304钢表面激光熔覆Stellite12钴基涂层组织及腐蚀性能

目的对304不锈钢表面强化处理来提高其耐腐蚀性能。方法使用激光熔覆技术将Stellite12涂层制备在304钢基体上。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、三电极电化学工作站对涂层显微组织、元素分布、物相、电化学腐蚀行为进行测试与分析,并对涂层和304不锈钢的耐腐蚀性能进行了对比分析。结果涂层物相主要由面心立方结构α-Co固溶体、CoC_(x)等化合物组成。由于温度梯度和凝固速度的不同,熔覆层截面下、中、上部呈现出了不同的组织形貌特征:依次由平面晶、胞状晶、树枝晶、细小树枝晶组成。涂层枝晶间为Co和碳化物的共晶组织,枝晶内主要为α-Co的初生相。在进行电化学腐蚀后,涂层的自腐蚀电位为-504.5 mV,304钢的自腐蚀电位为-579.7 mV,涂层的腐蚀电位较304钢偏正,比304钢耐腐蚀。涂层表面出现了腐蚀点,腐蚀点位分布均匀、且程度较轻。304钢表面发生了严重的腐蚀,明显可见深度和面积较大的腐蚀孔洞。结论Stellite12合金涂层能够有效地提高304不锈钢表面耐腐蚀性能。

M2高速钢表面激光熔覆WC-12Co梯度涂层的制备工艺与实验研究

文章采用COMSOL数值模拟软件,对M2高速钢表面熔覆WC-12Co涂层和添加Ni60过渡层熔覆WC-12Co梯度涂层进行数值模拟与分析。探究温度梯度随时间的变化规律,并结合梯度实验及涂层的宏观形貌与微观组织分析,总结梯度熔覆的热量耦合控制方法。模拟及实验结果表明:添加Ni60过渡层制备WC-12Co梯度涂层的温度梯度远远小于直接熔覆制备WC-12Co涂层的温度梯度;添加Ni60过渡层制备WC-12Co涂层可以利用直接熔覆制备WC-12Co涂层的激光功率,也可以扩大熔覆制备WC-12Co涂层的功率区间,有利于提高熔覆制备效率;添加Ni60过渡层能够改善涂层内部缺陷,细化组织晶粒;Ni60过渡层中的Ni元素扩散导致WC-12Co涂层的硬度降低,但仍高于基体的硬度性能。

多弧离子镀CrAlSiN涂层对Cr12MoV钢显微硬度和耐磨性影响的研究

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为3471 HV,是基体硬度(283HV)的12倍以上。氮化处理后镀膜层的摩擦系数低于淬火后镀膜层的摩擦系数。综合对比各试样的硬度、耐磨性、摩擦系数可知,多弧离子镀CrAlSiN涂层前氮化处理的效果优于淬火处理的。

超音速火焰喷涂制备Stellite6、Stellite12耐磨涂层研究

采用超音速火焰喷涂工艺制备出Stellite6、Stellite12涂层,在4种条件下进行摩擦磨损实验.实验结果显示,在油润滑的环境中涂层表现出良好的耐磨性,载荷为1200N,时摩擦系数为0.1052,磨损量为4.0mg.在条件4环境中涂层的耐磨性比较差,摩擦系数为0.5083,磨损量为48.9mg.制备出的涂层磨损以黏着磨损和疲劳磨损为主,同时伴随着磨料磨损.

大气等离子喷涂Y_(3)Al_(5)O_(12)/Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的CMAS腐蚀抗力

探索能够有效抵抗1300℃及以上温度钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Aluminum-Silicate,CMAS)腐蚀的新材料是近年来先进航空发动机用环境障涂层研究的重点任务。本工作围绕具有超强CMAS腐蚀抗力的YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3)体系,采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术制备了具有共晶成分的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。通过在1100、1300和1500℃对制备态涂层进行热处理,获得了具有不同微观结构的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。利用不同表征手段研究了YAG/Al_(2)O_(3)涂层抵抗1300℃CMAS腐蚀的性能及微观结构对涂层腐蚀抗性的影响。研究结果发现,经不同温度热处理的YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS的反应产物均为石榴石结构固溶体、CaAl_(2)Si_(2)O_(8)和Ca_(2)MgSi_(2)O_(7)。腐蚀机制研究发现,1100℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS反应界面的近连续分布石榴石固溶体层可有效阻隔CMAS腐蚀元素的扩散;1500℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层晶粒尺寸的增加及晶界数量的减少可降低涂层材料在CMAS中的溶解速率,二者均可通过影响腐蚀过程中的离子传输速率而影响各生成物的竞争析出,进而提升涂层的CMAS腐蚀抗力。本工作为YAG/Al_(2)O_(3)涂层热处理工艺优化提供了借鉴,并为通过微观结构优化调控YAG/Al_(2)O_(3)涂层的CMAS腐蚀抗力提供了新思路。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的组织和耐腐蚀性能研究

采用半导体激光器在H13钢基体表面制备了Stellite 6钴基合金涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电化学工作站研究了不同激光功率下涂层的物相组成、显微组织及电化学腐蚀行为。结果表明,激光功率对涂层的物相组成没有明显影响,涂层均由γ-Co、CoCX和Cr7C3相组成。随着激光功率的增大,涂层由柱状晶和少量树枝晶的混合组织,转变为细小均匀的等轴晶,再至粗大的柱状树枝晶。不同激光功率下Stellite 6涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的自腐蚀电位均高于H13钢,而腐蚀电流密度均低于H13钢,且激光功率为3000 W时涂层具有最佳的耐腐蚀性能。电化学阻抗谱规律与极化曲线保持一致,表明了激光熔覆Stellite 6合金涂层可以有效提高H13钢的耐腐蚀性能。

激光熔覆Stellite6–60WC复合涂层工艺及高温耐磨性

以Co基Stellite6合金与陶瓷(WC)为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在沉没辊316L基体添加质量分数为60%的WC粉末,制备Stellite6-60WC熔覆层,分析激光功率、扫描速度、送粉量等工艺因素对熔覆层形貌的影响,确定最优熔覆工艺参数;且对复合涂层的物相、硬度和耐磨性进行研究,探讨熔覆层高温耐磨性能改善的机理。结果表明:激光功率1.5 kW、扫描速度300 mm/min、送粉速率18.8 g/min时,熔覆层表面质量较好,涂层与基体形成良好的冶金结合,表面无裂纹和孔洞;熔覆层的相组成主要为γ-Co,M_(7)C_(3),M_(23)C_(6)(M=Co,Cr,Fe),W_(2)C等硬质相,利于提高熔覆层的硬度,硬度可达736.2 HV,是基体的3.5倍;熔覆层的高温耐磨性优于316L基体,比基体提高了6.1倍,主要是熔覆层多种硬质强化相及未熔的WC颗粒所致。

Stellite12和Stellite20涂层的耐磨性和耐腐蚀性能对比研究

利用超音速火焰喷涂技术(High-velocity-oxy-fuel,HVOF)在F316不锈钢表面制备Stellite 12和Stellite 20两种钴基合金涂层,对比研究了涂层的摩擦磨损性能以及在不同浓度硫酸溶液中耐腐蚀性。采用HT2101销盘磨损试验仪,进行了摩擦磨损试验。利用电子探针仪(EPMA)观察涂层的微观组织形貌,WDS波谱仪分析涂层微区成分。采用三电极体系在CHI660C电化学工作站上测试Stellite12和Stellite20涂层在不同浓度硫酸溶液中的极化曲线,并与F316不锈钢进行对比。结果表明,HVOF工艺制备的Stellite12和Stellite20涂层均匀致密,无裂纹等缺陷,显微硬度分别为750 HV_(0.3)和1000 HV_(0.3);Stellite 12、Stellite 20涂层的摩擦系数约0.55~0.6。磨损机理主要为磨粒磨损,伴随一定的粘着磨损。Stellite 12的磨损量为Stellite 20的两倍。在室温条件下,两种涂层在质量分数20%和50%硫酸溶液中腐蚀电位均低于F 316的腐蚀电位,F 316具有较好的耐腐蚀性;在80%硫酸溶液中,这两种涂层的腐蚀电位均高于F 316的腐蚀腐蚀电位,F 316不锈钢耐蚀性相对较差。

电热线爆定向喷涂制备stellite/WC复合涂层的特性

利用电热线爆定向喷涂方法在45钢基体上制备了stellite/WC复合涂层,运用扫描电镜及能谱分析对复合涂层的形貌、微观结构以及涂层的基体结合机理进行了分析,利用纳米硬度计测量了复合涂层的硬度和弹性模量.结果表明:涂层致密,无层状结构出现;喷涂过程中涂层颗粒在基体上的快速凝固使得涂层晶粒细小均匀,晶粒为200～500 nm;涂层与基体界面发生了元素扩散现象,为扩散-冶金结合;涂层硬度的最大值为18.6 GPa,模量的最大值为310 GPa,硬度和模量沿横截面都呈现先增加而后减小的变化趋势.

电热爆炸定向喷涂Stellite6合金涂层

采用电热爆炸定向喷涂工艺在 4 5号钢基体上制备stellite 6合金涂层。借助光学显微镜 ,扫描电镜和图像分析软件等对涂层厚度均匀性、孔隙率 ,显微组织、晶粒度以及涂层基体界面结合情况进行了分析。借助显微硬度仪对涂层的硬度进行了测试。对不同尺寸喷涂材料所得涂层进行了比较。结果表明 ,两种不同尺寸喷涂材料制备的涂层组织晶粒均大大细化 ,涂层孔隙率都比较低 ;小截面积的喷涂材料制备涂层的厚度均匀性好于大截面的喷涂层 ;涂层与基体界面结合良好 ,在界面附近发生了扩散现象 ;涂层硬度均远远高于原始stellite 6喷涂材料硬度 ,最高分别达到 997HV和 738HV ,为原始硬度的 2～ 3倍。

Y_(2)O_(3)对激光熔覆Stellite156钴基合金涂层的作用机制

为了提高H13模具钢的韧性和淬透性,延长使用寿命,在其表面激光熔覆了Stellite156钴基合金涂层。熔覆过程中,为了减少涂层气孔、细化组织晶粒和改善涂层的硬度以及耐磨性,制备了不同Y_(2)O_(3)含量(0、0.5%、1.5%、2.5%、3.5%)的Stellite156钴基合金涂层。利用金相显微镜分析涂层的形貌和气孔,利用SEM和XRD分析涂层的显微组织及物相组成,利用EDS分析涂层中合金元素的偏析情况,利用显微硬度计对涂层的硬度进行检测,最后利用摩擦磨损实验机测试涂层的耐磨性。分析实验结果发现:Y2O3含量对涂层的外观影响不大,较少的Y_(2)O_(3)含量可改善熔池的热对流,有效减少涂层中的气孔数量。Y_(2)O_(3)含量为2.5%时,涂层中气孔增加,涂层物相主要有Cr-Ni-Fe、Cr、Ni17W3及少量Y_(2)O_(3)和(Cr,Co,Ni)23C6;与未添加Y2O3的涂层相比,涂层晶粒度明显减小,晶粒排列更为细密整齐,涂层晶粒与晶界的成分偏析也明显改善。当Y_(2)O_(3)含量从0增加到2.5%时,涂层最大平均显微硬度HV值达到了560,高于基体的500;但当Y_(2)O_(3)含量继续增加到3.5%时,涂层硬度又明显减小,甚至低于未添加Y_(2)O_(3)的涂层硬度值。适量的Y_(2)O_(3)能够起到改善涂层气孔缺陷、细化晶粒、改善成分偏析以及提高涂层硬度的作用,进而提高涂层的耐磨性。

基于链码的Stellite12钴基合金金相组织定量分析

针对Stellite12钴基合金金相组织的定量分析问题,提出一种适用于金相组织中不同相的提取与统计算法.以扫描电子显微镜获得的金相组织图像为信息源,通过图像增强、最大类间方差法及canny边缘检测算法对Stellite12钴基合金金相进行处理,分离出WC相、Cr 7C 3相和Co基体,并利用链码跟踪及三角形面积统计算法对目标相标定统计并分析.结果表明:最大类间方差法可以实现WC相、Cr 7C 3相和Co基体的分离,利用链码跟踪及三角形面积统计算法能够快速完成不同相的个数统计与面积计算.

8YSZ/Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层的等温氧化及光谱响应特性

为了监测热障涂层在氧化过程中陶瓷层内部的残余热应力,制备了Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)含量不同的8YSZ/Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层。研究了Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)不同含量下8YSZ/Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层等温氧化过程的失效机理,阐述了陶瓷层内部残余热应力与Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)的发射光谱的峰值波长之间的内在响应机制;同时研究了8YSZ/Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层陶瓷层发射光谱峰值波长偏移量与氧化时间的关系,并拟合了8YSZ/10%Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层等温氧化时间与光谱变化的传感方程。结果表明:1 050℃等温氧化100 h过程中8YSZ/Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层失效主要是陶瓷层内部残余热应力导致,且随氧化时间的增加,陶瓷层内部残余热应力增加,Y3Al5O12:Ce3+的发射光谱的峰值波长向短波方向偏移;8YSZ/10%Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)光敏复合热障涂层发射光谱峰值波长偏移量与氧化时间传感方程为:Δλ=155.785 07·t0.004 15-154.792 58。因此,可以通过发射光谱峰值波长的偏移规律表征氧化过程中陶瓷层内部的残余热应力。

Co颗粒对Stellite12硬质合金层耐蚀性能的影响

采用SEM和EDS对热等静压处理的主泵推力盘Stellite12硬质合金层腐蚀缺陷进行了分析,结果显示腐蚀区域存在过量的Co元素,邻近区域则为均匀的W和Cr的碳化物组织结构。过量Co元素为Stellite12合金粉末制造过程的残留Co,在HIP处理后这些Co元素无法实现与推力盘基体的扩散连接及与Stellite12硬质合金组织的有效结合,因此成为腐蚀缺陷产生的诱发原因。

WC含量对Stellite6激光熔覆涂层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

为提高316L不锈钢耐高速流液态铅铋腐蚀能力,采用激光熔覆方法,通过在Stellite6合金中添加不同比重的WC制备熔覆层,将加工好的试样放进400℃的高温铅铋熔融炉进行500 h高速流实验,相对流速设定为3.23 m/s。使用SEM、XRD、EDS、OM和激光共聚焦显微镜观察了熔覆层腐蚀前后的微观组织和表面形貌,结果表明:随着WC含量增加,熔覆层的硬度值也逐渐增加,当WC添加量在10%时,耐磨性最好,表面粗糙度值最低为33.6μm;不同WC含量的熔覆层均能够有效地提升耐蚀性能,当WC添加量在10%时,渗氧层的深度最小,为2.8μm。

ADC12铝合金表面氮化铝(AlN)涂层的制备及其耐磨性能研究

为了提高ADC12铝合金材料的耐磨性能,利用多功能离子渗氮炉在ADC12铝合金表面进行离子渗氮,制备氮化铝(AlN)涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对表面AlN涂层的相结构与微观形貌进行表征;利用WS-2005涂层附着力自动划痕仪、WTM-2E可控气氛微型摩擦磨损试验仪和3D光学显微镜研究AlN涂层与基体的膜基结合力、摩擦系数、比磨损率和摩擦磨损机理。结果显示:表面AlN涂层的相结构为面心立方,没有发现有Al_(2)O_(3)衍射峰存在。随着渗氮时间的延长和渗氮温度的升高,表面AlN涂层的厚度逐渐增大,膜基结合力先增大再减小,在510℃、4 h时膜基结合力最大,为56.60 N。相对于基体来说,AlN涂层样品在负载1 N、进行摩擦磨损试验10 min后,摩擦系数变小,比磨损率降低,表面AlN涂层厚度越厚,减缓磨损效果越明显。ADC12铝合金表面离子渗氮所得氮化铝(AlN)涂层具有优异的耐磨损性能。

700℃热循环冲击对Stellite12钴基合金组织以及折弯强度的影响

通过对Stellite12钴基合金在700℃下进行热循环冲击试验,结合扫描电镜组织观察、能谱分析、X射线衍射相分析、硬度分析以及弯曲试验,对Stellite12热循环冲击前后的组织、硬度、裂纹出现情况及折弯强度进行研究。研究发现:冲击前后Stellite12钴基合金的组织和硬度并未发生较大变化,WC相的边缘出现同成分的絮状扩散物。随着热冲击次数的增多,材料出现微裂纹且微裂纹起源于边缘,并不断扩展,最终形成裂缝。而材料的折弯强度却在75次热循环冲击后大幅降低,同时统计折弯断面上热冲击过程中出现裂纹的区域所占面积比率发现:随着面积比率的增大折弯强度降低,强度大幅降低的临界面积比率为23%。

超高速激光熔覆Stellite 6涂层的抗汽蚀及冲蚀性能

目的提高水利机械常用ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的抗汽蚀、冲蚀性能。方法采用超高速激光熔覆技术在ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢基体上制备Stellite 6涂层。用X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相。用扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)研究涂层组织结构特征。用HV-1000型显微硬度计测试了涂层的硬度分布。用超声振动汽蚀试验设备研究了涂层抗汽蚀性能。用喷射型冲蚀磨损试验机研究了涂层的抗冲蚀性能。通过SEM分析试样表面的汽蚀、冲蚀形貌。结果STELLITE 6涂层厚度约为400μm,主要由FCC结构的γ-Co枝晶固溶体与Cr_(23)C_(6)共晶碳化物组成。涂层致密程度较高,涂层中Co、Cr的质量分数分别为55.6%、27.6%,完美地继承了粉末的原始成分。Stellite 6涂层的显微硬度为570HV0.1,与不锈钢基体相比提升了2.3倍,热影响区深度仅为70μm。随着超声振动汽蚀试验周期的延长,涂层与不锈钢失重线性增加,冲蚀24 h后涂层的损失量为1.1 mg,不锈钢的损失量为8.0 mg。经过180 s的小角度(30°)冲蚀试验后,Stellite 6涂层的损失量为9.1 mg,不锈钢的损失量为13.5 mg。结论超高速激光熔覆Stellite 6涂层很好地保留了熔覆层粉末的原始成分,涂层组织结构致密、稀释率低、热影响区窄,高硬涂层显著提高了水利机械常用ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的抗汽蚀及冲蚀性能。

基于硬质WC涂层的不同摩擦副间的摩擦磨损特性及损伤机制研究

目的探究硬质WC-12Co涂层与摩擦副间的力学性能、摩擦磨损特性的对应关系。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC-12Co硬质涂层,利用SEM、XRD、EDS等分析涂层的微观形貌、物相组成和元素分布规律等,研究该涂层与不同对偶配副的摩擦学性能及摩擦磨损机理等。结果采用HVOF技术制备的WC-12Co涂层中各元素及物相分布均匀,涂层的显微硬度约为1103.8HV0.3,纳米硬度约为20.47GPa。涂层和不同对偶配副的干摩擦因数均在0.80以上,磨损率在10^(-6)mm^(3/)(N·m)量级,其中与Al_(2)O_(3)对偶球配副时摩擦因数(约0.81)最低,与WC-6Co对偶球配副时摩擦因数(约0.85)最大,在与Al_(2)O_(3)配副时磨损率最大,约为11.09×10^(-6)mm^(3)/(N·m),与GCr15配副时磨损率最小,约为1.60×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。结论硬质WC-12Co涂层致密均匀,其力学性能优异,与不同材质对偶球配副时其磨损机制有所不同,导致摩擦副间的摩擦因数和磨损率略有差异,但其耐磨性均良好,可以根据实际应用工况特点选择不同的摩擦副,以保证硬质碳化钨涂层的安全稳定长效服役。

低碳WC-12Co涂层制备工艺参数优化及熔锌腐蚀性能研究

为优化镀锌沉没辊表面涂层的抗熔锌腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了低碳WC-12Co涂层,并设计了4因素3水平[L9(3^(4))]正交试验对喷涂工艺进行了优化,分别对低碳WC-12Co涂层的相结构、显微组织、孔隙率、结合强度和抗熔锌腐蚀性能进行了测试。结果表明:喷涂工艺参数的变化对涂层的相结构的影响很小,但对涂层的孔隙率影响显著,喷涂工艺参数中各因素对涂层孔隙率的影响按从大到小排列顺序为:煤油流量>喷涂距离>送粉率>氧气流量。获得最低孔隙率WC-12Co涂层喷涂工艺参数如下:煤油流量为26.5 L/h,氧气流量为55.2 m^(3)/h,送粉率为60 g/min,喷涂距离为326 mm,在这一参数下制备的高致密度的低碳WC-12Co涂层对熔融的锌液能起到很好的隔离作用,适合用于镀锌沉没辊的表面防护。