激光熔覆Cr3C2/Co基合金复合涂层组织与摩擦磨损性能研究

在低碳钢表面激光熔覆制备了添加质量分数40%Cr3C2的钴基合金复合涂层(Cr3C2/Co),研究了激光熔覆Cr3C2/Co涂层的显微组织、相结构、显微硬度及其摩擦磨损性能,并与激光熔覆钴基合金涂层(Co60)进行了相同工艺条件下的对比试验.结果表明,激光熔覆Co60涂层以亚共晶方式结晶,涂层组织主要由大量初生γ-Co枝晶固溶体及其间的共晶组织γ-Co Cr23C6组成;激光熔覆Cr3C2/Co涂层以过共晶方式结晶,组织主要由未熔Cr3C2粒子、大量杆状和块状的富Cr碳化物(M7C3及M23C6型碳化物)以及其间的细小枝晶与共晶组织组成.添加Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征,未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用,在其周围形成了许多富Cr碳化物,细化了涂层枝晶组织.激光熔覆Cr3C2/Co涂层的显微硬度及其耐磨性比Co60涂层明显提高.Co60涂层主要磨损机理为脆性剥落和犁削,Cr3C2/Co涂层的磨损机理主要为轻微犁削.     

稀土对Fe基合金激光熔覆层抗磨性能的影响

在Fe基合金粉末中引入La2O3,通过激光熔覆得到了同基材结合良好的熔覆层,用扫描电子显微镜观察了稀土含量对熔覆层组织形貌的影响,用显微硬度计测量了熔覆层的硬度分布,并采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了不同熔覆层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能.结果表明,引入稀土有利于促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,从而改善熔覆层的摩擦磨损性能.     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆复合涂层的高温摩擦学性能研究

为了改善Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用预置NiCrBSiFe复合粉末激光熔覆制备高温耐磨复合涂层,分析了涂层的显微组织,测试了其显微硬度、室温(25℃)及高温(600℃)磨损性能,并分析了其机理.结果表明:复合涂层与钛合金基体为冶金结合,以γ-(Ni,Cr,Fe)固溶体为基体,原位生成的TiC、TiB_2和CrB增强相均匀分布于涂层中,涂层的平均硬度为HV0.5950,约为钛合金基体(HV0.5360)的3倍.室温下,由于涂层具有很高硬度,改善了钛合金表面严重的黏着磨损,涂层表现出优异的耐磨性;高温下,钛合金表面生成氧化膜表现出固体润滑效果,摩擦系数和磨损量均下降,而涂层中基体相硬度下降,磨损表面出现犁沟和破碎磨粒,摩擦系数和磨损率相比室温略有上升,但相比钛合金仍表现出较好的高温耐磨性.     

铜表面激光熔覆NiCrWB合金的组织结构与耐磨性能研究

采用高能量密度激光重熔NiCrWB喷涂涂层的方式制备熔覆层,用XRD分析熔覆层和喷涂层的物相组成,用扫描电镜和金相显微镜分析涂层和熔覆层组织形貌以及磨损表面形貌.研究了涂层组织形貌、物相组成对涂层耐磨性能的影响,分析了喷涂层和熔覆层的磨损机理.结果表明:对于NiCrWB材料来说,组织结构对耐磨性能的影响要大于硬度对耐磨性能的影响.显微硬度较低的熔覆层由于组织致密均匀,其耐磨性能明显优于组织缺陷较多的喷涂层.通过扫描电镜观察发现,喷涂层的磨损表面出现较多的疲劳裂纹、凹坑、磨粒和较深的磨痕,推断喷涂层颗粒脱落是由于在周期载荷作用下,裂纹在表层和亚表层扩展后连接,使得裂纹包围区域颗粒脱落.而熔覆层中的裂纹是由于磨损表面发生塑性变形而形成的.     

激光熔覆TiC/Ti复合材料的组织及摩擦学性能

采用激光熔覆工艺,通过原位置换结晶反应在Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ基材上制备出碳化物颗粒增强复合材料熔覆层,发现复合材料由均匀弥散分布的ＴｉＣ颗粒及β－Ｔｉ基体构成,且与基材呈冶金结合．干摩擦下其磨痕及磨屑扫描电镜分析表明,激光熔覆层具有较高的耐磨性的原因是复合材料中均匀弥散分布的ＴｉＣ粒子具有良好的抗磨作用     

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.     

TA2合金激光熔覆钛基自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

为提升TA2合金的摩擦学性能,选用Ti-TiC-WS_2复合粉末在TA2合金表面激光熔覆钛基高温自润滑耐磨复合涂层.系统地分析了涂层的物相、显微组织结构和显微硬度;分别在室温(20℃)、250℃和500℃下测试了基体和涂层的摩擦学性能,并分析了其磨损机理.结果表明:涂层的显微硬度(约HV_(0.5)1 005.4)是基体(HV_(0.5)190)的5倍;由于增强相TiC/(Ti,W)C_(1–x)和自润滑相Ti_2SC/TiS的综合效应,相比基体,复合涂层在所有试验温度下均具有较小的摩擦系数和磨损率;随着温度的升高,涂层的摩擦系数先变小后升高,在250℃下具有最低的摩擦系数(0.257);涂层的磨损率随温度的升高一直降低,在500℃下磨损率最低[0.487×10~(–5) mm~3/(Nm)].     

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     

纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能

利用5kWCO2激光器，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／钴基合金熔覆层，分析了熔覆层的组织结构及其抗磨性能．结果表明，当纳米Al2O3颗粒含量较低时，Al2O3颗粒能均匀分布于熔覆层中，从而形成纳米氧化物弥散强化的复合材料涂层；Al2O3颗粒在熔池中长大，尺寸为250-450nm；复合材料熔覆层的硬度随纳米Al2O3含量的增加而提高；当纳米Al2O3颗粒含适中时，熔覆层的抗磨性能较好；而当纳米Al2O3颗粒含量过高(3．0％)时，复合材料熔覆层的抗磨性能反而降低。     

TC4合金及其表面TiCp／Ni基合金激光熔覆层的摩擦磨损性能

利用УТИ TB-100型销-盘式摩擦磨损试验机研究了TC4合金及其表面TiCp／Ni基合金激光熔覆层在大气和真空(真空度10^-5Pa)环境中的干滑动摩擦磨损性能；采用透射电子显微镜分析了激光熔覆层的微观结构；用扫描电子显微镜观察TC4合金和TiCp／Ni基合金激光熔覆层磨损表面及其相应的偶件磨损表面形貌，进而对比分析了试验环境对材料摩擦磨损性能和磨损机理的影响．结果表明，材料在不同环境气氛压力下的摩擦磨损性能明显不同，TC4合金和TiCp／Ni基合金激光熔覆层在真空环境中的摩擦系数均高于在大气环境中的摩擦系数；TC4合金在真空环境中的质量磨损率低于在大气环境中的质量磨损率，TiCp／Ni基合金激光熔覆层在真空环境中的质量磨损率高于在大气环境中的质量磨损率．分析表明，TC4合金在大气环境中同硬质合金对摩时主要呈现氧化磨损特征，在真空环境中主要呈现粘着磨损特征；而TiCp／Ni基合金激光熔覆层在大气环境主要发生磨粒磨损，在真空环境中则发生磨粒磨损和粘着磨损．     

稀土对6063Al镍基激光熔覆层组织及摩擦磨损性能的影响

利用激光熔覆技术,在6063Al表面制备了添加有La2O3、Y2O3、Ce O2的Ni60合金熔覆层,并通过SEM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备的测试分析,研究稀土氧化物对6063Al表面Ni基激光熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:不同成分熔覆层的主要相结构均为β-Ni Al(Cr)和少量的Al3Ni、Al Ni3和Al等,但La2O3+Ni60熔覆层中含稀土化合物Al4La,Y2O3+Ni60熔覆层中出现了YAl3、Al Ni Y和Ni17Y2,Ce O2+Ni60熔覆层中检测到了Ce Ni5和Ce3Ni6Si2;添加不同稀土氧化物的Ni60熔覆层呈现细密的、均匀分布的枝晶,无明显气孔,其晶粒较不含稀土的Ni60熔覆层明显细化;加入稀土氧化物的Ni60熔覆层硬度提高HV100~300,且随着深度的增加,硬度值比未加稀土的Ni60熔覆层过渡较平缓;和Ni60熔覆层相比,添加稀土氧化物La2O3、Y2O3和Ce O2的Ni60熔覆层磨损面崩损程度减小了,具有较平整的表面磨痕形貌,磨痕深度和宽度均大幅减小,磨损量减少了一个数量级,摩擦系数也较低,其中加入La2O3和Ce O2的熔覆层磨损量最低,耐磨性最好.     

激光熔覆原位制备Ti3Al金属间化合物涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆原位合成技术在纯钛表面制备了Ti3Al金属间化合物涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析了涂层的组成和组织结构.在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对Ti3Al金属间化合物涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明:Ti3Al金属间化合物涂层的主要组成物相为Ti3Al,涂层与基材冶金结合,涂层显微组织结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为HV0.2530,涂层的摩擦系数随载荷和滑动速度的增加而减小,磨损体积随载荷和滑动速度的增加而增加.Ti3Al金属间化合物涂层相对于钛基材耐磨性能显著提高.     

石墨添加量对Fe-Ti-V-C熔覆层组织及耐磨性的影响

通过激光熔覆在低碳钢表面获得Fe-Ti-V-C铁基熔覆层,利用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和磨粒磨损试验机,分析比较了熔覆粉末中不同的石墨添加量对Fe-Ti-V-C熔覆层物相组成、硬度和耐磨性的影响.结果表明:熔覆层中碳化物为均匀分布的TiVC2和VC.TiVC2呈多角块状或枫叶状,VC呈小块状或细长条状,且碳化物数量随石墨加入量的增加而增加.熔覆粉末中石墨添加量过多时,熔覆层中出现残余奥氏体.一定范围内,熔覆层的硬度与耐磨性随石墨加入量的增加呈现先显著提高后降低的趋势.进行多层熔覆时存在回火软化现象,且熔覆层硬度越高回火软化现象越明显.     

火炮用PCrMo钢激光熔覆MoS2润滑涂层摩擦学性能研究

PCrMo钢是导致火炮系统故障的磨损失效零部件主要材料.为了提高零部件的寿命,将固体润滑技术引入火炮抗磨减磨设计中.选取8 ～ 10 μm和3～5 μm两种粒度下二硫化钼作为固体润滑材料,采用激光熔覆工艺在PCrMo钢试样表面制备润滑涂层.通过对涂层宏观性能表征,发现粒度小的涂层熔覆厚度较好;采用扫描电镜和能谱仪分别对涂层表面、剖面微观形貌和化学成分进行分析,发现涂层表面有凹坑产生,且凹坑中氧的含量明显高于光滑表面;涂层剖面与基体结合处存在一定的缝隙,涂层元素与基体元素发生了熔渗.进一步开展的摩擦磨损试验表明:与PCrMo钢裸基材试样相比,两种粒度下润滑涂层试样摩擦系数和磨损量皆降低,磨损量分别为14.84％和42.01％,其中大粒度下涂层摩擦性能较优.二硫化钼润滑涂层起到了很好的润滑效果,可以作为火炮磨损零部件减磨的有效手段.     

交变磁场对激光熔覆Fe基复合涂层组织结构及其耐磨性的影响

采用激光熔覆辅助电磁控制工艺在45钢表面合成了Fe-Cr-Si-B-C复合涂层.通过对熔覆层进行SEM、EDS和XRD表征,研究了外加交变磁场对涂层微观组织和物相结构的影响.结果表明:外加磁场可降低激光熔池固-液界面前沿液相的温度梯度和增加非均质形核率,促使粗大、方向性很强的柱状晶转变为均匀、细小的等轴晶,并能够消除熔覆层内的气孔和裂纹等缺陷,但其对熔覆层物相组成的影响不大.熔覆涂层由白色初生γ-(Fe,Cr)固溶体相和其间黑色的γ-(Fe,Cr)共晶相组成,同时含有少量Fe3(B,C)、Cr7(B,C)3、CrFeB等碳化物和硼化物.常温干摩擦磨损试验表明,外加磁场所制备的涂层耐磨性能得到明显提高,其磨损失重仅为未加磁场的43％,且摩擦系数波动较小.     

灰铸铁表面激光熔敷层耐磨性的研究

采用激光熔敷涂料新工艺 ,以镍基焊条为熔敷材料 ,通过随机变化焊条成分 ,在熔敷层内生成 Ti C等硬质相 ,从而达到改善灰铸铁激光熔敷层组织结构和耐磨性的目的 ,考察了熔敷层中 Ti、Co和 Ni的成分变化对熔敷层耐磨性的影响 .结果表明 :以镍基焊条为熔敷材料制备的灰铸铁表面激光熔敷层具有较好的耐磨性 ;随着熔敷金属涂层内钛含量的提高 ,Ti C体积分数增大 ,熔敷层的耐磨性改善 ,而增加 Co含量可进一步提高熔敷层的耐磨性     

激光冲击喷丸与激光辐照LY12铝合金材料拉伸力学行为的实验研究

为了研究激光冲击喷丸与激光辐照处理后LY12铝合金材料的微尺度变形特点和失效机理,对经过不同激光功率密度处理后的LY12铝合金材料,在扫描电镜下进行了原位拉伸力学行为和失效机理研究。在扫描电子显微镜（SEM）下,得到各组试件的拉伸载荷曲线和不同载荷下的微观区域图像,并利用数字图像相关技术进行不同载荷下的微观区域全场变形分析,并对拉伸断口形貌也进行了分析。研究表明：激光处理的功率大小对LY12铝合金拉伸最大载荷有明显的影响,激光处理的交界处有较强的应变集中。