表面等离子渗氮对TiAlN涂层TiCN基金属陶瓷性能的影响

针对TiCN基金属陶瓷,调节不同N_(2)/Ar流量比对其进行等离子渗氮,并在渗氮样品表面沉积TiAlN涂层。采用GIXRD、EDS、SEM、HR-TEM、划痕测试、纳米压痕测试和光学图像测试仪等研究了渗氮过程N_(2)/Ar流量比对涂层组织结构、膜基界面状态、力学性能和涂层金属陶瓷刀片切削性能的影响。结果表明,随着N_(2)/Ar流量比的提高,TiAlN涂层晶粒逐渐细化,涂层厚度不断降低,基体表面仍有黏结相残留,进而影响表面涂层的生长和性能。当N_(2)/Ar流量比为1时,膜基界面处存在硬质相生长区和富黏结相生长区两种涂层生长区域,涂层在硬质相表面为共格外延生长,富黏结相区域存在原子排列紊乱的过渡区,涂层为半共格外延生长;涂层(200)晶面取向最强,织构系数为1.91;涂层硬模比(H/E)最高,为0.094。当N_(2)/Ar流量比为2时,TiAlN涂层的硬度和弹性模量均最高,分别为34.15GPa和416.64GPa。在切削加工过程中,切削接触区域主要发生磨粒磨损和粘着磨损。当N_(2)/Ar流量比为1时,涂层TiCN基金属陶瓷刀片切削性能最佳。

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

反应等离子喷涂Fe-Ti-C复合粉末制备金属陶瓷涂层的组织形成机理

以蔗糖为碳的前驱体、TiFe粉为原料制备Fe-Ti-C系反应热喷涂复合粉末,通过等离子喷涂沉积TiC/Fe金属陶瓷涂层,利用"淬熄试验"研究涂层组织形成机理。采用XRD和SEM分析喷涂粉末、涂层以及淬熄粒子的组织结构。结果表明:每个复合粉末团粒构成独立的反应单元,在喷涂飞行过程中首先出现Ti-Fe液相,然后整个团粒发生球化;熔化的团粒内部生成大量细小TiC颗粒,表层有少量TiC聚集,与基板碰撞后形成复合强化片层与TiC聚集片层交替叠加的涂层结构;随飞行距离增大,团粒外部TiC聚集层增厚,内部TiC颗粒减少,碰撞扁平化程度降低;最终涂层由TiC和Fe两相组成,大量亚微米级TiC颗粒呈内晶型均匀分布于Fe基体中。

反应火焰喷涂TiC/Fe金属陶瓷复合涂层的组织结构

采用钛铁矿粉、石墨粉和铁粉为主要原料,利用反应火焰喷涂技术成功制备了TiC/Fe金属陶瓷复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等手段,研究了涂层的显微组织结构.结果表明,反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层主要由TiC和Fe两相组成.涂层具有多层多相的结构,即由TiC含量不同的片层交替叠加而成;在富TiC片层中,大量的、比较细小的(粒度小于0.5μm)、大致呈球形的TiC颗粒弥散分布在Fe基体上.这种显微组织结构有利于改善金属陶瓷涂层的耐磨性能.

激光熔覆原位合成Fe基TiC金属陶瓷涂层室温干滑动摩擦磨损性能

采用CO2横流激光器在Q235钢表面熔覆制备了原位合成Fe基TiC金属陶瓷复合涂层;对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,Fe基TiC金属陶瓷增强熔覆层组织致密,无缺陷,TiC粒子同基体之间结合良好。熔覆层室温下以区域选择性粘着磨损和显微切削为主,干摩擦磨损性能优良。

激光熔覆Fe基TiB_2+TiC金属陶瓷层的组织及摩擦磨损性能

目前,对激光熔覆原位自生金属陶瓷层增强相的形成机制及磨损机理的研究尚不系统。自配合金粉末,采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了原位自生的TiB2+TiC/Fe金属陶瓷层。对熔覆层进行了XRD分析、显微组织观察及室温干滑动摩擦磨损试验。结果表明:Fe基TiB2+TiC金属陶瓷增强熔覆层组织细小、致密,高硬度的亚微米TiB2和TiC金属陶瓷颗粒均匀弥散分布在α-Fe等轴枝晶基体上,熔覆层与基体冶金结合优良;室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和滑擦,耐摩擦磨损性能优良。

熔覆电流对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

采用反应氮弧熔覆技术,利用TXⅡ500氩弧焊机,以纯度99.999%的氮气作为保护气体和反应气体,在预涂钛粉和石墨粉的Q235B试件表面上制备了TiCN颗粒增强复合涂层。对熔覆电流分别在200,220,240A下形成的熔覆涂层进行了研究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和往复式摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、相成分和耐磨性进行了测试。结果表明:TiCN涂层与基体呈冶金结合,熔覆电流为200A时涂层的组织致密、连续、均匀,涂层的耐磨性能达到最优。

氮气流量对反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层组织和性能的影响

利用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235试件基体上制备了厚度为2mm的TiCN/Fe金属陶瓷涂层。利用KYKY-2800B型扫描电镜、D/max-RA型X射线衍射仪、HSR-2M型往复式摩擦磨损试验机和MH-6型显微硬度计等分析了不同氮气流量对涂层显微组织、物相组成、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:氮气流量为20L/min时熔覆层的显微组织成型良好,TiCN增强相颗粒连续均匀的分布在枝晶上或枝晶之间,涂层最大显微硬度为HV0.51610,约为基体硬度的4倍左右,涂层摩擦性能优异。

基于SHS技术制备铸造钢基TiC-Fe梯度复合涂层及其界面结构

基于自蔓延高温合成(SHS)技术,在碳钢的铸造过程中,同步合成了厚10mm的TiC-Fe金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)确定了合成涂层的相组成,并分别用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了涂层的显微组织及其与钢基体的界面结构。实验结果表明,合成的涂层除表面2mm的区域外,其它部分均具有较致密的结构。而且,涂层中原位合成的TiC颗粒的数量和尺寸均沿涂层的厚度方向逐渐递减,直至与钢基体实现梯度复合。初步认为,浇铸的钢液向Ti-C-Fe预制块中的渗透以及预制块中Fe粉的熔化对上述梯度复合涂层的形成起到了积极的作用。