Cr12钢电火花沉积超细涂层的摩擦磨损性能

采用电火花沉积技术,在Cr12模具钢表面沉积了WC-12Co超细硬质合金涂层;并考察了涂层的显微组织及摩擦磨损性能.结果表明:沉积层组织均匀,与基体呈冶金结合,超细的硬质相弥散分布于沉积层中,其中部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸.沉积层的平均显微硬度为1 474.8 HV0.1,约是基体硬度的3倍,沉积层的耐磨性能是基体的3.3倍.沉积层的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损.弥散分布的细小硬质相是沉积层硬度及耐磨性能提高的主要因素.     

球墨铸铁表面连续激光沉积高速钢粉末涂层的工艺与组织性能

采用大功率连续CO2激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光辅助金属沉积处理.得到了激光沉积的优化工艺参数,用该参数制备的沉积层组织致密、无气孔、无裂纹等缺陷,沉积层与基体为冶金结合.XRD分析表明,Ni60+T15+T15沉积层中V4C3,WC1-x,CoCx等硬质相起到弥散强化的作用,Ni60+T15+T15沉积层平均硬度值为716HV,是基体的2.2倍.Ni60+YT12+YT12沉积层中起强化作用的Cr7C3相主要分布在晶界间,Ni60+YT12+YT12沉积层平均硬度值为739HV,约为基体的2.3倍.     

SHS-离心法制备W—C—Fe金属陶瓷内衬复合钢管

以Fe2O3、WO3、Al和C为反应原料,采用SHS-离心法制备W-C-Fe内衬复合钢管.利用X射线衍射分析内衬层的相组成,扫描电镜观察金属陶瓷涂层的组织,利用能谱仪分析涂层与基体结合处的元素分布,显微硬度仪测量内衬层硬度.结果表明:涂层与基体之间形成良好的冶金结合,涂层主要由Fe3W3C组成,还有少量的WC、W2C、Fe3C和Fe;涂层组织呈梯度分布,靠近基体处晶粒细小,远离基体处晶粒呈粗大树枝状;涂层显微硬度为13.5±1.6 GPa,是基体的7~8倍.     

氩弧熔敷原位自生WC复合涂层组织及耐磨性

为提高采煤机中截齿的耐磨性能,利用氩弧熔敷技术,在35CrMnSi钢表面制备WC增强Ni基复合涂层。利用OM、SEM、XRD和EDS分析复合涂层的显微组织,采用显微维氏硬度仪测试复合涂层的显微硬度,并测试涂层在室温磨损条件下的耐磨性能。结果表明：氩弧熔敷涂层组织均匀致密,熔敷涂层与基体呈冶金结合,主要由WC、W：C、T—Ni、（Fe,Cr）23,C6等物相组成;WC颗粒呈弥散分布,颗粒尺寸为1txm;熔敷涂层可以改善基体的表面硬度,最高显微硬度可达12．6GPa;熔敷涂层在室温冲击磨粒磨损实验条件下,具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨桶．其耐磨性较35CrMnSi基体提高近12倍。     

等离子原位冶金快速制备钨基硬质合金的研究

钨基化合物(WC、W2C等)因其优异的性能在切削和耐磨材料领域得到广泛的应用。在采掘机截齿齿体(20CrMnTi)的齿顶孔内采用等离子原位冶金法成功制备了钨基硬质合金刀头,分析了刀头的微观组织、成分、相组成及显微硬度,结果表明刀头合金的相组成包括WC、W2C、M6C(Fe3W3C-Fe4W2C)、Cr7C3、(Fe,Cr,Ni)3C和-γFe等,平均显微硬度为1 254 HV,最高相硬度达到1 987 HV。     

镍基碳化钨喷焊涂层组织与磨损性能研究

采用带有能谱仪的扫描电镜、X射线衍射和透射电镜技术分析了氧乙炔火焰喷焊WC 增强镍基自熔性合金复合涂层的组织结构,并采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损实验机对该涂层、镀铬层以及Q235钢进行了抗磨粒磨损性能测试.结果表明,复合喷焊层的结构为在γ-Ni 固溶体基体上较均匀的分布着颗粒较粗的WC粒子和弥散分布着大量细小的碳(硼)化物硬质相,这些细小的硬质相主要是Cr7C3,Cr23C6和Ni3B等.在相同的实验条件下,镀铬层和Q235钢的磨损失重分别为喷焊层的1.86倍和29.8倍.     

N+注入GCr15钢摩擦磨损性能研究

通过多种表面测试手段对氮离子注入GCr15钢的摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,由于离子注入引起注入层显微硬度提高,表面残余压应力增大,表面粗糙度降低,以及注入层形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε-Fe2-3N,使摩擦磨损机理发生了变化,从而改善了材料的摩擦学性能.在本实验条件下,所得最佳参数为注入剂量4×1017ions/cm2,注入能量100 keV     

WC/12Co颗粒增强Ni60A复合涂层的组织及耐磨性能

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢表面制备不同配比的WC/12Co+Ni60A复合涂层.利用SEM、EDS、XRD等分析技术对该涂层的形貌特征、物相组成和微区成分进行分析,并对涂层硬度及耐磨性进行测试.结果表明:在Ni60A中添加WC/12Co颗粒可使涂层的硬度和耐磨性显著提高,当WC/12Co质量分数为30%时,复合涂层的耐磨性较Ni60A涂层的耐磨性提高10.4倍;WC/12Co+Ni60A复合涂层主要由WC增强颗粒、γ-Ni基体及基体上分布的Cr2B、Cr7C3、Ni3Si2、W2C等相组成.其中大部分未熔的WC颗粒弥散分布在γ-Ni基体上形成硬质点相,是提高涂层耐磨性的主要因素;同时WC颗粒的存在对γ-Ni基固溶体基体有强化作用,使得涂层耐磨性进一步提高.     

钒和碳双注入钢的纳米结构、强化机制和抗磨损特性

研究了V C双重离子注入合成纳米结构、相变和抗磨损机制．研究表明，注入后可改变钢的成分，V与Fe原子比最高可达到28％；形成了纳米相弥散强化结构和无序相强化结构．从而提高了钢表面硬度，表面硬度可提高23％～146％；抗磨损也有着明显的提高，磨损阻抗为未注入钢的2．2～3．6倍．     

WC颗粒增强钢基表层复合材料中增强相和组织的演化

运用“复合剂技术”制备了WC颗粒增强钢基表层复合材料，系统研究了颗粒尺寸对WC颗粒在复合材料组织中的存在形态及复合材料组织变化的影响规律．结果表明：WC颗粒溶解于高温钢液，微区内W、C元素的含量显著提高，存在合金元素的相互扩散和迁移；当加入的WC颗粒直径小于100μm时，WC颗粒不再以原有的形态发挥硬质相的作用，而是形成新相（W，Fe）7C3型碳化物来发挥硬质相的作用，最终在铸钢基体的表面形成高碳高钨的白口铸铁组织．     

Characterization and wear behavior of WC-0.8Co coating on cast steel rolls by electro-spark deposition

To prepare high wear resistance and high hardness coatings, electro-spark deposition was adopted for depositing an electrode of a mixture of 92wt%WC+8wt%Co on a cast steel roll substrate. The coating was characterized by classical X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The results indicate that the coating shows nanosized particulate structure and dendritic structure including columnar structure and equiaxed structure. The primary phases of the coating contain Fe₃W₃C, Co₃W₃C, Fe₂C and Si₂W. The coating has a low friction coefficient of 0.13, its average wear-resistance is 3.3 times that of the cast steel roll substrate and the main mechanism is abrasive wear. The maximum microhardness value of the coating is about 1573.9 Hv_0.3. The study reveals that the electro-spark deposition process has the characteristic of better coating quality and the coating has higher wear resistance and hardness.     

Formation of microstructural features in hot-dip aluminized AISI 321 stainless steel

Hot-dip aluminizing (HDA) is a proven surface coating technique for improving the oxidation and corrosion resistance of ferrous substrates. Although extensive studies on the HDA of plain carbon steels have been reported, studies on the HDA of stainless steels are limited. Because of the technological importance of stainless steels in high-temperature applications, studies of their microstructural development during HDA are needed. In the present investigation, the HDA of AISI 321 stainless steel was carried out in a pure Al bath. The microstructural features of the coating were studied using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. These studies revealed that the coating consists of two regions:an Al top coat and an aluminide layer at the interface between the steel and Al. The Al top coat was found to consist of intermetallic phases such as Al₇Cr and Al₃Fe dispersed in an Al matrix. Twinning was observed in both the Al₇Cr and the Al₃Fe phases. Furthermore, the aluminide layer comprised a mixture of nanocrystalline Fe₂Al₅, Al₇Cr, and Al. Details of the microstructural features are presented, and their formation mechanisms are discussed.     

用Mo＋C和W＋C双离子注入H13钢制备表面优化复合层的研究

首次给出了Ｍｏ＋Ｃ和Ｗ＋Ｃ双离子注入Ｈ１３钢合成优化表面层机理的研究结果，包括表面薄碳膜和弥散硬化层的形成。电镜中观察到这些离子注入时晶粒细化和密集位错的出现，同时在晶界间析出相以ＭｏＣ为主，在晶界内析出相则以Ｆｅ２ＭｏＣ和ＭｏＣ为主；这将使晶界强化和位错强化效果增强。Ｘ射线衍射分析表明，注入层中出现了弥散的ＦＥ２Ｃ，Ｆｅ５Ｃ２，ＦｅＭｏ，Ｆｅ３Ｍ０２，ＭｏＣ，ＭｏＣｘ，Ｍｏ２Ｃ，Ｆｅ２ｗ，Ｆｅ７Ｗ６，ＷＣ和Ｗ２Ｃ相。由于这些弥散相的存在使注入层硬度和抗磨损效果均有明显的提高。首次用俄歇分析观察到表面有一层碳膜存在，这将引起表面的自润滑效果。     

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

采用等离子熔覆工艺,以Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末为原料;在Q235钢基材表面制备了高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明,涂层中含有大量硬质耐磨相（Cr,Fe）7C3,具有较高的显微硬度,涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性,经44 h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。     

反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性研究

以Fe—Cr—C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45号钢表面制得以原位生成初生相（Cr,Fe）7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用SEM、XRD、EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层组织包括（Cr,Fe）7C3增强相和γ－Fe固溶体与少量（Cr,Fe）7C3构成的共晶;该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性。     

炮钢表面等离子堆焊Fe基涂层及其烧蚀行为研究

在炮钢表面利用等离子堆焊分别制备了A、B两种Fe基耐烧蚀涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分析了涂层的微观组织和元素含量,利用维氏硬度计测量了涂层的硬度,利用高速热流发生装置模拟了火炮发射时的高温高压环境,对涂层进行了烧蚀试验.结果表明,两种Fe基涂层均与基体形成了良好的冶金结合,涂层A的组织主要由Fe-Cr固溶体、Fe₃Ni₂及（Cr,Fe）₇C₃组成,涂层B的组织主要由Fe-Cr固溶体、Cr₃Ni₂、Fe_0.64Ni_0.36及Fe₇C₃组成.经过40次高速热流烧蚀后,电镜下观察涂层A发生的烧蚀行为,其烧蚀过程是由"晶间烧蚀"扩展到"沿晶烧蚀"最后到"全晶烧蚀",电镜下观察涂层B未发生明显的烧蚀行为,但是在热冷循环过程中产生了"穿晶"裂纹,与炮钢相比,两种涂层的耐烧蚀性能均有明显提高.      

C和Mo多重离子注入H13钢的腐蚀性能

研究了C＋Mo＋C注入结构和相变,用多重扫描电位法研究了其抗腐蚀特性,得出了抗腐蚀相生存的条件,以及这些相对抗腐蚀特性的作用,并对其改性机理进行了讨论,实验结果表明,在C＋Mo＋C双注入H13钢中,可有效地提高H13钢的抗性,并能提高点蚀电位,使之更耐点蚀,三重注入生成了含Fe2Mo,FeMo合金相和MoC,Fe5C3,Fe7C3,Mo和MoO等的表面钝化膜,这种钝化膜的存在可提高H13钢的耐腐蚀性和抗 蚀特性,其抗腐蚀和抗点蚀特性优于单注入和双注入,这种多重注入最可贵之处在于既可提高钢表面的抗点蚀特性,又能提高钢表面的抗腐蚀特性。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

原位合成TiC-TiB_2复合涂层的组织结构及耐磨性

以Ti粉、B4C粉和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出以TiC和TiB2颗粒为增强相的原位自生金属基复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和滑动磨损试验机对复合涂层的显微组织、硬度和耐磨性进行了研究.实验结果表明:涂层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;氩弧熔敷层组织是由弥散分布的TiC、TiB2颗粒和α-Fe基体组成,TiC呈八面体或花瓣枝晶状,TiB2呈六边形或棒状.涂层中随着B4c质量分数的增加,TiB2由短棒状或六边形变为棒状,TiC的质量分数也随之增加.具有较多棒状TiB2的涂层,其硬度最高、摩擦系数最小,耐磨损性能最好.