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。     

铝合金表面激光沉积AlCrFeCoNiCu涂层的组织及耐蚀性能

为了提高铝合金表面的力学和耐腐蚀性能,利用激光沉积技术在铝合金表面制备了AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和电化学工作站,研究了涂层的相结构、微观组织、元素分布、硬度及耐腐蚀性能。结果表明,涂层与基材结合良好,基材中Al元素在熔池搅拌作用下上浮,使沉积层呈FCC相和BCC相;显微组织为典型的枝晶结构,Cu元素在枝晶间富集;涂层平均显微硬度为528HV_(0.2),约是基材的5倍;AlCrFeCoNiCu涂层在3.5% NaCl溶液中的腐蚀特征为点蚀和晶间腐蚀,耐腐蚀性优于基材。激光沉积制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金可以改善铝合金表面性能。     

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

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。     

微重力条件下Cu-Zr共晶合金的液固相变研究

采用落管方法实现了液态Cu-10 wt.%Zr亚共晶、Cu-12.27 wt.%Zr共晶和Cu-15 wt.%Zr过共晶合金在微重力无容器条件下的快速共晶与枝晶生长.Cu-12.27 wt.%Zr共晶合金的凝固组织随液滴直径减小由层片规则共晶向不规则共晶转变,且层片间距减小;Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金的初生(Cu)相随液滴直径减小由粗大树枝晶向棒状晶转变,且所占体积分数增加,部分区域形成花状凝固组织,(Cu)相枝晶辐射向外生长;Cu-15 wt.%Zr过共晶合金初生相则为金属间化合物Cu_9Zr_2相,呈条状生长,随液滴直径减小冷却速率增大,凝固组织由宏观弯曲生长向球状晶胞转变.理论计算表明,三个合金液固相变枝晶与共晶的生长均由溶质扩散控制.测定Cu-10 wt.%Zr亚共晶合金初生(Cu)相显微硬度随液滴直径减小而增大,三个合金的共晶相随合金初始成分增大而增大.     

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。     

H13钢激光熔覆Co基涂层组织及热疲劳性能

针对热作模具用H13钢工况下易产生热疲劳失效的问题,采用Nd:YAG激光器在H13钢表面制备Co基合金涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对涂层组织、合金元素分布及物相组成进行检测。利用显微硬度计和热震实验法,测试热疲劳对Co基合金涂层和淬火回火态H13钢硬度影响。结果表明,Co基合金涂层从底部到表层,依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。Co基合金涂层物相主要由-Co和M23C6相组成,热疲劳后涂层表面形成M2O3和M3O4(M=Fe,Co,Cr)氧化物。Co基合金涂层硬度最高可达706HV0.2且呈梯度降低;热循环1000次后,Co基合金涂层表面硬度降低24.4%,H13钢表面硬度降低37.7%,Co基合金涂层硬度下降幅度低于H13钢。热循环1000次后,Co基合金涂层表面未发现明显热裂纹,H13钢表面形成大量网状热裂纹。Co基合金涂层中,Cr元素形成致密Cr2O3氧化膜使其热疲劳性能优于H13钢。     

快速发展中的高熵溶体合金

多主元高熵合金是依据等原子比、高混合熵这样的合金设计理念而发展起来的,与传统的单主元合金或两主元金属间化合物不同,它一般由5种以上主要元素构成,各种组元协同起作用,这使得其组织和性能特点在许多方面有别于传统合金.现有的研究表明,作为一个材料研究的新兴领域,高熵合金有着很高的研究价值与应用前景.文章介绍了高熵合金的定义、组织、性能特点及其应用,并介绍了该方向的一些最新研究进展.     

深过冷条件下Co_7Mo_6金属间化合物的枝晶生长和维氏硬度研究

采用电磁悬浮和自由落体两种实验技术对二元Co-50%Mo过共晶合金中初生Co_7Mo_6金属间化合物的生长机理和维氏硬度进行了系统研究.电磁悬浮实验中,合金熔体获得的最大过冷度为203 K(0.12T_L),初生Co_7Mo_6枝晶生长速度与过冷度之间呈现幂函数关系.随着过冷度的增大,初生枝晶中Co元素含量单调递增,枝晶尺寸明显减小,并且其维氏硬度逐渐升高.在自由落体状态下,随着液滴直径的减小,合金熔体的过冷度和冷却速率均增大.当液滴直径减小到392μm以下时,初生Co_7Mo_6枝晶从小平面向非小平面形态进行转变.实验发现,深过冷条件下Co_7Mo_6化合物发生了显著的溶质截留效应,其维氏硬度与Co元素分布和形貌特征密切相关.     

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。     

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     

火焰喷涂重熔Ni基WC复合涂层的耐磨性能试验研究

利用火焰喷涂重熔方法制备了Ni基WC复合涂层，并进行了耐磨性能试验研究.通过扫描电子显微镜观察涂层磨损后的表面形貌，分析了WC体积分数、颗粒分布均匀性、包裹粉颗粒尺寸对涂层耐磨性的影响.结果表明:涂层硬度和耐磨性随着WC体积分数增加而提高，当WC体积分数过高时，降低了涂层致密性，其硬度和耐磨性反而有所下降；聚乙二醇(PEG)400+PEG2000+无水乙醇混粉方式的WC颗粒分布最均匀，降低了涂层磨损量；加入相同体积分数的亚微米级WC所制备的涂层耐磨性较微米级WC所制备的涂层耐磨性好. 关键词： 火焰喷涂 显微组织 颗粒尺寸 耐磨性能     

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。     

Reactive plasma cladding of TiC/Fe cermet coating using asphalt as a carbonaceous precursor

A new process of preparing Ti-Fe-C composites powder for reactive plasma cladding, precursor carbonization-composition process, was developed. TiC/Fe cermet coatings were synthesized by reactive plasma cladding of the composite powder. XRD and SEM were employed to analyze the phase composition and microstructure of the composite powder and coating. The hardness and wear resistance of the coating was tested. Results show that: The compound powder prepared by precursor carbonization-composition process has very tight structure, which can avert the question of raw powder breaking-up in cladding process. The TiC/Fe cermet coating by reactive plasma cladding consists of alternate, laminated layers as following: the layers in which the round nanoscale TiC particles are dispersed within the α-Fe matrix and the layers of TiC accumulation. The TiC/Fe cermet coating by reactive plasma cladding shows superior hardness and wear resistance: The surface hardness of the TiC/Fe cermet coating is 68 ± 6 (HR30 N). In the same fretting conditions, the wear resistance of Ni60 coating is twelve times than that of the TiC/Fe cermet coating.     

Abrasive resistance of arc sprayed carbonitride alloying self-shielded coatings

Wear-resistant coatings were prepared on the surface of the Q235 low-carbon steel plate by HVAS with the carbonitride alloying self-shielded flux-cored wire. Detection and analysis on the microstructure and properties of the coatings were carried out by using scanning electron microscope, microhardness tester and wear tester. The forming, the wear resistance and its mechanism of the coatings were studied. The results show that the coatings have good forming, homogeneous microstructure and compact structure. The coatings have good hardness, the average microhardness value reaches 520 HV_0.1, and the highest value is up to about 560 HV_0.1. As a result, the coatings have good abrasive wear performance and adhesion strength.     

退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响

使用TiAl合金靶,利用中频反应磁控溅射系统,通过交替改变氮气流量的方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积了一组氮含量周期性改变的AlTiN多层薄膜,并分别在600,700和800 ℃下真空退火热处理. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜等方法研究了沉积态和退火态AlTiN多层薄膜组织和微观结构;AlTiN多层薄膜的力学和膜基结合性能用纳米压痕硬度仪、摩擦磨损仪以及划痕试验仪得到. 研究表明,采用沉积过程中周期改变氮气流量的方法,可以制备出稳定的、力学性能良好的AlTiN多层薄膜. 80 关键词： AlTiN多层薄膜 退火 微观结构 力学性能