WC含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究

为了解决导辊零部件表面易磨损失效问题,采用激光熔覆在GCR15轴承钢表面制备了不同WC含量铁基复合熔覆层.分别通过SEM、EDS、XRD和磨损试验机对熔覆层微观组织、元素分布、物相组成和耐磨性能进行分析.结果发现,WC的添加量对合金熔覆层组织及性能影响较大.熔覆层与GCR15轴承钢基材冶金结合良好,熔覆层组织主要由胞状晶和等轴树枝晶组成,物相以Fe_3W_3C、Fe_2W_2C为主.熔覆层平均显微硬度随WC含量的增加而增加,其中WC含量为质量分数50%的熔覆层平均显微硬度最高,约为基材的3倍.在耐磨性能方面,磨损机理主要为磨料磨损和氧化磨损.随着熔覆层WC质量分数的增加,磨损量先减小后变大,WC含量为质量分数30%的熔覆层耐磨性能最佳.     

载气吹送WC制备Fe-Cr-C堆焊层中增强颗粒的微观表征

通过载气吹送颗粒的方法,在堆焊过共晶Fe-Cr-C合金的同时,在该合金中浸润WC陶瓷强化相。通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对铁基增强WC颗粒堆焊层的显微组织、相变规律、WC颗粒在Fe-CrC合金的熔解相转变机制以及各相的微观硬度进行测试分析。结果表明,采用堆焊同时载气吹送WC颗粒浸润堆焊层的新工艺,可以制备出含WC增强相的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金。WC增强相与Fe-Cr-C堆焊层结合性能良好,WC颗粒表面发生了熔解扩散,形成了Fe3W3C和Fe6W6C两种η碳化物。含WC增强颗粒的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金中,未熔WC颗粒的显微硬度为1 480HV,高于过共晶组织中初生Cr7C3的硬度1 322HV。WC增强相有利于提高过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的耐磨性。     

超细碳化钨体积分数对喷焊层耐磨性的影响

为了获得质量较好的喷焊层,提高喷焊层的耐磨性,在镍基自熔性合金粉末F102中加入不同体积分数的亚微米碳化钨（WC）进行氧一乙炔火焰喷焊．通过磨粒磨损试验、显微硬度测试和显微组织分析,研究了不同WC体积分数对喷焊层质量及其耐磨性的影响．试验结果表明WC的体积分数为1％时,喷焊层的质量最优,耐磨性最好,硬度也最高．但随着WC体积分数的进一步增加,喷焊层的耐磨性和硬度反而有所下降．涂层的耐磨性主要与涂层硬度．WC硬相的含量,空洞的数量及大小等有关．硬度越高,WC硬相越多,空洞越少、越小,涂层的耐磨性越好,反之越差．     

热处理对等离子熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层组织及耐磨性能的影响

采用等离子熔覆技术在H13合金钢表面熔覆Fe-Mo-Cr-Ni-B合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)配合能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及多功能摩擦磨损试验机,对热处理前后熔覆层的组织结构、硬度和耐磨性进行分析。结果表明,Fe-Mo-Cr-Ni-B合金覆层主要由α-Fe、Mo₂FeB₂、(Mo, Fe, Cr)₃B₂和Fe₂₃(B,C)₆相组成;熔覆层磨损以Mo₂FeB₂硬质相的脆性剥落为主;在1 000℃温度热处理后,熔覆层平均硬度达到1 061HV_0.5,相比于焊态提高了28.3%,耐磨性相比于焊态提升了42.0%。合金覆层硬度提升和耐磨性的改善可以归因于高温热处理导致的碳化物共晶组织消失、Mo₂FeB₂硬质相增多以及黏结相强度增加。     

送粉激光熔覆WC陶瓷层的高温组织与性能

实验研究了Co基自熔合金、Ni基自熔合金 WC和Co基自熔合金 WC激光熔覆层在不同温度下的显微组织和各种化合物的硬度。结果表明,三种材料在相同激光熔覆工艺参数下获得的熔覆层的高温显微组织、性能存在很大的差异,Ni基自熔合金 WC在700℃时,硬度开始显著降低且显微组织发生很大变化,而Co基自熔合金和Co基自熔合金 WC在700℃时才开始发生变化且变化幅度较小。同时证明,WC在加热过程中硬度没有显著降低。实验结果对获得具有抗高温粘着磨损的激光熔覆层有重要的理论和实际意义。     

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。     

镍基金属陶瓷激光熔覆层组织及摩擦磨损性能

采用5 k W横流CO2激光器在45钢基体上熔覆自制的镍基金属陶瓷涂层,对熔覆涂层的成型性、物相组成、组织形貌、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明:激光熔覆层成型良好,组织细密均匀,主要为Ni-Fe固溶体中分布Fe2B,WC,M7C3型及M23C6型碳化物。熔覆层靠近基材的组织为发达树枝晶,中上部为基体组织上分布着大量长条状及少量零散分布的菊花状物质,但上部晶粒分布的方向性减弱,晶粒更加细小致密。熔覆层搭接时,搭接界面存在着生长方向多与结合面相垂直的树枝晶组织过渡区。熔覆层的显微硬度约600 HV0.2,沿搭接方向没有明显波动,其摩擦系数、磨损失重及磨损程度较基体45钢明显降低,耐磨性显著提高。     

通过振动辅助激光熔覆增强沉积在 Inconel 718 上的 Stellite/WC 纳米复合材料的显微结构和力学性能

通过具有不同激光参数的振动辅助激光熔覆，将 Stellite-21/WC 纳米粉末沉积在 Inconel 上。 采用光学和扫描电子显微镜、硬度测量和磨损表征来了解纳米复合材料的微观结构和力学性能。 研究结果表明，改变冷却速率对包覆复合材料的微观结构产生显着影响。 此外，当激光功率从 150 W 增加到 250 W 会增加热输入和稀释度。 在 250 W 的高激光功率下，扫描速率和送粉速率会影响稀释度。当加入 WC 纳米颗粒作为增强材料时，稀释幅度加剧，同时硬度值从 HV 350 增加到 HV 700。磨损特性表明， 含有 3wt% WC 纳米颗粒的复合材料具有最高的耐磨性。     

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。     

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。     

镍含量对激光熔覆层微结构及硬度的影响

为满足多种支承辊再制造表面硬度需求,采用激光熔覆技术,将添加不同比例纯镍粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面,研究镍含量对熔覆层微结构及性能的影响.结果表明:所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小均为鱼骨状和网状枝晶组织.通过调整添加镍粉的量可以准确控制熔覆层的合金成分.随熔覆层中镍含量增多,熔覆层中奥氏体相显著增多,截面硬度显著下降.添加8%纯镍粉的粉末材料可以制备出硬度约为500 HV,可以满足Cr5支承辊再制造需求.     

增减材复合制造WC颗粒增强316L不锈钢材料组织性能

基于自主研发的增减材复合工艺技术与装备，探索了激光功率和WC颗粒质量分数对316L不锈钢复合材料致密度、组织演变和表面耐磨性能的影响规律.结果表明:随着WC质量分数的增加，试样致密度呈现先升高后降低的趋势，而硬度和耐磨性能均逐渐提高，过多的WC颗粒会使工件内部产生热裂纹，同时降低了工件的表面质量；当激光功率由270W提高到330W时粉末充分熔化，凝固后未熔合缺陷明显减少.当WC颗粒质量分数为5%、激光功率为330W时，增材件的致密度最高达到99.6%；相比未添加WC颗粒的工件，力学性能、耐磨性能和表面质量等指标均有明显提高.     

激光功率对316L不锈钢熔覆层组织及性能的影响

为了解决316L不锈钢激光熔覆层成形差、耐腐蚀性低的问题,采用显微组织观察、硬度实验、常温冲击及电化学测试等试验方法,对不同激光功率下熔覆单层及多层熔覆层的成形、组织及性能进行检测和分析。结果表明,随着激光功率的增大,熔覆层高度呈现先增加后减小的变化趋势,熔覆层内部析出相的含量以及稀释率则呈现上升趋势;激光功率过小易引起熔覆层开裂,过大则会引起熔覆层晶粒异常长大;随着激光功率的增加,熔覆层硬度呈增大趋势,当激光功率达到450 W时,熔覆层与基材结合界面处硬度值达到最大,为475 HV;而熔覆层的冲击性能和耐腐蚀性能则随着激光功率的增大呈现下降趋势,当激光功率为300 W时,其冲击韧性最大为92 J,且熔覆层具有最优的耐腐蚀性能,腐蚀电位E_corr最高为-0.3 V,且腐蚀电流密度I_corr最小为0.165 A/cm²;因此,当熔覆速率为3 mm/s、送粉速率为14 g/min、搭接率为50%时,采用300 W激光功率制备的熔覆层可得到优异的冲击和耐腐蚀性能。研究结果可为316L激光熔覆层工艺调控及性能改善提供参考。     

316H不锈钢表面等离子粉末堆焊Tribaloy® T400涂层的性能研究

采用等离子粉末堆焊工艺在316H不锈钢表面堆焊Tribaloy^® T400 (T400) 合金涂层,研究焊接时不同焊接热输入对堆焊件表面形貌、成分、维氏硬度、摩擦因数以及磨损质量的影响。结果表明：当焊接热输入为840 J/mm时,堆焊件表面没有明显的缺陷,维氏硬度以及耐磨性能达到最佳,且Cr元素含量最低;对316H不锈钢和堆焊件的磨损机制进行研究发现,316H不锈钢的磨损机制主要为剥层磨损,伴随有少量氧化磨损,堆焊件的磨损机制主要为磨粒磨损,伴随有黏着磨损。对焊接热输入为840 J/mm的堆焊件在700 ℃的环境中进行时效实验,堆焊件的维氏硬度随着时效时间的延长而增大,堆焊件经1000 h时效后,维氏硬度由原来的528增加到602,堆焊层具有较高的高温力学稳定性。     

镍基自熔合金激光熔敷层的组织和干摩擦磨损特性

研究了几种不同成份的Ｎｉ基自熔合金激光熔敷层的组织和干摩擦磨损性能。结果表明,熔敷层的耐磨性远高于淬火态ＧＣｒ１５钢,其中以Ｎｉ２１＋ＷＣ＋ＣｅＯ２合金熔敷层的耐磨性最好,磨损机制主要是磨粒磨损和部分粘着磨损。     

原位生成NbC增强YCF102熔覆层热力学与耐磨性研究

熔覆层性能难以满足特定的工艺要求，已成为限制激光熔覆发展的关键因素之一.鉴于此，在45号钢基体上制备出原位生成NbC增强YCF102熔覆层，并进行了热力学分析.通过XRD，SEM和EDS对其微观形貌及组成成分进行了分析，对其显微硬度及耐磨性进行了研究.结果表明:激光功率的改变对激光熔覆过程中原位反应的反应程度有显著影响，过大或者过小的激光功率均会对原位反应的发生起到抑制作用;YCF102熔覆层中原位生成的NbC颗粒的主要形态为四边形和花瓣形;当激光功率为525W时，原位生成NbC增强YCF102熔覆层具有较高的显微硬度及良好的耐磨性.     

Mo含量对铁基熔覆层组织及性能的影响

为改善铁基熔覆层组织的均匀性,提高其耐磨性能,利用X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计和磨损试验机,研究了Mo元素对铁基熔覆层组织及性能的影响。结果表明,不添加Mo的熔覆层主要由奥氏体和针状碳化物（M₇C₃）组成,熔覆层组织不均匀,整体硬度波动大,耐磨性较差,磨损过程中出现了大范围剥落;添加Mo元素后,熔覆层组织均匀细化,强化相（M₇C₃及Fe₇Mo₃）主要呈网状分布,整体硬度较为均匀,其中Mo添加量为10%时熔覆层的耐磨性能最好,较基体提升了1.76倍。因此,加入Mo元素可以改善铁基熔覆层组织的均匀性及耐磨性,研究结果可为提升材料表面的耐磨性提供理论参考。     

激光工艺对45钢表面梯度熔覆层组织性能的影响

研究了激光熔覆功率、扫描速度和熔覆材料对熔覆层组织结构与耐磨性等的影响.结果表明:梯度熔覆层连续完整,无裂纹、气孔等缺陷,与45钢基体呈冶金结合状态.熔覆层显微组织特征为枝晶、等轴晶等多种形貌的快速凝固组织,由α-Fe,CrNiFe-C和Cr₇C₃等组成.熔覆层显微硬度呈梯度分布,表层硬度达7.48GPa,过渡层硬度达5.52GPa,分别是基体硬度的3.74和2.76倍.激光熔覆技术可显著提高45钢的耐磨性能.     

WC的质量分数对喷熔层耐磨性能的影响

在自熔性合金粉末Ni60中机械混合不同质量分数的WC进行火焰喷熔,通过喷熔工艺性能试验、喷熔层宏观硬度测试、喷熔层低应力磨粒磨损试验、喷熔层冲击磨粒磨损试验和显微组织分析,研究了w(WC)对喷焊层耐磨性能的影响。试验证明:随着合金粉中w(WC)的增大,喷焊工艺性能变差,但当w(WC)低于50%时,WC的加入对喷焊工艺性能影响不很明显,喷熔层硬度变化不大,喷熔层低应力磨粒磨损性能随w(WC)的增大而提高;当w(WC)大于50%时,WC的加入使喷熔工艺性能变得极差,喷熔层的硬度和耐低应力磨粒磨损性能降低。由于WC硬而脆的性能和在喷熔层显微组织中起分割基体的作用,喷熔层耐冲击磨粒磨损性能随w(WC)的增大而降低。     

工具钢表面激光熔覆耐磨性试验研究

使用5kWCO2激光器对9SiCr工具钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理·利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面和Q235配副进行干摩擦和油润滑试验,通过扫描电镜研究了熔覆层表面磨损形貌并分析了干摩擦和润滑条件下磨损机理·试验结果表明,熔覆区磨损形式主要是磨粒、粘着磨损·干摩擦时,Ni合金熔覆层比Co合金耐磨性要好;润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦时都有很大提高