纳米WC颗粒增强高铬铁基粉末冶金材料的制备

通过高能球磨结合热压烧结技术制备由纳米WC颗粒增强的高性能粉末冶金高铬铁基复合材料。采用XRD、DSC、SEM等测试方法分析球磨粉末颗粒的成分及形貌,研究不同热压烧结温度对高铬铁基复合材料的密度、显微组织和硬度的影响。结果表明:经40 h球磨后的粉末颗粒大小均匀且呈近等轴状,直径约为5μm;当热压烧结温度高于1 000℃时,可以原位合成得到M7C3型碳化物;烧结样品的密度和硬度随烧结温度的升高呈先增后减的变化趋势;球磨40 h的粉末在50 MPa的压力下、1 000℃烧结30 min后,致密度达到99.6%,硬度和抗弯强度则分别达47.7 HRC和1952 MPa。

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。

原位生长VC-WC-W_2C增强镍基激光熔覆层的耐蚀性研究

利用激光熔覆法在45#钢基材表面制备原位生长VC-WC-W2C颗粒强化镍基熔覆层,并采用静态浸泡法研究该熔覆层在10%H2SO4溶液中的腐蚀性。结果表明:不同V2O5+WO3+C含量的镍基熔覆层在10%H2SO4溶液中均表现出较好的耐蚀性,其中25%(V2O5+WO3+C)镍基熔覆层的耐蚀性最强,约为纯Ni60熔覆层的3倍。

WC增强Fe基复合材料的组织与性能研究

以EXD602和EXDNi105两种Fe基预合金粉和WC粉为原料,采用热压烧结法制备WC增强Fe基复合材料,研究不同WC含量及基体合金对复合材料组织与性能的影响。结果表明:在硬度、致密度和耐磨性方面,WCEXD602试样明显高于WC-EXDNi105试样。随着WC含量的增加,WC-EXD602和WC-EXDNi105复合材料的硬度及致密度均先增大后减小,磨损量则先减小后增大;当WC含量为30%时,峰值硬度分别为HRA64.8和HRA48.6,孔隙率最低;当WC含量为45%时,复合材料的磨损量最低。在整个磨损过程中,WC与基体合金交替磨擦,磨损机制主要以磨粒磨损为主。WC-EXD602和WC-EXDNi105试样的腐蚀极化曲线均未出现明显的钝化现象,按耐蚀能力大小排序为15WC-EXD602>15WC-EXDNi105>75WC-EXDNi105>75WC-EXD602。在3.5%NaCl溶液中,材料耐蚀性能随WC含量的增加而降低。

AlSi7Mg铝合金表面激光熔覆WC增强镍基合金熔覆层的组织与性能

在AlSi7Mg铝合金表面制备单道和多道WC增强镍基合金激光熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成、稀释率和显微硬度。结果表明:当激光扫描速度由3.3 mm·s^(-1)增至6.0 mm·s^(-1)时,单道激光熔覆层中的气孔和裂纹变少;在扫描速度4.6 mm·s^(-1)、光斑直径1.0 mm、搭接率20%条件下,多道熔覆层中WC颗粒主要分布在熔覆区与过渡区界面处,裂纹和气孔分别位于搭接处和熔覆层底部;第1道熔覆层及最后1道(第5道)熔覆层的稀释率比第2~4道的高约10%;WC增强镍基合金熔覆层中生成了AlNi、Al_(3) Ni、M_(7)C_(3)、M_(23)C_(3)等析出相,其平均稀释率约45%,显微硬度约1100 HV。

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。

CeO_(2)加入含量对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织与性能的影响

以镍包碳化钨粉和CeO_(2)粉的混合粉为原料,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备WC增强镍基合金涂层,研究原料中CeO_(2)质量分数(0-2.0%)对涂层物相组成、显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:添加CeO_(2)后涂层的物相由γ-(Ni, Fe)固溶体、Ni3Fe、WC、Cr23C6、M7C3(M=Fe、Cr)以及少量的CeNi3组成;涂层与基体间形成了良好的冶金结合;当CeO_(2)的质量分数为1.0%时,组织致密均匀,细化效果最明显;随着CeO_(2)含量的增加,涂层的硬度呈先升高再下降的趋势,摩擦因数和磨损量呈先降低后增加的趋势;添加质量分数1.0%CeO_(2)涂层的平均硬度最高,为956.0 HV,比未添加CeO_(2)的提高了29%,平均摩擦因数和平均磨损体积最小,分别为0.383,11.25×10^(-3) mm^(3),与未添加CeO_(2)的分别降低了27%和20%,涂层的耐磨性能最好,磨损机制为轻微的磨粒磨损。

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。

WC增强铁基合金粉芯热丝等离子弧熔覆层的制备及其组织和性能

采用电阻热与等离子弧双热源同步加热WC增强铁基合金粉芯丝材的方法制备WC增强铁基合金熔覆层,研究了不同热丝电流(0,40,50,60,70 A)下熔覆层的宏观形貌、显微组织和性能,获得了合适的热丝电流。结果表明:当热丝电流为50 A时,熔覆层的成形质量较好,稀释率最低,为51.77%;随着热丝电流的增大,熔覆层的平均晶粒尺寸先减小后增大,碳化物含量先增多后减少,当热丝电流为50 A时,组织以细小的奥氏体胞状晶为主,晶粒平均尺寸较小,为9.45μm,并且碳化物含量最多;随着热丝电流的增加,熔覆层的平均硬度先升高后降低,磨损率和摩擦因数均先减小后增大,当热丝电流为50 A时,平均硬度最高,为403.1 HV,摩擦因数和磨损率均最小,分别为0.52和4.53×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)。

不同条件下颗粒增强基合金WC/Fe-C的摩擦磨损性能研究

采用销盘式高速摩擦磨损试验机,JSM5600LV型扫描电子显微镜和EDAX型能谱分析仪研究了颗粒增强基合金WC在不同摩擦磨损条件下的磨损规律。实验结果表明在一定载荷作用下,随着摩擦速度的提高,该合金的耐磨性降低,磨损率升高;在低速下复合材料的主要磨损形式为犁沟切削,速度提高到60m/s～80m/s时复合材料的磨损形式主要为氧化磨损,摩擦速度高于80m/s后复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损和粘着磨损;在一定摩擦速度下,载荷增加,复合材料的耐磨性降低,磨损率升高。

连接金具用Q235钢表面激光合金化耐磨耐蚀涂层的组织及性能研究

目的解决电网连接金具存在的硬度低、耐磨性差、易腐蚀失效等问题。方法采用激光合金化工艺在常见连接金具材料Q235钢表面制备均匀致密的K500涂层和K500+WC复合涂层,研究涂层的物相组成、微观组织、WC颗粒的溶解析出行为,并对其耐磨性能和耐蚀性能进行分析。结果K500涂层由γ-(Fe,Ni,Cu)单相固溶体组成,其组织结构从底部到顶部经历了从平面晶向柱状晶、枝晶,最后到顶部等轴晶的转变。K500+WC涂层主要由γ相固溶体、WC、W2C组成,在熔池中WC颗粒边缘溶解,形成了几微米的元素扩散区域,该区域内析出枝晶状、块状碳化物,熔池底部富Fe元素区域还析出了鱼骨状Fe3W3C碳化物。K500涂层和K500+WC涂层的平均显微硬度分别为244.73HV0.2、355.27HV0.2,磨损率分别比基材降低了41.48%、85.39%,耐磨性能显著提升,这得益于γ相的固溶强化及碳化物的弥散强化效应。结论K500涂层中的Ni、Cu等元素在腐蚀初期会形成致密的氧化膜,将涂层与腐蚀性介质隔离,有效降低了腐蚀速率。加入WC颗粒后,耐蚀性良好的γ相含量降低,涂层内部微界面增多、腐蚀通道增加,导致K500+WC涂层的耐蚀性略微降低,但仍明显优于基材。

超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘工艺及力学性能研究

基于超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)技术,在7075高强铝合金表面制备出碳化钨(WC)颗粒来增强镍基合金的耐磨层,分别利用光学显微镜、扫描电镜对喷涂层及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)微观组织进行表征,技术制造分别使用显微硬度仪和万能试验机对喷涂层的显微硬度和抗剪强度进行测试,探求铝基复合制动盘超音速火焰喷涂工艺。结果表明,超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘的工艺参数为铝基合金表面WC颗粒含量为35%,氧油比约为3∶1,送粉量为80 g/min,喷涂距离为330 mm,入射速度为450 m/s,制动盘转速为7 r/min,氮气流量为10 L/min;铝基复合制动盘喷涂层微观组织为奥氏体基体上弥散分布着大量WC颗粒,致密度高达94%;喷涂层显微硬度约为1500HV,剪切强度约为147.3 MPa,满足制动盘力学性能要求。

Fe-C合金表面激光熔覆制备颗粒增强复合材料层的研究

在Ｃ－Ｓｉ－Ｂ激光合金化和Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ－Ｂ激光熔覆的基础上，通过往熔覆粉末中加入适量钛粉和ＷＣ陶瓷，在钢和铸铁表面均获得了组织均匀、细化、无缺陷的颗粒增强复合材料层。这种熔覆层具有优异的耐磨性。