烧结熔覆法制备钢表面NiCrBSi-WC复合材料涂层的研究

本文采用不同WC添加量的NiCrBSi-WC合金粉末,通过烧结熔覆法在45钢基体表面制备出镍基复合材料涂层,研究了复合材料涂层的相组成、组织形貌和界面结构特征,并测试了涂层剖面的微观硬度分布。研究结果表明:镍基复合材料涂层中除了γ-Ni基固溶体以外,还包含WC、W2C、B_(6)Fe_(23)等硬质相;随着WC添加量增加,涂层中WC和W2C相显著增加;当WC添加量为15%和25%时,涂层致密度较高,涂层与45钢基体在界面处形成良好的冶金结合;涂层剖面微观硬度由表及里呈梯度分布,涂层硬度随着WC添加量的增加而增加,当WC添加量为35%时,硬度最高可达921 HV。

60%wt WC镍基涂层组织及耐磨性研究

为提高AF1410钢的耐磨性,通过激光熔覆技术在其表面制备了WC含量为60%的NiCrBSi涂层,利用扫描电镜,X射线衍射,摩擦磨损,硬度等实验评价涂层的微观组织,硬度和耐磨性。结果表明:涂层内的典型物相是WC,W_(2)C等含钨碳化物树枝晶以及树枝晶间隙内颗粒状分布的γ-(Ni,Fe)固溶体和M_(23)C_(6)、M_(7)C_(3)等碳化物。涂层硬度和耐磨性得到有效增强,其最小平均磨损率达到8.78×10^(-8)mm^(3)/(N·m),相对基体减少了近60倍。

稀土氧化物和激光熔敷对复合合金喷涂层耐磨性的影响

研究了稀土氧化物ＣｅＯ_２和激光熔敷对不同成分ＮｉＣｒＢＳｉ－ＷＣ复合合金喷涂层的组织和摩擦磨损性能的影响。运用ＸＲＤ和ＥＤＳ技术，分析了激光熔敷复合合金覆层的成分分布特征和相组成。结果表明：稀土氧化物不但可以改善激光熔敷层的组织形态，而且可以显著提高干摩擦磨损状态下的耐磨性，并有一定的减摩效果。

超音速火焰喷涂涂层特性研究

研究分析了ＷＣ－Ｃｏ和ＮｉＣｒＢＳｉ两种超音速火焰喷涂涂层的内聚结合强度、残余应力、显微组织结构、孔隙率、显微硬度和耐磨性能。对热喷涂涂层残余应力的测试与分析采用了改进的Ａｌｍｅｎ试验方法，并测得了客观的涂层残余应力及其与涂层厚度和喷涂工艺的关系。应用单摆冲击划痕试验法测得了热喷涂涂层内聚结合强度。

等离子喷焊层NiCrBSi+WC/Co的组织与性能

利用等离子喷焊技术在H13模具钢表面制备NiCrBSi+20%WC/Co喷焊层。研究表明,基体与喷焊层之间存在明显的分界面,与传统焊接接头的微观组织类似,喷焊层中出现垂直于界面结合方向的柱状晶,这种组织形态在等离子喷涂涂层中从未观察到,说明喷焊层NiCrBSi+20%WC/Co与H13钢基体之间的结合为冶金结合。XRD分析表明,喷焊层中的主要相为γ-(Fe,Ni),Cr7BC4,Ni4B3,Cr7C3和Co7W6,并且由于这些相的存在,使得表面喷焊层比H13钢基体具有更高的强度和硬度。

NiCrBSi/WC涂层及涂层开裂处抗蚀行为研究

制备了高速火焰喷涂NiCrBSi/WC涂层及其带有开裂缺陷的涂层,测试了这两种涂层的热腐蚀性能,观察了涂层腐蚀前后的组织形貌,并分析了涂层腐蚀后的相组成及元素含量。结果表明:完整的NiCrBSi/WC涂层具有良好的耐热腐蚀性能,带有开裂缺陷的涂层耐蚀性能显著下降,在电站运行至一个大修期时,开裂涂层的热腐蚀增重比完整涂层增加了307%,腐蚀速度比完整涂层增加了550%;NiCrBSi/WC涂层耐蚀性能良好的主要原因是涂层表面生成的致密Cr2O3薄膜阻止了腐蚀的进一步深入,开裂涂层耐蚀性能下降的主要原因是在开裂处生成了疏松的氧化铁。

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。

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。

钎焊温度对WC“金属布”钎焊耐磨层性能研究

对不同钎焊温度下的WC“金属布”钎焊耐磨层进行磨损测试 ,并通过扫描电镜、光学显微镜对其微观组织进行分析。研究表明 :过低的钎焊温度不利于钎料向WC颗粒扩散 ,过高的钎焊温度容易在WC与NiCrBSi钎料界面处生成脆性的Cr7C3 相 ,这些都导致耐磨层的耐磨性下降。

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。

WC-10Ni/NiCrBSi复合涂层剪切强度及数学模型建立

真空钎焊WC-10Ni/NiCrBSi复合涂层,对涂层内部的微观结构进行测量,建立了剪切强度的数学模型,测量并简化了复合涂层微观结构参数,最终得到贴近工程实际应用的复合涂层剪切强度数学模型.实验结果表明:复合涂层的微观结构为薄膜结构;数学模型预测值具有良好的准确度并与实际值吻合较好,误差不超过4.4%;其预测值可直观体现出复合涂层界面结合强度随WC含量变化的趋势.

基于柔性金属布技术的梯度WC增强NiCrBSi合金涂层的制备及性能

采用折叠辊压技术制备NiCrBSi合金粉和WC合金粉体积比i分别为1∶1,2∶1,5∶1,10∶1,20∶1的WC合金增强NiCrBSi合金柔性金属布,将i为20∶1的金属布置于316L不锈钢基体上,再叠放一层其他体积比的金属布,采用真空钎焊制备得到4种梯度WC增强NiCrBSi合金涂层,研究了涂层中WC颗粒的分布以及涂层的耐磨性和拉伸性能。结果表明:当金属布厚度在0.5mm、钎焊保温时间为10min时成功制得梯度涂层,随着上层金属布中i的增大,涂层中WC颗粒分布的梯度斜率降低;梯度涂层明显提高了基体的耐磨性,且随着梯度斜率的增加,涂层的耐磨性逐渐增强,抗拉强度降低,在拉伸过程中,梯度斜率较大的涂层中会产生多条贯穿裂纹。

腐蚀介质条件下NiCrBSi/WC喷熔层的摩擦学性能研究

采用氧-乙炔火焰喷熔工艺,制备了碳化钨颗粒增强镍基合金喷熔层(NiCrBSi/WC),研究了它在腐蚀介质条件下的摩擦磨损行为与机理,并考察了载荷、滑动速度对其摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明:NiCrBSi/WC具有良好的耐腐蚀磨损性能,且当WC含量为20%时,腐蚀磨损率最低;WC含量超过20%后,由于喷熔层存在“腐蚀原电池”效应,其腐蚀磨损率增大。NiCrBSi/WC的腐蚀磨损率随载荷增加而变大,随速度增大而减小。载荷的增加使喷熔层的犁削磨损加剧,导致摩擦系数和磨损率增大;速度的增大造成摩擦界面温度上升,可生成摩擦转移膜,从而降低了喷熔层的磨损率。

Ni基Cr_3C_2、WC增强等离子堆焊焊层的耐磨性能

以粒径53~150μm的WC、Cr3C2（Cr3C2质量分数为10%~40%）和NiCrBSi粉末为原料,采用Stellite等离子转移弧（PTA）堆焊系统在45#钢基体上制备焊层。应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、硬度计等设备分析焊层的结构和性能。结果表明：Ni Cr BSi自熔合金焊层组织由γ-（Ni,Fe）和其间弥散分布的CrB和（Cr,Fe,Ni）7C3相组成;Cr3C2加入后,焊层中出现Cr3C2衍射峰。随Cr3C2含量增加,焊层硬度、孔隙率和耐磨性逐渐提高,Cr3C2含量为30%时,硬度和耐磨性均达到峰值。铸造WC加入后,以WC、W2C为主,并有少量（Cr,Fe,Ni）7C3和（Ni,Cr,W）3C产生。Cr3C2含量为40%的Cr3C2焊层较Ni50A焊层耐磨性提高197.6%,比加入相同含量铸造WC焊层耐磨性提高97.6%。Cr3C2、铸造WC加入后,焊层的磨损机理不同：Cr3C2/Ni属于均匀磨损,WC/Ni属于非均匀磨损。