氩弧制备熔覆层的性能及分析

循环流化床锅炉水冷壁管高温7中蚀磨损是目前阻碍循环流化床锅炉发展的主要技术难题。现在人们重点研究其磨损机理及有效的防磨措施。本文先分析了循环流化床锅炉水冷壁管磨损的失效机理，采用电弧喷涂合金涂层，并使用氩弧重熔技术制备得到了具有冶金结合的耐磨涂层，并对涂层进行了硬度实验及分析，高温冲蚀磨损试验及分析，显微组织分析。分析表明：熔覆层表面硬度高达1200HV，组织均匀，与基体之间冶金结合，并表明熔覆层的硬度是20G铜的6～7倍，耐高温冲蚀性能为20G钢的2．5～4倍。涂层的磨损行为介于塑性和脆性磨损之间，并以塑性磨损为主，具有良好的抗高温冲蚀磨损性能。     

等离子喷焊Mo-Fe-Cr-B合金覆层的组织性能研究

采用等离子喷焊法在Q235钢表面熔敷一层Mo-Fe-Cr-B合金覆层,借助光学显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计及电化学工作站等对该覆层的组织结构及性能进行表征分析。结果表明,Mo-Fe-Cr-B合金覆层组织由均匀分布的α-Fe、Mo_2FeB_2、(Mo,Cr,Fe)_3B_2和(Cr,Fe)7C3等相组成;覆层与Q235钢基体形成良好的冶金结合,在熔合线附近存在元素的相互扩散;覆层显微硬度最高可达871HV0.3,其为Q235钢基体硬度的4倍;覆层耐腐蚀性能强于Q235钢及Ni60覆层。     

原位生成TaB_2颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

以Ta粉、B粉和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备原位生成TaB_2颗粒以增强Ni基复合涂层。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、物相、显微硬度以及涂层耐磨性进行分析研究。结果表明,镍基复合涂层形成良好,没有气孔和裂纹等缺陷,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层由原位生成的TaB_2颗粒相、Fe-Cr相及Cr_7C_3相组成。TaB_2颗粒弥散分布在基体上,氩弧熔覆涂层的平均显微硬度达到11.50 GPa,比基体Q235钢提高约4倍。在室温干滑动磨损条件下,该熔覆涂层的耐磨性比基体提高约12倍。     

等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料, 采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度. 使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为. 结果表明: 材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层＞0Cr13Ni5Mo＞1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因.     

TC4合金氩弧熔覆TiN复合涂层的组织及耐磨性

为提高钛合金表面性能,以TiN粉和Ti粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在TC4合金表面成功制备出TiN增强Ti基复合涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆涂层的显微组织和物相组成;利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机测试了复合涂层的显微硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆涂层主要由TiN棒状树枝晶和TiN颗粒组成,复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达9.5 GPa;复合涂层在室温干滑动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损,其耐磨性较TC4合金基体提高近9倍。     

氩弧熔覆制备25Ni-10Zr-10Mo-15WC-40B4C复合涂层组织及耐磨性

零件表面改性技术,是提高其使用寿命的重要方法之一,以Ni粉、Zr粉、Mo粉、WC粉和B4C粉为原料,采用钨极氩弧熔覆工艺在Q235钢表面原位合成了(Fe,Mo,W)2B,(Fe,Mo,W,Zr,Ni)(B,C),(Zr,Mo,W,Fe)C0.7增强α-Fe基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)等分析手段对熔覆层的显微组织和物相进行分析,采用显微硬度测试计和摩擦磨损实验机对熔覆层的硬度及其耐磨性进行测试。结果表明:熔覆层与Q235钢基体呈良好的冶金结合,未见气孔、裂纹等缺陷。其增强相颗粒有大的圆块状、不规则长条状和小的八面体状弥散均匀地分布于基体当中;部分八面体小颗粒镶嵌在大颗粒上。复合涂层区域平均显微硬度约13.7 GPa,最高可达14.6 GPa;在室温干滑动磨损实验条件下,熔覆层呈现优异的耐磨性,其耐磨性约为基体Q235钢的20倍。     

结晶器铜板上激光熔覆镍基合金

利用5kWCO2激光器在结晶器铜板上熔覆镍基合金,并研究了熔覆层组织性能.选用与结晶器铜板成分相近的镍基自熔合金粉末Nickel-baseHMSP1015-00(Ni1015),利用等离子喷涂技术在铜板上预涂Ni1015合金,然后再采用高能量密度激光进行重熔.借助OM,SEM和显微硬度计分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度分布情况.所得到的熔覆层表面平整均匀,与基体为冶金结合;熔覆层平均显微硬度为270HV0.05,是基体的3.2倍(85HV0.05).确定出本实验合适的激光熔覆工艺参数功率密度为1.58×102kW/cm2时,扫描速度为3~4m/min.     

镁合金表面氩弧熔覆Al-Si基SiC复合涂层组织及耐磨性

采用氩弧熔覆方法作为镁合金材料表面强化,是一项全新技术,在AZ31B镁合金基体表面制备10%Si C粉末+Al-Si合金粉末的复合涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电子显微镜分析涂层的物相组成和显微组织;利用显微维氏硬度计和干滑动摩擦磨损实验机测试复合涂层在室温下的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:氩弧熔覆涂层与基体界面具有良好的结合,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;熔覆层主要由Mg2Si、Mg2C3、Mg17Al12、Al3.21Si0.47等物相组成;熔覆层内部主要由黑色块状组织组成,尺寸为2~5μm;由于在氩弧熔覆过程中生成了新的物相使得涂层的显微硬度提高,涂层平均硬度可达2.5 GPa,是AZ31镁合金基体的4倍;基体的平均摩擦系数约为0.7,10%Si C氩弧熔覆层摩擦系数约为0.57,摩擦系数明显降低;熔覆涂层的相对耐磨性较基体提高近5倍。     

Q235钢表面激光熔覆Cr_7C_3的性能研究

利用激光熔覆技术将摩尔比为91：9的Cr、C合金粉末制备于Q235钢表面。采用光学显微镜、x射线衍射仪、扫描电子显微镜和硬度分析仪分析熔覆层的显微组织结构及截面的显微硬度。试验结果表明,当激光功率为2500W和扫描速度为2.5mm/s时,熔覆层与基体的冶金结合较好,同时可获得无裂纹、无孔洞且表面平整的涂层。     

氩弧熔覆原位合成ZrC-TiB2/Fe基复合涂层组织与耐磨性

为提高钢材料表面性能,以Ti、Zr、B4C和Fe等粉末为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q345D钢表面制备出原位合成ZrC和TiB2颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和滑动摩擦磨损实验机研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织由方块状ZrC颗粒、长条状TiB2颗粒和α-Fe基体组成;熔覆层与基体呈冶金结合,界面洁净无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层平均硬度(HV)为14 GPa;在室温干滑动摩擦磨损实验条件下,其耐磨性约为基体的18倍。该研究为原位合成ZrC和TiB2提供了新方法。     

碳钢表面激光熔覆镍基合金涂层及其高温磨损行为

应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB合金粉末,在20#碳钢表面制备了熔覆涂层.利用X射线衍射仪分析熔覆层的相组成;利用摩擦磨损实验机对熔覆层的高温耐磨性能进行了研究;利用扫描电镜观察熔覆层形貌.结果表明:所制得熔覆层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合.镍基合金激光熔覆层硬度提高到基体的4倍;高温磨损率约为基体的1/3.熔覆层耐磨能力增强的主要原因在于熔覆层与基体良好的冶金结合,固溶强化和硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用.     

氩弧熔覆原位合成TiN复合涂层的组织与耐磨性

为提高钢材料的耐磨性,以Ti、TiN和Ni60A三种粉末作为涂层材料,采用氩弧熔覆、原位合成技术,在Q235钢表面制备TiN复合涂层.利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计及滑动磨损实验机（MMS-2B）对复合涂层的显微组织结构、硬度和耐磨性进行分析.结果表明：涂层主要由TiN和α-Fe组成,TiN分布均匀且与基体呈现冶金结合,涂层显微硬度最高达738.17 GPa,耐磨性为Q235钢的8倍.涂层在室温干滑动摩擦磨损条件下表现出优异的耐磨损性能,具有应用价值.     

H13钢表面激光熔覆Ni60A合金组织及性能分析

利用HUST-5000横流CO2激光器在H13热作模具钢表面制备了Ni60A镍基合金涂层。采用金相显微镜和XRD等对熔覆层的微观组织及成分进行了分析,利用显微硬度仪和磨损试验机分别测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。分析表明,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FeNi3、Ni2Si和γ(Fe-Ni)等相组成;熔覆层显微硬度HV0.2在800~900之间,明显高于H13钢基体的硬度。摩擦磨损试验表明,在相同的条件下,熔覆层的耐磨性能是基体的2倍多,且随载荷的增加,磨损量的变化较小。     

氩弧熔覆铁基TiB_2-Al_2O_3复合涂层耐蚀性

为提高Q235钢的静态腐蚀性能,采用Fe、B_4C、TiO_2及Al粉末,利用氩弧熔覆技术,经过原位合成反应,在Q235表面制备了铁基TiB_2-Al_2O_3复合涂层,并对其组织结构,显微硬度及耐蚀性进行了研究.实验结果表明:复合涂层内生成了TiB_2、Al_2O_3、Ti C、Fe_2B相,涂层的显微硬度能够达到913.5HV0.2,耐酸腐蚀性能是基体的2.63倍,耐盐腐蚀性能是基体的2.48倍,耐煤水腐蚀性能是基体的2.59倍,耐人工海水腐蚀性能是基体的2.60倍.涂层提高了基体在各类腐蚀介质中的耐蚀性.     

20Cr13钢表面激光熔覆铁/镍基合金熔覆层的组织与性能研究

针对提高20Cr13不锈钢的表面性能,采用激光熔覆技术在基体表面制备M2铁基和Ni60A镍基合金熔覆层;通过使用光学显微镜、显微硬度计以及电化学工作站对两种熔覆层进行金相组织、显微硬度和电化学腐蚀性能差异性研究;结果表明:铁基、镍基熔覆层与基体结合界面均有明显的白亮带,无气孔、裂纹等缺陷;铁基涂层微观组织主要由等轴晶和胞状晶组成,镍基涂层微观组织主要由和树枝晶组成;铁基涂层的显微硬度为541.7 HV,镍基涂层的显微硬度为592.3 HV,约为基体显微硬度(220.7 HV)的2～3倍;铁基、镍基涂层均与20Cr13钢基体表面形成了较好的冶金结合,二者表面硬度均有了有显著提升,在熔覆区采用Ni60A镍基材料时的显微硬度要比采用M2铁基材料时的显微硬度高,而在热影响区部位两者显微硬度相差不大;铁基涂层的自腐蚀电位(-0.21 V)略高于镍基涂层的自腐蚀电位(-0.23 V),铁基涂层的耐腐蚀性优于镍基涂层。     

钢表面激光熔覆铁/镍基合金熔覆层的组织与性能研究

针对提高20Cr13不锈钢的表面性能,采用激光熔覆技术在基体表面制备M2铁基和Ni60A镍基合金熔覆层;通过使用光学显微镜、显微硬度计以及电化学工作站对两种熔覆层进行金相组织、显微硬度和电化学腐蚀性能差异性研究;结果表明:铁基、镍基熔覆层与基体结合界面均有明显的白亮带,无气孔、裂纹等缺陷;铁基涂层微观组织主要由等轴晶和胞状晶组成,镍基涂层微观组织主要由和树枝晶组成;铁基涂层的显微硬度为5417 HV,镍基涂层的显微硬度为5923 HV,约为基体显微硬度（2207 HV）的2~3倍;铁基、镍基涂层均与20Cr13钢基体表面形成了较好的冶金结合,二者表面硬度均有了有显著提升,在熔覆区采用Ni60A镍基材料时的显微硬度要比采用M2铁基材料时的显微硬度高,而在热影响区部位两者显微硬度相差不大;铁基涂层的自腐蚀电位（-021 V）略高于镍基涂层的自腐蚀电位（-023 V）,铁基涂层的耐腐蚀性优于镍基涂层。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金涂层的组织研究

钛合金具有优良的性能,但其耐磨性差限制了其在航空航天等部门的应用。为了在钛合金表面获得良好的耐磨涂层,本文采用激光熔覆技术在TC4合金上分别熔覆市售的KF-Co50和加入10%Ti、5%B的KF-Co50合金粉末。实验采用相同的工艺参数。通过XRD分析试样熔覆层的生成相;利用XRD、SEM和EMPA分析手段对激光熔覆层的微观组织进行分析;通过显微硬度测量、干滑动摩擦磨损实验进行熔覆层的性能分析。对涂层微观组织分析结果表明:涂层组织结构分为熔覆区、结合区、热影响区三部分;涂层与基体实现了良好的冶金结合。     

Y2O3对Q235钢表面激光熔覆Ni基合金的影响

采用激光熔覆技术,在Q235低碳钢基体表面进行了Ni基合金添加Y2O3的熔覆试验,通过对激光工艺参数及合金粉末比例的优选,可以得到较理想的熔覆层,对熔覆的合金化层进行了表面显微硬度和电化学腐蚀测试以及金相组织和X省射物相分析,结果表明Y2O3对Q235风表面激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用,但显微硬度与耐蚀性能有所下降。     

激光熔覆Ni-Si基复合涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在Ni基高温合金表面制备(Ti,W)C陶瓷增强Ni-Si金属间化合物基复合涂层.通过SEM、XRD、EDS等方法研究涂层相及组织,并测量其显微硬度.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,结合质量良好;熔覆层主要由Ni固溶体、Ni3(Si,Ti)金属间化合物和(Ti,W)C复相陶瓷组成;熔覆层组织均匀,硬度较高.     

脉冲激光熔覆高速钢粉末涂层的微结构与裂纹抑制

采用Nd∶YAG脉冲激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光熔覆处理.单道实验得到优化后的高速钢激光熔覆工艺参数为:电流240A、扫描速度3.0 mm/s、离焦量13 mm、预置涂层厚度0.5mm、激光脉冲频率15Hz、脉宽3.0ms.多道搭接实验结果表明,制备的熔覆层组织致密,与基体形成了冶金结合,主要强化相为WC1-x和V4C3,有裂纹存在.熔覆层平均显微硬度为600HV,最高达到682HV,约为基体(300HV)的2.3倍.添加50%Ni60自熔性合金,有效控制了熔覆层裂纹数量,显微硬度略有降低,最高为637HV,约为基体的2.1倍.