiCrBSi涂层组织及高温耐磨性能的影响

目的改善Ni Cr BSi涂层的组织及高温耐磨性能。方法采用等离子喷涂在45号钢基体上制备Ni Cr BSi涂层,并用氩弧对其进行重熔处理。利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对喷涂层与重熔层的形貌、微观组织、成分与物相进行分析。采用显微硬度仪与纳米压痕仪测试涂层的硬度、弹性模量,并计算出涂层的断裂韧性。通过室温、300℃、500℃的摩擦磨损试验评价和比较喷涂层与重熔层的耐磨性能。结果重熔层各元素分布较均匀,主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2B、Mn5Si2和α-Fe等物相组成。重熔层由喷涂层的层状结构转变为致密的铸态组织,孔隙率由7.2%降低至0.4%,重熔层与基体之间形成了冶金结合。涂层重熔后硬度由724HV降低至608HV,但是弹性模量与断裂韧性分别由161.15 GPa和0.63 MPa·m^(1/2)提高至195.92 GPa和7.18 MPa·m^(1/2)。结论重熔处理改善了涂层的组织,使得重熔层在室温、300℃、500℃的耐磨性能均优于喷涂层。随着温度的升高,喷涂层氧化脱落越来越严重,而重熔层无明显氧化脱落。

热处理对中频感应重熔NiCrBSi涂层抽油光杆性能的影响

采用火焰热喷涂-中频感应重熔技术在20CrMo抽油光杆基体表面制备NiCrBSi涂层并进行热处理,采用扫描电镜、显微硬度计、X射线应力测试仪、万能试验机和疲劳试验机等仪器,研究了热处理工艺对涂层光杆组织、硬度、表面应力、力学性能和疲劳性能等方面的影响。结果表明,中频感应重熔NiCrBSi涂层的制备和热处理对光杆基材表层组织、硬度和表面应力影响较大,热处理温度对涂层的硬度影响不显著;涂层制备和热处理会显著降低杆体的疲劳性能,重熔处理工艺的抗拉强度最大但塑性指标很差,并在疲劳试验中出现典型脆性断口,高温热处理工艺可以使涂层光杆获得较好的拉伸力学性能;普通20CrMo抽油光杆以磨损、腐蚀和疲劳断裂为主要失效原因,而NiCrBSi涂层/20CrMo光杆疲劳性能的显著降低可能成为其失效的主要原因。

45钢表面激光熔覆NiCrBSi涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备N iC rBS i合金涂层,利用EPM A,SEM和TEM分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层在不同环境气氛压力下的摩擦磨损性能。结果表明:激光熔覆层由熔覆区(CZ)、结合区(BZ)和基底热影响区(HAZ)三个区域组成。熔覆区的组织是在-γN i树枝晶和-γN i+N i3B共晶的基体上分布着细小的C rB颗粒和C r7C3树枝晶,结合区是基底材料和熔覆材料的混熔区,呈定向凝固特征,基底热影响区为针状马氏体组织。激光熔覆层的摩擦磨损性能与环境气氛压力密切相关,随环境气氛压力的降低,摩擦系数增大,磨损量减少。

等离子喷涂-重熔NiCrBSi涂层的显微组织与耐磨性能

采用等离子喷涂和等离子重熔技术,在2Cr13基体表面制备2mm厚的自熔性NiCrBSi涂层.利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪研究涂层形貌、微观组织和微区成分的演变规律,采用拉伸和硬度试验测试涂层的结合强度和显微硬度,通过室温和高温摩擦磨损试验评价和比较涂层与基体的耐磨性能.结果表明,重熔前后涂层都是由γ-Ni固溶体以及Ni3B,CrB,Cr_2B,Cr_7C_3和Cr_(23)C_6等组成;重熔涂层由层状喷涂态转变为致密的铸造态,涂层组织和力学性能大大提高,结合强度和显微硬度分别高达200MPa和1010HV.重熔涂层的耐磨性显著优于2Cr13基体,其600℃时的磨损体积仅为基体的20%.

微束等离子喷涂NiCrBSi涂层

采用微束等离子喷涂方法在St37低碳钢上制备了NiCrBSi涂层。研究了基材温度、等离子气体流量、喷涂距离和电流强度等工艺参数对涂层组织结构和性能的影响。采用光学显微镜观察涂层的组织结构,用Perthometers M4P150测定涂层的表面粗糙度,以及用LECOTC316气体抽提仪检测涂层的氧含量。结果表明,在试验条件下,喷涂参数对涂层组织和性能产生较大的影响。随着电流和基材温度的增加涂层的粗糙度降低,涂层的氧含量随着基材温度和喷涂距离的增加而增加。大多数涂层的显微硬度大于600HV0.2。尽管粒子速度较低,涂层的平均结合强度仍然大于50MPa。

NiCrBSi涂层在酸性介质中耐腐蚀性能

研究了NiCrBSi涂层在沸腾的H2SO4和HCl溶液中的耐腐蚀性能,分析了其腐蚀过程.实验结果表明,NiCrBSi涂层具有良好的耐腐蚀性能,腐蚀过程主要为腐蚀剂通过涂层中的通孔进入涂层,引起腐蚀,腐蚀一定时间后,在涂层与基体之间产生腐蚀产物,涂层鼓泡.

激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究

目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道。为此,利用激光熔覆技术制备了NiCrMo涂层,以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照,通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析,研究了室温~800℃下2种镍基合金涂层的主要磨损机理。结果表明:NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的γ-Ni固溶体形成的细小树枝晶组成。NiCrBSi合金涂层中较多含量的B、Si和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni-B-Si共晶组织的形式分布于γ-Ni固溶体中。在室温~400℃时,NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形,NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑性变形能力,因而表现出更优异的耐磨性。当温度超过400℃时,Cr_(7)C_(3)硬质相和Fe_(2)O_(3)的疲劳脱落形成的硬质颗粒加剧了对氧化膜的切削破坏,导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损,而NiCrMo合金涂层磨痕表面大量的金属氧化物以及NiMoO_(4)复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用,因此具有更好的高温耐磨性。

基于统计分析WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响

离散性是涂层接触疲劳寿命分布的显著特点,难以采用某一确定的寿命值来描述涂层的接触疲劳寿命。因此采用统计分析方法来处理离散的接触疲劳寿命数据并揭示WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响尤为重要。该文采用等离子喷涂技术制备NiCrBSi涂层和NiCrBSi/WC-15Ni复合涂层,并在不同接触应力水平下考察这两种涂层的滚动接触疲劳寿命。采用统计分析的方法(正态性W检验、t检验、方差分析、回归分析等)研究WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响。结果表明:这两种涂层接触疲劳寿命都服从正态分布;在较高的接触应力水平下,两种涂层的接触疲劳寿命分布相当,但是复合涂层的接触疲劳寿命分布更加集中;在较低的接触应力水平下,复合涂层的接触疲劳寿命要显著高于NiCrBSi涂层,并且寿命分布也更加离散;方差分析结果表明两种涂层承受的接触应力对其接触疲劳寿命都具有显著影响,但接触应力对复合涂层的寿命影响更为显著;回归分析表明两种涂层的接触疲劳均值寿命与接触应力具有高度的线性相关性,但复合涂层的接触疲劳均值寿命随着接触应力的增加而降低的程度更为显著。

激光重熔对NiCrBSi等离子喷涂层显微结构和性能的影响

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的NiCrBSi等离子喷涂层存在孔洞及与基体结合差等缺陷,为此进行了激光重熔处理。采用扫描电镜和显微硬度压痕仪分别对涂层的显微结构和力学性能进行了对比研究,采用SRV试验机评价了涂层激光重熔前后的滑动摩擦磨损性能,研究了激光重熔对NiCrBSi等离子喷涂层结构和性能的影响。结果表明:经过激光重熔后,等离子喷涂层中的孔洞、裂缝以及未熔颗粒等缺陷得到了消除;激光重熔层的致密度大大提高,涂层与基体呈冶金结合,涂层的显微硬度明显提高;激光重熔层的抗磨性能约为等离子喷涂层的2倍。

高频感应熔涂NiCrBSi合金涂层的组织与性能研究

采用高频感应熔涂新工艺制备了N iCrBSi合金涂层,并与2种工艺(激光熔覆、氧乙炔喷焊)制得的涂层的性能进行了对比研究。结果表明,高频感应熔涂N iCrBSi合金涂层的表层硬度、耐磨性均优于激光熔覆涂层和氧乙炔喷焊涂层,而且高频感应熔涂涂层表面平整,后续加工量较少。

超音速等离子喷涂Mo及Mo+30%(NiCrBSi)涂层的耐磨性能研究

采用超音速等离子喷涂在Al10Si合金基体上制备纯Mo和Mo+30%(NiCrBSi)涂层试样,通过对涂层微观组织、显微硬度、结合强度和环块滑动摩擦磨损等试验表明,在边界润滑条件下,含Mo涂层表现出良好的耐磨和减摩性能。Mo+30%(NiCrBSi)涂层综合性能优于纯Mo涂层,涂层中的Ni Cr固溶体对涂层具有固溶强化作用及铬的硼化物(Cr2B)、碳化物(Cr3C2)等硬质相的弥散强化,提高了涂层的硬度,起到了耐磨支撑作用。

激光熔覆NiCrBSi涂层的组织和耐磨性能

采用TJ-HL-T5000型5kW横流CO2激光器,利用粉末预制法在45钢表面制备出NiCrBSi合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪、显微硬度计及M-200型环-块磨损试验机对涂层进行了微观组织分析和性能测试。结果表明,在优化工艺参数条件下,激光熔覆层与基体为冶金结合,内部组织致密,无裂纹和气孔等缺陷。熔覆层组织由树枝晶γ-Ni固溶体、共晶Ni3B、块状颗粒CrB和树枝晶Cr23C6等相组成,涂层显微硬度为(HV0.2)500～650,比基体的显微硬度(HV0.2)250提高2倍以上。激光熔覆层中由于存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,因此显著提高了45钢的耐磨性能。

含钇真空熔结NiCrBSi合金涂层组织结构的研究

利用电子能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了稀土Y对真空熔结NiCrBSi合金涂层化学组成和组织结构的影响。结果表明:稀土Y改变了合金涂层的化学组成、减轻了因碳钢母材中的Fe向合金涂层扩散而造成的“稀释”现象,降低了涂层的Fe含量,基本消除了NiCrBSi合金涂层中的针状相,促进了球状相的析出和细化。含稀土Y的真空熔结NiCrBSi合金涂层还析出了新的第二相Cr7_C3_和Ni2_B。

煤油流量对HVOF喷涂WC-12Co/NiCrBSi复合涂层显微组织与性能的影响

在CrZrCu基体上电镀Ni粘结层,通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,采用不同煤油流量在电镀Ni粘结层上制备了WC-12Co/NiCrBSi复合涂层。利用XRD、SEM、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和球盘式摩擦磨损试验机考察了不同煤油流量下涂层相组成、组织结构、力学性能和高温摩擦磨损性能。结果表明:不同涂层的物相组成基本相同,喷涂过程中发生了一定程度的分解脱碳生成了W2C,以及少量的Cr7C3和Co3W3C相;随着煤油流量升高,涂层硬度提高,涂层孔隙率和耐磨性表现出先降低后升高趋势,致密的结构与较高的硬度有利于提高涂层的耐磨性;煤油流量为26 L/h的工艺下制备的涂层孔隙率最低,为0.11%,硬度较高达到927.0 HV0.3,摩擦因数最低约为0.46,磨损率最低为2.83×10-15m3/(N·m),抗粘着磨损性能最好。

感应重熔对NiCrBSi/WC-Ni复合涂层组织和力学性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了NiCrBSi/WC-Ni复合涂层,并采用高频感应加热的方法对涂层进行了重熔处理。与NiCrBSi涂层进行对比,分析了涂层截面的显微组织及涂层与基体界面的结合状况,对重熔前后的两种涂层进行了划痕测试,并对大气等离子喷涂制备的两种涂层在不同载荷进行了耐磨性测试。结果表明,感应重熔使得涂层由机械结合变为冶金结合,增强了涂层的内聚力;感应重熔后,NiCrBSi/WC-Ni复合涂层的附着力大幅度提高,涂层的孔隙率和显微硬度降低。NiCrBSi/WC-Ni复合涂层的显微硬度和耐磨性远高于NiCrBSi合金涂层。WC-Ni的添加没有对涂层的摩擦系数产生明显的影响。

机械振动辅助激光重熔Ni基合金TiC复合涂层微观组织研究

采用机械振动辅助激光重熔复合改性工艺在45钢表面制备了NiCrBSi+TiC复合涂层。运用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征手段分析了涂层形貌、微观结构和相组成,并测试了复合涂层的显微硬度分布。结果表明:由于受到激光二次扫描和激振力综合作用的影响,基体相由树枝晶向胞状枝晶转变,增强相TiC等硬质颗粒分布呈现出递增趋势,占选取视场内的面积分数提高约18.2%。Ti元素扩散趋势减缓,细晶强化和弥散强化作用增强。机械振动激光重熔涂层近结合界面处显微硬度波动减缓,结合区横向显微硬度波动有效改善。

沿海水闸活塞杆表面激光熔覆Ni基涂层组织及其抗磨耐蚀性能

开发环保且涂层性能优良的电镀铬替代技术是表面技术领域的研究难点,为提高沿海水闸活塞杆的抗磨耐蚀性,通过同轴激光熔覆技术在材质为45钢活塞杆表面制备NiCrBSi涂层。采用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电子显微镜等手段表征了涂层的物相成分、元素分布和微观形貌。采用维氏硬度计和干滑动摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能,并分析了其磨损机理。此外,在模拟海水中通过电化学测试对比研究了激光熔覆NiCrBSi涂层、热喷涂NiCr-Cr3C2涂层、电镀硬铬、04Cr13Ni5Mo不锈钢及45钢基材的耐蚀性能。结果表明:激光熔覆NiCrBSi涂层主要物相成分为γ-Ni树枝晶、共晶组织及CrB、M23C6等硼化物和碳化物;涂层组织致密均匀,与基材形成良好的冶金结合;涂层硬度及耐磨性随激光功率提高而降低,当功率为3.2 kW时,熔覆层平均硬度达620 HV2 N,平均摩擦系数为0.581,其磨损机理为黏着磨损;涂层耐蚀性随激光功率升高而提高,4.0 kW功率下涂层的自腐蚀电位和自腐蚀电流与04Cr13Ni5Mo不锈钢的相当,优于电镀硬铬的和NiCr-Cr3C2涂层的。

Tribological behavior and mechanism of NiCrBSi-Y_2O_3 composite coatings

The NiCrBSi-Y2O3 composite coatings were prepared on the surface of 45 carbon steel by plasma spray, the microstructure and tribological properties of the coatings were investigated. The results show that the NiCrBSi-Y2O3 composite coatings are mainly composed of γ-Ni, CrB, Cr7C3 and Y2O3. With addition of Y2O3, hard phases such as CrB, Cr7C3 emerge in composite coating, and the density of the composite coatings also increases. The NiCrBSi-0.5Y2O3 composite coating presents excellent tribological properties. Its friction coefficient is 0.175, which is about 37% of that of the pure NiCrBSi coating. The mass wear loss is 1.2 mg, which is reduced by 43% compared with the pure NiCrBSi coating. When the loads are 6-10 N, the NiCrBSi-0.5Y2O3 composite coating suffers from slight wear and the wear mechanisms are mainly adhesive wear accompany with slight micro-cutting wear and micro-fracture wear. As the load increases to 12 N, the wear mechanisms are adhesive wear and severe micro-cutting wear.