HVOF制备的多峰WC-12Co涂层摩擦磨损特性

本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了2种多峰结构和1种亚微米结构WC-12Co涂层,并采用SEM、XRD等方法对3种涂层进行了显微组织、孔隙率、相结构及显微硬度分析;在进行涂层球盘摩擦磨损试验的基础上,探讨了多峰WC-12Co涂层的磨损机理.研究结果表明:由含30% 纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层WC氧化脱碳程度最低,显微硬度最高;采用含50%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层孔隙率最低、耐磨损性能最为优良.     

等离子喷涂纳米WC-12％Co涂层与陶瓷和不锈钢配副时的摩擦磨损性能对比研究

利用大气等离子喷涂技术制备了纳米和微米WC-12%Co涂层,采用SRV摩擦磨损试验机考察了纳米和微米WC-12%Co涂层在干摩擦条件下分别与Si3N4陶瓷球和不锈钢球配副时的摩擦磨损性能.结果表明:在相同试验条件下,纳米和微米WC-12%Co涂层分别与Si3N4陶瓷球和不锈钢球配副时的摩擦系数相差不大,但纳米WC-12%Co涂层的抗磨件能明显优于微米WC-12%Co涂层;2种涂层的磨损机制差异亦较小,纳米涂层在低载荷下的主要磨损机制为微断裂和轻微磨粒磨损,而在较高载荷下的磨损机制为硬质相的剥落和磨粒磨损;微米涂层在较低载荷下的磨损机制为微断裂和磨粒磨损,在较高载荷下为疲劳磨损.在相同试验条件下,纳米WC-12%Co涂层的磨损表面损伤明显较轻微.     

超音速火焰喷涂WC-Co层的高温氧化对摩擦磨损性能的影响

针对WC-12Co和WC-17Co超音速火焰喷涂层(HVOF),采用球/盘试验机研究其在大气环境下从室温至800℃的摩擦磨损性能,并结合涂层的氧化试验、氧化产物的XRD和Raman光谱分析、磨痕表面SEM观测,探索高温氧化对涂层摩擦磨损机制的影响.结果表明:WC-Co涂层在350 ～450℃时的摩擦磨损主要受Co氧化物的控制,体积流失小,为轻微氧化磨损;高于500℃时,WO3增多,虽有利于减摩却因消耗WC使涂层耐磨损性能下降;摩擦作用促进CoWQ的形成,这种钨钴双氧化物能够降低摩擦,减轻磨损,使涂层在600 ℃高温下仍维持良好的摩擦学性能;在更高温度条件下氧化剧烈,涂层性能迅速恶化而发生严重磨损,不宜作为耐磨涂层使用.Co含量较高的WC-Co涂层具有更好的高温耐磨性.     

表面微织构对WC-8Co在往复摩擦磨损中粘结-扩散磨损特性的影响

采用激光表面纹理化在WC-8Co上制备了微沟槽织构,通过往复式摩擦磨损试验对其与Ti6Al4V接触的耐磨性进行分析,并以无表面微沟槽织构的WC-8Co为对比样品,研究了表面微织构对WC-8Co粘结-扩散磨损特性的影响,揭示了摩擦过程中表面微织构的磨损机理. 结果表明:WC-8Co上的微沟槽对摩擦接触面具有抗粘结作用,在高接触载荷下,这种效应更为明显. 织构表面的抗粘结机制是由微沟槽包裹的碎屑产生的. 此外,与无表面微织构的WC-8Co不同,表面织构化的WC-8Co的磨损最初来源于微沟槽边缘的断裂,随后扩展到摩擦表面. 这种磨损特性归因于微沟槽边缘的高热载荷和机械应力集中,以及激光加工过程中WC晶粒长大与摩擦过程中粘结剂Co扩散的协同效应.      

碳化钨颗粒增强金属基复合材料涂层组织及其摩擦磨损性能

以Ni60A自熔合金粉末和微、纳米碳化钨粉末为原料,利用感应熔敷技术在Q235钢表面制备了微、纳米碳化钨复合材料耐磨涂层;利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪及X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构;考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能.结果表明:复合材料涂层主要由团聚状纳米碳化钨颗粒、微米WC颗粒和γ-Ni固溶体组成,其组织结构均匀,与基体之间形成完全冶金结合;复合材料涂层在滑动干摩擦条件下表现出优异的耐磨性能及良好的承载能力,其磨损率随载荷增加变化不大,这主要归因于微米WC增强相和团聚状纳米WC增强相的良好固溶强化、弥散强化及细晶强化作用.     

高速电弧喷涂NiCrBMoFe/BaF2·CaF2涂层的摩擦磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术制备了NiCrBMoFe和NiCrBMoFe/BaF₂·CaF₂两种复合涂层.两种涂层均含非晶相与纳米晶相,非晶相质量百分数分别达45%和33%.NiCrBMoFe涂层中纳米晶相弥散分布在非晶母相中;NiCrBMoFe/BaF₂·CaF₂涂层纳米晶相以团聚形态存在.检测了两种涂层的摩擦磨损性能.在常温下,NiCrBMoFe和NiCrBMoFe/BaF₂·CaF₂两种涂层的摩擦系数分别为0.5和0.375,后者比基体18Cr₂Ni₄WA的摩擦系数下降了25%,耐磨性能优异.在高温摩擦磨损条件下,NiCrBMoFe/BaF₂·CaF₂涂层也具有良好的耐磨性能.在450 ℃左右,涂层中BaF₂·CaF₂固体润滑相会析出涂层表面,形成一层低摩擦系数的润滑转化膜,使涂层具有良好的减摩润滑作用.     

核壳结构PS/CeO2复合微球弹性模量的AFM测定

利用原子力显微镜测定了聚苯乙烯(Polystyrene, PS)微球和核壳结构PS/CeO₂复合微球的力-位移曲线,并根据Hertz接触理论计算了微球样品的弹性模量.结果表明:粒径在120 nm左右的PS微球的平均弹性模量约为2.80 GPa,其数值略低于聚苯乙烯块体材料的弹性模量.复合微球的弹性模量随CeO₂壳层厚度的增加而增大,当CeO₂壳厚分别约为8、12和16 nm时,其平均弹性模量依次约为7.93、8.25和10.67 GPa.与纯氧化铈相比,PS/CeO₂复合微球的弹性模量更接近于聚苯乙烯微球.     

γ-TiAl合金激光熔覆高温自润滑耐磨复合材料涂层研究

以NiCr-Cr₃C₂-40%CaF₂(wt.%)复合合金粉末为原料,采用Nd:YAG激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面成功制备出了高温自润滑耐磨复合材料涂层,在复合粉体准备时,采用Ni-P化学镀包覆原始CaF₂颗粒,以减少其在激光熔覆过程中的分解?蒸发和上浮.采用XRD?SEM和EDS等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析,并测试了TiAl合金及所制备的复合材料涂层的室温滑动磨损性能.结果表明:该复合材料涂层由初生发达树枝状TiC和次生块状Al ₄C₃碳化物增强相以及细小弥散分布的CaF₂润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)基体中,其平均显微硬度是基体TiAl合金的2倍以上. CaF₂颗粒由于采用Ni-P化学镀包覆而大部分得以保留,并且增强了其与NiCrAlTi(γ)金属基体的相容性,使得该复合材料涂层具有良好的自润滑和耐磨效果     

空蚀诱发铁基纳米结构的发生机制

利用超声空化设备,分别在自来水和去离子水介质中针对Q235钢进行表面振动空蚀处理.利用扫描电子显微镜、激光共聚集显微镜、拉曼光谱仪和透射电子显微镜对自来水介质中产生的空蚀坑及坑缘形貌、结构进行了分析.结果表明:Q235钢空蚀呈现典型的彩虹环结构,该结构是由δ-Fe OOH组成的具有不同叠加厚度的纳米薄片.纳米结构生成机制为空化作用引起的空蚀产物喷发堆积.其中,较之去离子水介质,自来水介质中产生的纳米薄片厚度和数量要大得多,表明离子对羟基氧化铁纳米结构的形成有促进作用.     

环境气氛与温度对钴基碳化钨超音速火焰喷涂(HVOF)层磨损行为的影响

采用球/盘试验机研究WC-12Co和WC-17Co超音速火焰喷涂(HVOF)层在大气和Ar气环境中室温至650℃的磨损行为,结合磨痕形貌的SEM观测、成分的EDX和氧化物相的Raman光谱分析,探索涂层氧化和磨损的相互关系.结果表明:氧在WC-Co涂层的磨损过程中发挥至关重要的作用.在大气环境中,WC-Co涂层在室温至550℃形成的氧化物能减轻磨损,属氧化抑制磨损;650℃时氧化剧烈,涂层磨损严重,属氧化加速磨损.在Ar气环境中,WC-Co涂层在室温至550℃范围内的磨损严重程度远高于大气环境中试验的结果;由于高温下磨痕表面仍会生成少量氧化物,致使涂层的体积流失量呈现随温度升高而下降的特征;650℃时涂层的强烈氧化受到抑制,使其体积流失量甚至低于大气环境中的损失量.因此,乏氧环境中WC-Co涂层无论是在常温还是高温条件下均不宜作为耐磨涂层应用.     

球形WC增强铁基复合等离子堆焊层的组织与摩擦学性能

为提高304不锈钢的摩擦学性能,将质量分数为30%和60%的球形WC添加到铁基复合粉末,采用等离子堆焊技术在其表面制备了WC增强铁基复合涂层.分析其显微组织结构、物相和显微硬度,在恒定载荷(50 N)和滑动速度(20 mm/s)下进行干摩擦磨损试验,研究其干滑动摩擦学性能.结果表明:富含Cr的固溶强化奥氏体、高硬度的Cr7C3和WC增强相的存在,提高了WC增强铁基堆焊层的硬度,30%WC和60%WC涂层的显微硬度达到HV0.2665和HV0.2724,比铁基涂层提高了21.1%和31.9%,是304基体的3.7和4倍;30%WC和60%WC涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.59和2.639×10~(–6) mm~3·N~(–1)·m~(–1),0.42和1.111×10~(–6) mm~3·N~(–1)·m~(–1).30%WC和60%WC涂层均表现出优异的耐磨性能,其磨损机理分别为黏着磨损和二体磨粒磨损的混合机制,和三体磨粒磨损.     

Nano-WC/PTFE-Ni复合电刷镀层的磨损性能研究

采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层,采用S-2700型扫描电子显微镜观察镀层表面形貌及其显微组织,采用HX-1型显微硬度计测定镀层的显微硬度,采用WS-2005型涂层附着力自动划痕仪测定镀层与基体的结合强度,采用HT-500型销-盘高温摩擦磨损试验机测量镀层的滑动磨损性能.结果表明:镀液中同时加入纳米WC和PTFE可以得到表面形貌平整、纳米粒子分布均匀的纳米复合镍镀层;复合镀层的硬度随WC含量的增加而增大,随PTFE含量的增加而减小;含有2种纳米粒子的复合镍镀层的耐磨性比镍镀层和含单一WC或PTFE的镍镀层的耐磨性优良;当镀液中WC和PTFE含量分别为3.0 g/L和7.5 mL/L时,复合镍镀层的显微硬度较镍镀层提高约30%,耐磨性较镍镀层提高7倍.     

高速烟支质量检测装置中陶瓷涂层/浸树脂石墨摩擦副材料的选择研究

本文根据烟草机械高速烟支质量检测装置中陶瓷涂层的实际工作情况,对比分析了Al2O3-40%TiO2、Al2O3-20%TiO2、WC-12%Co和Cr2O34种涂层材料与浸树脂石墨作为摩擦配副材料时的磨损性能,并根据耐磨性好的原则对涂层材料进行选择,以达到减少零件失效、降低维修费用的目的.结果表明:在相同条件下,涂层材料磨损率由大到小分别为Al2O3-40%TiO2、Al2O3-20%TiO2、WC-12%Co和Cr2O3,其中Cr2O3涂层的耐磨性最好.陶瓷涂层材料的主要磨损机理为黏着磨损、脆性剥落和磨粒磨损.     

Influence of the powder mixture composition on the deposition coefficient and the properties of NI+B<Subscript>4</Subscript>C CGDS coatings

The cold gas dynamic spray (CGDS) method used to form composite Ni+B₄C coatings from mechanical powder mixture with various content of abrasive components is investigated, and the surface and microstructure of these coatings are considered. An experimental dependence of the deposition coefficient on the abrasive content in the mechanical powder mixture is obtained. The coatings are studied by interference profilometry, optical microscopy, and microindentation methods. The dependence of the bulk and mass B₄C content in the sprayed material on the abrasive content in the sprayed powder mixture is obtained. The bulk B₄C content in the coating c _V ≈ 0.27 is attained. The dependence of the microhardness of composite CGDS coatings on the boron carbide content in them is investigated. The results of this paper demonstrate that the powder mixture composition significantly affects the CGDS coating growth and the properties of these coatings and can be used to control the properties of the CGDS cermet materials.     

DZ125高温合金表面激光熔覆Co基合金的组织和冲蚀性能研究

利用激光熔覆技术在DZ125高温合金表面制备了Co基合金熔覆层,采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪及HV-1000型显微硬度计测试了Co基合金熔覆层的组织结构,截面显微硬度.利用自制冲蚀设备对其耐冲蚀性能进行研究.结果表明:熔覆层与基体形成良好的冶金结合,交界处组织具有定向凝固特征且晶粒生长方向垂直于界面;在不同角度下熔覆层耐冲蚀性能各异,熔覆层的硬度是材料抗冲蚀性能影响因素之一.     

Al含量对FeCrNiCoCu高熵合金涂层组织结构及冲蚀性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)制备不同Al含量的Al_xFeCrNiCoCu(x=0,1,2,3)高熵合金涂层.通过XRD、SEM和冲蚀磨损等检测方法,研究了Al含量对该高熵合金涂层的组织及冲蚀磨损性能的影响.结果表明:FeCrNiCoCu高熵合金的微观组织主要为简单FCC结构的富Cu相及富Al相.随着Al元素增加,涂层的微观结构出现由FCC向BCC的转变.同时,涂层的硬度、耐冲蚀性也显著提高.随着冲蚀角度的增加,涂层的冲蚀磨损量逐渐增加,表现出脆性材料的冲蚀磨损特性.在冲蚀角度为90°时,随着Al元素的增加,涂层的主要冲蚀磨损机理逐渐由微切削和锻造挤压转变为犁削.     

WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对冲蚀行为的影响

用3种高速火焰热喷涂设备将6种商业粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成结构不同的WC-Co-Cr涂层。用自行研制的料浆罐冲蚀试验机对9种涂层和基材的冲蚀行为进行研究,重点分析气孔率和层状结构对涂层耐冲蚀性能的影响。结果表明：气孔率和层状结构均降低了涂层的耐冲蚀性能,低速低料浆浓度时,气孔率对涂层耐冲蚀能力的影响较层状结构严重,气孔率高的涂层耐冲蚀性能甚至不如基材;高速和高料浆浓度时,层状结构明显的涂层耐冲蚀性能更差。本文探讨了利用单摆冲击划痕法测定涂层比能耗来定量表征层状结构的有效性,讨论了利用涂层气孔率和比能耗的测量结果推测其耐冲蚀性能的可能性。     

TA2合金激光熔覆自润滑复合涂层组织与摩擦学性能

以三种不同质量分数配比为40%Ti–19.5%Ti C–40.5%WS_2、40%Ti–25.2%Ti C–34.8%WS_2、40%Ti–29.4%Ti C–30.6%WS_2的复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在钛合金TA2表面原位合成自润滑耐磨复合涂层.系统地分析了涂层的物相、组织、显微硬度及其摩擦学性能与机理.结果表明:三种涂层的显微硬度分别为HV_(0.5)927.1、HV_(0.5)1007.5和HV_(0.5)1052.3,相对于基体(HV_(0.5)180)有极大的提高;三种涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.41和30.98×10~(–5) mm~3/(N·m);0.30和18.92×10~(–5) mm~3/(N·m)以及0.34和15.98×10~(–5) mm~3/(N·m).WS_2质量分数为34.8%和30.6%的预置粉末制备的涂层表现出较好的耐磨减摩性能,其磨损机理为轻微的塑性变形和黏着磨损.