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-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。     

42CrMo轧辊激光熔覆TiC-VC增强铁基熔覆层性能

采用同步送粉方式,在42CrMo轧辊基材上利用钛铁、钒铁和石墨等通过激光熔覆原位自生反应,制备了成型良好、致密无气孔、无裂纹、与基体呈冶金结合的TiVC2增强铁基熔覆层。利用X射线衍射、电子探针、显微硬度计、电化学工作站研究了熔覆层的显微组织及性能。结果表明,熔覆层中碳化物为TiVC2,TiVC2大小约0.5~2.0 m,呈多角块状均匀分布,碳化物对应两种不同的形核机制：以氧化铝异质形核和碳化物自发形核。随着熔覆合金粉末中TiC-VC数量的增加,熔覆层硬度并不呈简单的线性增加,熔覆层的耐蚀性逐渐变差。     

不锈钢表面激光熔覆层与喷焊层耐磨性对比研究

本文研究在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体上采用激光熔覆和离子喷焊二种工艺形成的涂层对耐磨性的影响。使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对预置在基体上的Ｃｏ基自熔合金粉末进行单道或多道扫描，得到的熔层与等离子焊层对比结果是：激光熔层缺陷率低，成品率高，其结构致密均匀，晶粒细小，成分稀释率更小，对基体热影响小，熔层硬度与强韧性更高。性能试验证明：激光熔层具有更高的抗擦伤磨损和抗冲击滑动高温磨损性能，耐磨性提高了一倍左右。     

40Cr钢表面激光熔覆层的磨损性能

 为研究模具钢熔覆层的磨损性能,采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆,以激光熔覆层为上试样,GCr15钢珠为下试样,采用HT－500磨损试验机进行摩擦磨损试验,并与40Cr基体的磨损性能相对比。利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度。研究结果表明：载荷小于250 g时,相同载荷下基体的摩擦系数大。载荷小于300 g时,随磨损时间延长,熔覆层、基体的摩擦系数都随着载荷增加而减小。当载荷为300 g时,基体的摩擦系数在0.563～0.589之间变化,平均值为0.576,且随时间逐渐升高,耐磨性变差;熔覆层的磨擦系数在0.431～0.457之间变化,平均摩擦系数为0.444,磨痕深度和宽度分别是0.65 mm和1.096 μm,且随时间逐渐下降,表现了良好的耐磨性能。当载荷增加到500 g时,平均摩擦系数和磨痕深度比300 g时分别增加了75％和47倍,且摩擦系数逐渐升高,磨损性能下降。     

40Cr钢表面激光熔覆层的磨损性能

为研究模具钢熔覆层的磨损性能,采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆,以激光熔覆层为上试样,GCr15钢珠为下试样,采用HT－500磨损试验机进行摩擦磨损试验,并与40Cr基体的磨损性能相对比。利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度。研究结果表明：载荷小于250 g时,相同载荷下基体的摩擦系数大。载荷小于300 g时,随磨损时间延长,熔覆层、基体的摩擦系数都随着载荷增加而减小。当载荷为300 g时,基体的摩擦系数在0.563～0.589之间变化,平均值为0.576,且随时间逐渐升高,耐磨性变差;熔覆层的磨擦系数在0.431～0.457之间变化,平均摩擦系数为0.444,磨痕深度和宽度分别是0.65 mm和1.096 μm,且随时间逐渐下降,表现了良好的耐磨性能。当载荷增加到500 g时,平均摩擦系数和磨痕深度比300 g时分别增加了75％和47倍,且摩擦系数逐渐升高,磨损性能下降。     

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。     

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。     

激光熔覆层开裂行为的影响因素及控制方法

激光熔覆层开裂是影响覆层质量最主要的因素,特别是厚覆层。选用５ｋＷ 横流ＣＯ２ 激光器对各种不同材料和零件进行厚覆层激光熔覆,实验、检测和使用的效果说明：激光熔覆层开裂主要与激光系统参数、工艺处理条件、覆层材料、基体状况等四个方面有关。分析了熔覆层的开裂行为,并介绍了几种控制方法。     

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。     

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。     

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,b-Mg17Al12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Mg17Al12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。     

Elevated temperature dry sliding wear behavior of nickel-based composite coating on austenitic stainless steel deposited by a novel central hollow laser cladding

In order to improve the high-temperature wear resistance of austenitic stainless steel, a wear resistant composite coating reinforced with hard (Cr,Fe)₇C₃ carbide and toughened by ductile γ-(Ni,Fe)/(Cr,Fe)₇C₃ eutectic matrix was fabricated by a novel central hollow laser cladding technique. The constituent phases and microstructure as well as high-temperature tribological behaviors of the Ni-based coating were investigated, respectively, and the corresponding wear mechanisms were discussed. It has been found that the composite coating exhibits superior wear resistance than substrate either at ambient or high temperatures. The coating shows better sliding wear resistance at 600 °C than 300 °C owing to high-temperature stability of the reinforced carbide and polishing effect as well as formation of continuous lubricious films, which implied it has large potential industrial applications at relatively higher temperatures.     

金属陶瓷复合涂层的激光熔覆与无裂纹的实现

鉴于传统的激光熔覆金属陶瓷复合涂层技术主要存在2方面不足：其一,熔覆效率低,导致大面积熔覆时成本昂贵;其二,由于激光熔覆本身的特点,即快速加热与快速凝固,在激光熔覆过程中,热应力极易诱导熔覆层开裂。基于此,综述了国内外激光熔覆金属陶瓷复合涂层的研究进展,指出其存在的主要问题,并提出了激光感应复合快速熔覆的新方法,即感应预热基材的同时快速激光熔覆。该方法不仅可使熔覆效率大大提高而且获得了无裂纹的金属陶瓷复合涂层。     

Microstructure and wear properties of TiCN/Ti coatings on titanium alloy by laser cladding

Titanium carbide nitride (TiCN) reinforced Ti coating was fabricated on the surface of Ti–6Al–4V alloy by laser cladding method. Microstructure and wear properties at the surface of the coating in atmosphere were investigated. Three zones can be distinguished of the coating: the clad zone (CZ), the heat affected zone (HAZ) and the substrate. The clad zone is composed of TiCN dendrites, TiO₂ and Ti. A metallurgical bonding between the coating and the substrate was obtained. The microhardness and wear resistance of the TiCN/Ti coating are significantly improved. The average hardness of the coating is about 3 to 6 times of that of the substrate. The friction coefficients of the substrate and the coating are 0.48 and 0.34 respectively. The friction coefficient of the Ti–6Al–4V substrate was insensitive to the normal load, while that of the cladded TiCN/Ti coating was very sensitive to the normal load. The wear mass losses of the cladded samples are much lower than that of the substrate whatever the normal load is.