铁基合金激光熔覆层高温润滑磨损性能

 为提高40Cr合金钢的表面耐磨性,采用预置激光熔覆法在40Cr基体表面制备铁基合金涂层, 利用扫描电镜观察分析熔覆层显微组织形貌,用显微硬度仪测试熔覆层截面显微硬度,用摩擦磨损试验机测定在润滑条件下基体、熔覆层的摩擦系数随温度变化的规律。研究结果表明:熔覆层与基体实现良好冶金结合,熔覆层横截面微观组织呈现平面晶、树枝晶和胞状晶分布;熔覆层硬度值介于617.5~926.6 HV0.2之间,基体硬度介于205.2~278.2 HV0.2之间;在200 ℃以下,熔覆层摩擦系数在磨程中趋于平稳,在0.1附近轻微波动,小于基体平均摩擦系数;当温度超过200 ℃,油膜分解,引发润滑失效,磨损方式向干摩擦转化,磨损机理从微切削磨损主导向粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损复合磨损方式转化。     

铁基合金激光熔覆层的高温磨损性能

 为提高40Cr钢表面耐磨性,采用预置激光熔覆法在40Cr基体表面制备Fe基涂层,利用HT-500摩擦磨损实验机测定干摩擦条件下,基体和熔覆层的摩擦因数随温度变化的规律。利用表面粗糙度轮廓仪测量磨痕的深度和宽度,SEM观察熔覆层以及磨痕的显微组织形貌,使用HV-1000型显微硬度仪检测基体和熔覆层结合部分的硬度。研究结果表明:熔覆层平均显微硬度值达到373.8HV(0.2);显著高于基体硬度198.4HV(0.2)。在干摩擦条件下,随着温度升高,磨损过程逐渐变平缓,平均摩擦因数降低,磨损率增加,耐磨性下降;在350~400 ℃之间,熔覆层磨损性能优于基体。     

稀土CeO_2对镍基纳米Al_2O_3激光熔覆复合涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在45钢基体上制备了不同CeO2含量的镍基纳米Al2O3复合涂层,对熔覆层进行了微观组织分析和显微硬度测试。结果表明,随着CeO2含量的增加,熔覆层组织由亚共晶向共晶组织转变;加入1.0%CeO2对镍基纳米Al2O3熔覆层的组织起到明显的细化和净化作用,枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,熔覆涂层的显微硬度值比未加稀土的涂层提高了60-95HV0.2。     

Ti6Al4V合金表面激光沉积复合涂层的组织和性能

为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性,采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层,观察了各涂层的微观组织,并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合,原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上,由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用,基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓,但耐磨性稍差。     

Si,Al对激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响

为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性,利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了MoFeCrTiW高熵合金涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机等研究了Si,Al添加对高熵合金涂层组织、相结构、耐磨性和高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织为等轴晶,单独添加等物质的量的Si或Al时,涂层分别为共晶组织或树枝晶,同时添加等物质的量的Si和Al时,涂层组织为细小的等轴晶。各高熵合金涂层的主体相均为BCC相,随着Si,Al的添加,BCC相的晶格常数减小。添加等物质的量的Al有助于抑制涂层中金属间化合物的形成,使涂层耐磨性降低;添加等物质的量的Si则会形成含Si的金属间化合物和一些未知相,提高涂层耐磨性。激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层在800℃的抗氧化性较高,Si、Al的添加可使涂层的高温抗氧化性进一步提高。     

激光熔覆Al+SiC涂层对镁合金表面耐磨性能的改性

通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明:Al+SiC涂层主要由SiC,β-Mg_(17)Al_(12)及Mg和Al相组成,激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构,且随着SiC质量分数的增大,树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底,并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大,SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度,达到180 HV,然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明,复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg_(17)Al_(12)相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性,其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少,SiC质量分数在20%~30%时熔覆层具有最好的耐磨性。     

激光熔覆NiCrBSi涂层组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备了NiCrBSi合金涂层,利用OM,SEM,EDX和XRD等对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,激光熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层的组织主要由γ-Ni,Cr7C3和CrB等相组成。熔覆层显微硬度在650~850HV之间,明显高于H13钢基体的硬度。摩擦磨损实验表明,在相同的条件下,熔覆层的耐磨性比基体有了明显的提高,磨损体积减少了92.4%。通过对磨损后的试样进行粗糙度测试后表明,涂层具有更平滑的表面。     

激光熔覆TiC陶瓷涂层的组织和摩擦磨损性能研究

采用激光熔覆技术在TC4合金表面上制备了TiC陶瓷涂层,分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明:TiC激光熔覆层分为熔覆区和稀释区两个区域,熔覆区未受到基底的稀释,由TiC颗粒和TiC树枝晶组成;稀释区受到了基底的稀释,由TiC树枝晶和钛合金组成;TiC激光熔覆层的显微硬度在HV700~1500之间,明显地改善了TC4合金表面的摩擦和磨损性能。     

SHS等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合涂层的研究

利用SHS等离子喷涂技术,将经过机械团聚法制备的Fe2O3-Al复合粉体送入等离子焰流,沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD,SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析,测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合组织;涂层的显微硬度为HV100g870;断裂韧性是普通Al2O3涂层的2倍;无润滑磨损的耐磨性是普通Al2O3涂层的2.5倍.     

TiN对Co基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Co基合金涂层及TiN/Co基合金复合涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损性能。结果表明,Co基合金涂层主要组成相为-γCo,-εCo,Cr23C6等,TiN/Co基合金复合涂层组成相为-γCo,-εCo,Cr23C6,TiN和TiC等。Co基合金涂层由发达的-γCo枝晶和其间共晶组织所组成,TiN/Co基合金涂层典型组织为等轴固溶体以及细小的共晶组织。TiN对熔覆层的组织有显著的改善作用,促使其组织细化,树枝晶向等轴晶转化,同时可显著提高Co基合金涂层的显微硬度及耐磨性能。     

快冷熔覆法原位合成大厚度铁基非晶复合涂层的研究

通过水冷提高凝固速率及降低基体金属对熔覆层的稀释,采用改进的钨极惰性气体氩弧熔覆的方法,原位制备了大厚度(1—5 mm)Fe基非晶/纳米晶复合涂层.利用X射线衍射,光学显微镜和透射电子显微镜对涂层成分和组织进行分析,并测试了涂层的显微硬度.结果表明,采用快冷熔覆的方法可以制备出含有50%以上非晶含量的非晶/纳米晶复合涂层,涂层内纳米晶颗粒表面被非晶过渡层包覆.较厚涂层的显微硬度达到1600HV_0.3,与基体为冶金连接,有良好的结合强度及耐磨性.非晶/纳米晶复合结构使得涂层与基体之间的过渡区具备较强的弹塑性,提高了涂层的抗冲击性. 最后重点讨论了微观结构和性能之间的内在联系,涂层内非晶相与纳米晶相的协同作用是造成涂层高硬度的主要原因. 关键词： 非晶 涂层 熔覆 显微硬度     

磁场辅助激光熔覆制备Ni60CuMoW复合涂层

采用磁场辅助激光熔覆技术,在Q235钢表面制备了Ni60CuMoW复合涂层,借助SEM,EDS 和XRD 等表征手段对涂层进行了微观组织和物相分析,利用维氏硬度计测试了复合涂层截面的显微硬度分布,通过摩擦磨损实验和电化学测试系统研究了复合涂层的磨损性能和耐腐蚀性能。研究结果表明:涂层主要由-Ni,Cu）固溶体、硅化物和硼化物组成,Cr3Si晶粒细化且均匀致密;磁场辅助作用下,激光熔覆涂层平均显微硬度达到913HV0.5,为无磁场辅助涂层的1.5 倍,磨损失重仅为无磁场涂层的36%,自腐蚀电位上升了100 mV,腐蚀电流密度降低了70%,耐磨耐蚀性能得到了显著改善。     

碳化钨对激光熔覆高熵合金的影响

为了获得高性能的涂层材料,采用激光熔覆的方法,在Q235钢基体上制备了FeSiCrCoMo高熵合金涂层,并研究了WC对高熵合金涂层的组织和性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、磨损试验机分别研究了添加WC前后涂层的微观形貌、相结构、硬度及磨损性能。结果表明:高熵合金FeSiCrCoMo涂层组织为粗大枝状晶,主要由BCC相和金属间化合物构成,添加WC后,涂层中形成了致密细小的胞状晶,同时BCC相增多,金属间化合物明显减少;添加WC后涂层的硬度明显增强,平均硬度提升了23%,涂层表面平均硬度达到了687HV0.2;WC的添加使得涂层的摩擦系数减小,磨损率减小,耐磨性能提高。     

激光熔覆原位合成Nb(C,N)陶瓷颗粒增强铁基金属涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在42CrMo基体上制备出原位合成Nb(C, N)颗粒增强的铁基复合涂层。X射线及扫描电镜分析结果表明:激光熔覆获得的涂层基体为耐氧化、耐蚀性良好的Fe-Cr细晶组织及少量的-Fe相,原位合成的Nb（C, N）呈块状弥散分布在基体上。进一步的磨损试验表明:这些颗粒增强相极大增强了抗磨损性能,与未熔覆的母材相比,其磨损失重仅为母材的1/9左右; 涂层在750 ℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能,氧化层主要由NbO1.1,Cr2O3相组成; 母材的氧化产物为Fe2O3,容易脱落,保护性能较差; 激光熔覆涂层的氧化膜厚度仅为未涂层的1/5。     

Cr对TiC-VC增强铁基熔覆层耐蚀性及耐磨性的影响

通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析,研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆层中物相主要为α-Fe,TiC,VC和TiVC2。随着Cr加入量的增加,伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现,且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布。熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势。熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性。当添加质量分数为3.0%的Cr时,熔覆层硬度高达1090HV0.2,且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26;当添加质量分数为9.0%的Cr时,所得熔覆层的耐蚀性最好,约为不添加Cr时的3.26倍。     

斜齿轮激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

采用激光熔覆技术在斜齿轮钢表面制备Fe基熔覆层。通过光学显微镜、显微硬度计对熔覆层进行金相组织与显微硬度分析,采用磨损机对熔覆层和基材进行摩擦实验。结果表明:当激光功率为750W,送粉速率为20g/min,扫描速度10mm/s,离焦量为16.4mm时,铁基熔覆层与基体结合界面有明显的白亮带,激光熔覆效果较好,熔覆层的显微硬度值分布在845.3HV至955.6HV之间,约为基体硬度(419.7HV)2倍;熔覆层摩擦磨损性能得到了提高;熔覆层显微组织为均匀而细小的铁素体和珠光体,力学性能优于基体材质。     

激光、激光技术 激光应用 激光工业应用

TG156.99 2006032065激光熔覆TiC陶瓷涂层的组织和摩擦磨损性能研究=Mi-crostructure and friction wear properties of TiC laser cladlayer[刊,中]/孙荣禄(天津工业大学机械电子学院.天津(300160)) ,杨贤金∥光学技术.—2006 ,32(2) .—287-289采用激光熔覆技术在TC4合金表面上制备了TiC陶瓷涂层,分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,TiC激光熔覆层分为熔覆区和稀释区两个区域,熔覆区未受到基底的稀释,由TiC颗粒和TiC树枝晶组成;稀释区受到了基底的稀释,由TiC树枝晶和钛合金组成;TiC激光熔覆层的…     

钛合金表面激光熔覆TiC_p/Ni基合金复合耐磨涂层

采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备TiC颗粒增强的Ni基合金复合材料涂层,测试了熔覆层的硬度和滑动摩擦磨损性能,分析了熔覆层的强化机制。结果表明,熔覆层中存在颗粒强化、固溶强化和细晶强化等多种强化作用,熔覆层的显微硬度达HV900～1100,耐磨性能比TC4合金显著提高。     

激光熔覆FeCrNiMnMoxB0.5高熵合金涂层组织与耐蚀性能

为了获得性能优异的涂层材料,采用激光熔覆的方法在Q235钢基体上制备了不同Mo含量的FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金涂层,着重探究Mo对高熵合金组织与性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、电化学工作站分别研究了高熵合金涂层的显微组织、相结构、显微硬度及耐蚀性能。结果表明:FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金组织为树枝晶,主要由fcc相和少量金属间化合物构成。当添加少量Mo时,涂层的硬度较低,为290 HV,随着Mo的增加,晶格畸变加剧,出现少量金属化合物,涂层硬度最大增加到658 HV。在模拟饱和盐水泥浆溶液中FeCrNiMnMo0.4B0.5表现出较好的耐腐蚀性。     

SHS等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合涂层的研究

利用SHS等离子喷涂技术，将经过机械团聚法制备的Fe₂O₃-Al复合粉体送入等离子焰流，沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD，SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析，测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl₂O₄-Al₂O₃-Fe纳米复合组织；涂层的显微硬度为HV_100g870；断裂韧性是普通Al₂O₃涂层的2倍；无润滑磨损的耐磨性是普通Al₂O₃涂层的2.5倍. 关键词： SHS等离子喷涂 纳米涂层 断裂韧性