激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层的显微组织与性能

应用激光熔覆技术在45钢表面熔覆了TiCp增强Ni基合金复合涂层,通过SEM、TEM分析以及磨损试验,研究了复合涂层的组织及摩擦学特性。研究结果表明,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出;在凝固应力作用下,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在孪晶和位错。熔覆层与基体形成交互扩散区,在该区中发现(Fe,Cr)23C6碳化物,同时还存在大量的α和γ微晶。涂层局部区域存在Ni-Si-B-RE非晶物相。稀土氧化物不能显著地提高复合涂层显微硬度,但能明显地减小复合涂层的摩擦因数,显著提高涂层的耐磨性。TiC质量分数为50％时,熔覆层具有最佳耐磨性。

TC4钛合金表面超音速火焰喷涂防护涂层及其摩擦学性能研究

目的改善钛合金零部件之间因相对滑动造成的磨损,提升钛合金零部件的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在TC4钛合金表面上制备Cr_(3)C_(2)-NiCr、Ni50和NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等分析涂层的显微结构及力学性能,采用多功能摩擦磨损试验机及白光共焦三维形貌仪测试和分析不同涂层与TC4钛合金在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果Ni50和NiCr涂层的硬度分别为680HV0.3和438HV0.3,低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层硬度1120HV0.3。在高载荷作用下,由于Ni50和NiCr涂层的硬度较低,导致其颗粒界面出现裂纹,断裂韧性测试表现低于Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层。3种涂层的摩擦系数及波动均大于TC4钛合金基材。Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层对TC4的切削和NiCr涂层对TC4的黏着导致了TC4对磨副的严重磨损。中等硬度的Ni50涂层对TC4的切削和黏着作用分别弱于Cr_(3)C_(2)-NiCr和NiCr涂层,TC4对磨副的磨损损失最低。结论采用超音速火焰喷涂技术制备Ni50涂层可以降低TC4钛合金基体和摩擦副的黏着磨损损失,本研究为钛合金表面耐磨涂层的设计和提高钛合金零部件间的摩擦性能提供了一种可行的方案。

高速激光熔覆Ni基合金涂层对球墨铸铁表面改性的研究

为提高球墨铸铁的表面性能,采用高速激光熔覆技术在其表面制备了Ni基合金涂层。分析了该涂层的物相、表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。结果表明:Ni基合金涂层主要由γ-Ni、Cr23C6、Ni2Si及Ni3B相组成。涂层表面平均硬度约为球墨铸铁的1.58倍,磨损量相较于基体磨损量减少65.7%;涂层以磨粒磨损为主并带有少量的剥落坑,基体主要为黏着磨损。Ni基涂层的自腐蚀电位Ecorr比基体的提高187.1 m V,同频时阻抗值大于基体的,其耐蚀性优于球墨铸铁的耐蚀性。

重熔处理对火焰喷涂Ni55A合金涂层组织和性能的影响

采用火焰喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ni55A合金涂层,对涂层分别进行火焰重熔和真空重熔处理,分析了重熔处理对涂层微观形貌、硬度分布和孔隙率的影响。结果表明:火焰重熔和真空重熔可将火焰喷涂涂层的孔隙率从4.2%分别降低到0.34%和0.86%,并将基体与涂层界面处的结合状态由机械结合变为冶金结合;与火焰重熔相比,真空重熔后涂层与基体界面处的扩散层厚度更大,组织更粗大,孔隙形状更加不规则;火焰重熔和真空重熔后涂层的平均硬度分别提高了60,15 HV,火焰重熔后涂层的硬度较高且硬度波动较小。

等离子喷涂NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层的制备及其高温摩擦行为研究

采用等离子喷涂制备了NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层,并对涂层在600℃下的摩擦学行为进行了研究.结果表明:通过共混球磨、粘接团聚的方法,可制备出微米级且具有较好团聚形貌的V_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)复合粉体,能够作为Ni基复合涂层的等离子喷涂喂料.复合涂层在600℃的平均摩擦系数为0.33,且得益于良好高温自润滑性能、以及添加Cr_(2)O_(3)能够缓解V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)对涂层硬度的不利作用,因而复合涂层磨损率(3.84×10^(-4)mm^(3)/N·m)约为纯NiCrAlY涂层的一半.在高温摩擦下,复合涂层磨痕内生成以BiVO4为主的多元氧化物摩擦化学产物,并表现出易剪切滑移特征,这是复合涂层良好高温自润滑性的主要原因.

TC21钛合金表面激光熔覆Ni/Al-Cu涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在TC21钛合金表面制备Cu含量为0、4、8at%的Ni/Al熔覆层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及材料表面性能综合测试仪。研究了Cu元素对Ni/Al熔覆层微观组织和性能的影响。结果表明:当Cu元素含量为0at%时,熔覆层物相主要由TiNi、Ti_(2)Ni、TiAl、AlNi_(2)Ti组成,熔覆层显微组织存在孔洞。随Cu元素的加入,Cu原子取代了TiNi晶体结构中的Ni原子,形成了新的三元相TiNi_(0.8)Cu^(0.2),熔覆层组织致密。当Cu元素含量为4at%时,熔覆层有最高的显微硬度和耐磨性,硬度约为基体的2.3倍,耐磨性为基体的4.1倍。磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。

超音速火焰喷涂WC-CrC-9Ni硬质合金涂层微观组织及摩擦磨损性能研究

WC-CrC-9Ni硬质合金复合涂层具有抗磨损、抗腐蚀等优点。文章采用超音速火焰喷涂工艺在304不锈钢基材表面制备了WC-CrC-9Ni涂层,并研究了涂层的摩擦磨损性能及机制。研究结果表明:304不锈钢基材摩擦系数在0.35~0.70之间变化,磨痕轮廓深度约为85~100μm,平均磨损量约为3.5×10^(-5)mm^(3)/N·m;WC-CrC-9Ni涂层的摩擦系数相对平稳一些,在0.3上下波动,其磨痕轮廓深度为7~12μm,平均磨损量约为0.19×10^(-5)mm^(3)/N·m,各项参数均明显优于304不锈钢基材,因而该型涂层可大幅提升304不锈钢基材的耐磨损性能。

高频感应熔覆WC增强Ni60合金涂层性能研究

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的WC增强Ni60A合金复合涂层。利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构，并进行了耐磨性试验。结果表明，复合涂层中主要由WC、W2C、Cr7C3、Cr23C6、Cr2B、Ni2B、Ni3Si及Ni3Fe等相组成，并与基体实现了冶金结合。在相同试验条件下，涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高，加入WC涂层的相对耐磨性为Ni60A涂层的2～6倍，当WC加入量为50％时涂层的耐磨性最好，为Ni60A涂层的6．5倍。涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落。

宽带激光熔覆WC_P/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性

研究了铸造WCP/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性。结果表明,梯度复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,涂层内有γ-Ni枝晶组织,γ-Ni+M23C6共晶组织以及凝固结晶析出的M6C、M23C6、M7C3等块状或条状组织;随着铸造WCP体积分数的增加,复合涂层摩擦系数减小,耐磨性增加。19-4试样的耐磨性最高值为4.61,是基材的3倍以上。梯度涂层的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损的复合作用。

NiCrAlY涂层/Ni基单晶高温合金的元素扩散及界面特性

采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层,研究了真空热处理及高温氧化过程中,NiCrAlY涂层/Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为。结果表明,原始涂层成分分布比较均匀,各元素分布在涂层/基体界面呈陡然变化。真空热处理时,涂层与基体间发生互扩散,NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化:涂层/基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层);出现g-Ni3Al 和a-Cr两新相,导致涂层局部区域富Cr。1 000℃氧化200h后,涂层/基体界面区的互扩散层增厚,并且在其下的基体中出现扩散影响层。Ta在涂层中扩散时,置换了部分g-Ni3Al相中的Al,导致g相的晶格常数a0增大。

Ni_3Al基合金IC6及MCrAlY包覆涂层的抗腐蚀性能

采用离子电弧镀的方法在Ni3 Al基合金IC6上涂覆了NiCrAlY ,NiCoCrAlY及NiCoCrAlYHf 3种MCrAlX涂层 ,测试了IC6合金及其涂层 90 0℃时的抗热腐蚀性能。利用电子探针、SEM、X射线等手段观察了腐蚀试样的微观结构 ,分析了腐蚀产物的组成 ,探讨了IC6合金及其涂层的腐蚀机理。结果表明 :3种涂层均使IC6合金的抗热腐蚀性能有明显改善 ,NiCoCrAlYHf涂层的效果最为显著 ,表面氧化膜的酸性溶解是造成热腐蚀的主要原因。

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层(英文)

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W/C/Ni元素混合粉末送入熔池,利用激光熔池中热力学和动力学条件,在优化材料成分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒,形成以WC/Ni为主的复合涂层.熔覆层中含有WC,CW3,α-W2C,W2C,Fe6W6C,FeW3C,W3O,C等相.添加2wt%的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸,颗粒平均尺寸为4～6μm,硬度值为85HRA左右.激光合成制备的WC/Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性,但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7.9倍.激光直接合成硬质合金涂层的成本低,可在零件的任何部位原位合成,形状尺寸不受限制.

Ni-Al涂层对Ti-22Al-26Nb合金抗氧化性能的影响

采用爆炸喷涂技术在Ti-22Al-26Nb(原子分数, ％)基体上制备了Ni-68.5Al(原子分数, ％)合金涂层,涂层在 退火后与基体结合良好.XRD分析表明,退火后涂层主要由β-NiAl以及少量Al3Ti和Al3Nb组成.研究了Ni-Al涂层 对Ti-22Al-26Nb合金在800℃静态空气中氧化性能的影响. Ti-22Al-26Nb合金氧化后主要生成了疏桧多孔的TiO2, 其抗高温氧化性能很差.施加Ni-Al涂层后,高温下生成了一层致密的Al2O3,氧化动力学曲线满足抛物线规律,抗氯化性能 显著提高.

钛合金TC4激光熔覆NiCrBSi+Ni/MoS_2涂层组织和摩擦磨损性能

以Ni60+Ni/MoS2混合粉末为熔覆材料,采用Nd:YAG激光器在TC4合金表面进行了激光熔覆试验,利用OM、SEM、EDS、XRD等分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中MoS2发生了分解,分解出的S与Cr反应形成了CrxSy不定比化合物,Ni60合金中的C与基材表层熔化的Ti反应形成了TiC。反应形成的CrxSy化合物呈近球状颗粒形态,TiC呈树枝晶形态,二者均匀地分布在熔覆层中。由于TiC的硬质强化作用和CrxSy的润滑作用,激光熔覆层不仅具有较高耐磨性能,而且具有低而平稳的摩擦系数。

TA2钛合金表面激光熔覆Ni60涂层的研究

在TA2钛合金表面预置Ni60合金粉末,利用CO2激光器进行激光熔覆,获得了良好的冶金涂层。采用SEM、EDS及显微硬度计,研究了涂层的成分分布和组织结构及硬度分布。结果表明,Ni60涂层组织由NiTi2/NiTi/Ni3Ti金属间化合物以及Ti5Si3、CrB等增强相组成;涂层与基材之间存在厚约20μm的过渡区;涂层硬度分布均匀,比基体提高4倍左右,其强化形式主要是第二相强化。

高频感应熔覆Ni60合金粉末涂层的研究

研究了用 3种方法制备的Ni60合金粉末涂层的显微组织和腐蚀特性 ,其中用第 1种冷涂法制备预涂层 ,再经高频感应熔覆的方法比用第 2种氧 乙炔喷涂法制备预涂层 ,然后用高频感应熔覆的方法经济实用。这两种方法所制备的涂层性能接近 ,组织均匀细致 ,有丰富的增强耐磨性的硬质相 ,显微结构和抗腐蚀性明显优于第 3种用氧 乙炔喷焊制备的涂层。总之 ,冷预涂加高频熔覆法优于氧 乙炔预涂加高频熔覆法 ,高频感应熔覆法优于氧 乙炔喷焊法。

激光熔覆TiC_p/Ni基合金复合涂层中TiC_p的行为

通过激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层微观组织的研究表明，TiC颗粒在熔覆过程中表面发生部分溶解．当凝固时，溶解的部分TiC在残留TiC颗粒上重新外延生长析出，并与基体合金元素产生附加合金化；同时，TiC颗粒成为从激光熔体凝固各相优先形核的基底；TiC颗粒与凝固前沿间的相互作用控制其微观分布．

Ni_3Al基合金IC6的防护涂层研究

采用离子电弧镀的方法在Ni3Al基合金IC6上制备了NiCrAlY、NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf三种不同成分的MCrAlX包覆涂层,观察了涂层的微观组织,测试了带涂层试样的拉伸和高温持久等主要力学性能以及抗氧化和抗腐蚀性能。实验结果表明:涂层与合金基体的结合良好,各涂层均由γ′,γ,β和α Cr组成。扩散处理后,基体材料与涂层发生了元素的互扩散。NiCrAlY、NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层对IC6合金的高温抗氧化性能和高温抗热腐蚀性能均有明显改善,NiCoCrAlYHf涂层在改善腐蚀性能方面效果更显著,NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层对合金的力学性能影响不大,而高Cr含量的NiCrAlY由于在高温下对IC6合金的持久性能影响较大,不适用于IC6合金。本研究条件下的NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层能对IC6合金起到很好的防护作用。

室温大气环境下K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层的磨损特性

研究K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层在室温大气环境下的磨损特性。结果表明:K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层的磨损受磨损亚表层疲劳脱层和磨损表面环境脆性的共同作用,致使其磨损率高于纯Ni的。在磨损过程中,环境脆性逐渐作用于磨损表面,磨损表面的裂纹源在γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面形核,裂纹既沿着γ/γ′面以及碳化物与合金基体界面扩展,又进入γ′晶粒,呈现沿晶和穿晶混合状。