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.

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

窄孔内壁激光金属沉积Stellite6合金耐磨层组织及性能研究

为解决窄孔内壁堆焊的可达性差和提高304L不锈钢的耐磨性能,采用激光金属沉积的方式在深30 mm、直径14 mm的304L窄孔内壁制备了一层约2.5 mm厚、致密度为99.9981%、无裂纹、未熔合等缺陷的stellite6耐磨层。通过微纳CT、XRD、金相、硬度测试和摩擦磨损试验等方法,系统研究了耐磨层的组织、相组成、硬度分布和耐磨性能。结果表明,Stellite6耐磨层致密无缺陷,其显微组织从底部到顶部依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。相组成主要为γ-Co、M_(23)C_(6)、CoCx及(Cr,Fe)_(7)C_(3)等。熔合线附近各种元素均匀分布,未出现明显聚集。耐磨层的显微硬度平均值是基体304L的2.38倍,且窄孔不同高度位置的显微硬度值相对稳定。耐磨层的磨损率较304L基体降低了29.3%,显示出优异的耐磨性能。该研究为大深宽比内孔壁激光金属沉积耐磨层在核电、能源动力等行业的应用提供了依据。

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。

铸铁等离子喷焊Stellite6钴基合金涂层的组织与性能

以Stellite6钴基合金粉末为原料,采用等离子喷焊技术,选择合适的工艺参数,在HT250基体上制备具有冶金结合的耐磨、耐热合金涂层.借助于OM、SEM、XRD观察分析涂层的组织,利用显微硬度计测试涂层的显微硬度分布,在磨损试验机上通过环-块磨损试验评估涂层的耐磨性能.结果表明:等离子喷焊涂层组织均匀细小,主要由γ—Co、(Cr,Fe)7C3相组成;涂层的显微硬度可达590～680HV0.5;在室温干滑动磨损条件下,基体试样的失重量约为涂层的5.5倍,表明涂层的耐滑动磨损性能明显提高.

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。

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。

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。

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。

Stellite6/WC复合涂层微观组织和性能研究

采用激光熔覆技术在Q960钢板表面熔覆Stelllite6耐腐蚀涂层,为提高涂层的耐磨性能,分别向涂层中加入质量分数为15%、20%、30%、35%和40%的WC粉末。并采用金相显微镜、XRD、显微维氏硬度计和电化学工作站对复合涂层的微观组织形貌、物相、显微硬度和电化学性能进行测试分析。研究结果表明:随WC含量增加,复合涂层生成钴碳复杂相,并出现少量气孔和裂纹,涂层耐磨性能明显提高,与之相反,复合涂层的耐腐蚀性能不断恶化。综合分析涂层的耐磨和耐腐蚀性能,加入30%WC的涂层综合性能最佳。

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。

316L不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金组织及其耐液态铅铋腐蚀性能

为提高316L不锈钢耐高温液态铅铋的腐蚀能力,通过使用同轴送粉的激光熔覆方式,在316L不锈钢表面制备一层Stellite6合金涂层,将其放入400℃的高温液态铅铋中进行500 h高速流腐蚀试验,其中相对流速设置为2.56 m/s。分析涂层的微观组织、物相组成、元素分布、显微硬度值等的变化规律,以及该涂层耐液态铅铋的腐蚀性能。涂层组织由等轴晶、树枝晶、胞状晶及平面晶组成,搭接区晶粒沿不同方向长大;涂层主要有γ-Co、CoCx、(Cr,Fe)7C3及M23C6等物相;各组分元素在涂层表面均匀分布,Co、Cr与Fe等元素在基体316L与涂层之间发生明显扩散;Stellite6涂层的硬度平均值为基体材料316L的2.3倍,且最高达到556.8HV。在进行高温液态铅铋高速流腐蚀后,316L不锈钢表面生成了大面积且连续的氧化物,存在大量微型腐蚀坑,Stellite6涂层表面仅存在少量氧化物,未发现明显的腐蚀坑,较好地维持了原貌;Stellite6涂层表面粗糙度值为1.0μm,而316L经腐蚀后的表面粗糙度为2.4μm。Stellite6合金涂层能够有效地提高316L不锈钢基体在高温液态铅铋合金中的耐腐蚀性能。

热处理制度对Ni_(3)Al和Stellite6堆焊层组织及性能的影响

司太立合金因其优异的高温耐磨性和抗氧化性,在核泵、阀门、汽轮机等产品中得到广泛应用,但该合金属于战略资源,价格昂贵,且易活化成强辐射元素。采用自主研制的Ni_(3)Al堆焊焊丝,与常用的Stellite6粉末进行焊接工艺性及性能对比,尤其针对650℃×4 h和870℃×4 h两种常用的热处理制度,研究两种堆焊层所发生的组织及性能变化。在304奥氏体不锈钢基材表面进行堆焊时,Ni_(3)Al焊丝和Stellite6粉末均具有良好的焊接工艺性。Ni_(3)Al堆焊层硬度高于Stellite6合金。随着热处理温度由650℃提高到870℃,Ni_(3)Al堆焊层的硬度呈下降趋势,而Stellite6的硬度呈上升趋势。经870℃×4 h热处理后,Ni_(3)Al堆焊层的硬度依然比Stellite 6堆焊层的硬度高68 HV2,对于该材料后续工程应用具有很好的参考价值。

17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6涂层组织及耐水蚀性能

为提高17-4PH不锈钢的耐水蚀性能,利用激光熔覆方法在其表面制备了Stelite6合金涂层。研究了涂层的微观组织形貌、相组成以及元素扩散行为,分析了涂层的硬度分布和耐水蚀性能。结果表明,Stellite6涂层微观组织由平面晶、胞状和柱状晶、树枝晶以及等轴晶组成,物相组成包括面心立方(FCC)结构的γ-Co固溶体和M_(23)C_6、Cr_7C_3、CoC_x等,Fe、Co元素在基体和涂层间的扩散明显。Stellite6涂层的最高硬度为561HV,平均硬度约为基材的1.4倍。多道多层熔覆时,搭接区存在软化现象,横向硬度分布出现周期性波动。在压力为80 Mpa、温度为80℃、水流冲蚀时间为30h的条件下,基材表面发生了严重的材料破坏,而Stellite6涂层表面基本保留了初始形貌,涂层的耐水蚀性能相比基材的有了显著提高。

B_(4)C添加量对42CrMo钢表面Stellite6+B_(4)C激光熔覆层形貌与性能的影响

针对采煤机截齿表面改性问题,利用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏显微硬度计、多功能摩擦磨损试验机和电化学工作站研究了不同B_(4)C添加量(3%、5%、7%)对42CrMo钢表面激光熔覆Stellite6+B_(4)C熔覆层截面形貌、显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明:当B_(4)C添加量为3%和5%时,熔覆层截面形貌较好,当B_(4)C添加量为7%时,熔覆层表面出现较多缺陷。随着B_(4)C添加量的提升,熔覆层显微硬度从781.04 HV提升到1044.72 HV,平均摩擦因数下降,磨损量先减小后增大。当B_(4)C添加量为7%时,熔覆层平均摩擦因数为0.42,但由于其成形质量较差,导致其磨损量较高,为1.9 mg,当B_(4)C添加量为5%时,熔覆层磨损量最小,为0.6 mg。熔覆层的耐腐蚀性随B_(4)C添加量的增加先增强后降低,当B_(4)C添加量为5%时,熔覆层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,电荷转移电阻R_(ct)最大,熔覆层的耐腐蚀性最好。

等离子堆焊Stellite6合金高温耐磨性能研究

为了提高轴承用304H不锈钢耐磨性,采用等离子堆焊在不锈钢表面制备Stellite6合金堆焊层,研究了堆焊层微观组织及高温耐磨性能,分析了不同温度对耐磨性能的影响。结果表明,堆焊层与基体结合良好,Stellite6合金堆焊层以柱状晶为主,熔合区为平面晶区。堆焊层主要由γ-Co固溶体和Cr、Ni、W及C元素形成的M7C3型复合碳化物以及WC组成。从基体到堆焊层硬度值不断增加,距熔合线0.2 mm后堆焊层硬度进入稳定区,硬度值(HV)高于460。在250、350、450和500℃与Stellite21堆焊层对磨时,Stellite6堆焊层摩擦因数与磨损质量损失随着磨损温度的增加而增加,摩擦面粗糙度在3.9~8.6μm之内。堆焊层高温磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损以及氧化磨损,且随温度升高,磨损程度加剧,但磨损机制没有明显改变。

激光熔覆Stellite6涂层工艺优化及组织性能研究

采用激光同轴送粉技术制备Stellite6钴基熔覆层,通过正交试验、单层单道、单层多道和多层多道工艺试验优化激光熔覆工艺参数。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪表征了熔覆层显微组织结构,同时分析了微观硬度和耐摩擦磨损性能。结果表明,以熔覆层稀释率、成形系数和显微硬度为优化目标参数,可有效筛选激光熔覆Stellite6涂层制备工艺。所制备Stellite6涂层组织均匀,熔合线附近为平面晶,涂层中部区域为树枝晶,顶部区域为等轴晶。熔覆层物相由fcc-Co、(Co,W)_(3)C与Cr_(23)C_(6)等组成,平均硬度为457 HV。熔覆层耐摩擦磨损性能优于316L不锈钢基体,其主要磨损机制为磨粒磨损。

Ti-6Al-4V表面激光熔覆Ti/Stellite6复合涂层的组织与性能

为提高钛合金的耐磨性能,本课题组设计了一种Stellite6和Ti粉的复合合金粉末20%Stellite6+80%Ti,并通过预热和保温处理,在Ti-6Al-4V(TC4)基材上激光熔覆了与基材结合良好的熔覆层,然后对熔覆层的物相、显微组织、元素分布、晶粒尺寸、硬度和耐磨性进行了研究。结果表明:熔覆层中的主要物相为β-Ti和CrTi固溶体,晶粒细小;在保温冷却过程中发生了相分离(β→β′+β);Co、Cr、W等原子的固溶强化、细小晶粒的细晶强化、第二相β′的弥散强化,使得熔覆层的硬度比基材提高了80 HV左右,磨损量减少了38%。

亚微米TiC/B_4C颗粒对激光熔覆Stellite涂层组织及性能影响

通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B_4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co与Cr_7C_3相组成。随着Ti/B_4C的添加,涂层原位合成了TiC亚微米颗粒相。残存的B_4C作为异质形核点,形成了亚微米结构TiC/B_4C强化相,且颗粒尺寸逐渐减小。TiC/B_4C颗粒对涂层晶粒有细化作用。涂层显微硬度随着添加Ti/B_4C的质量分数的增加逐渐增大,最高为624 HV。涂层耐磨性能随添加的Ti/B_4C质量分数的增加逐渐增强。