Cu元素对Ni60定向结构涂层微观组织及摩擦学性能影响

采用自主研发的定向结构涂层制备装置成功研制出定向结构Ni基合金高耐磨耐腐蚀涂层的基础上，为了赋予涂层减摩特性,使涂层具有减摩耐磨综合性能,本文将廉价的Cu元素引入涂层,采用火焰喷涂+感应重熔+强制冷却复合技术研制了定向结构Ni60/Cu复合涂层。研究了Cu对Ni60定向结构涂层微观组织、物相演变、硬度和磨损性能的影响。结果表明:Cu的添加使Ni基合金定向结构涂层的组织更加致密，Cu主要富集在晶粒内部，生成了稳定的Cu_3.8Ni相，Cu元素的溶解、扩散和反应使涂层组织得到显著细化。Cu元素引入尽管使涂层的硬度得到降低，但赋予了涂层减摩耐磨综合性能，使涂层耐磨性能得到显著提高。Cu元素引入的Ni60定向结构涂层显示出窄而浅的光滑磨痕，其磨损率仅约为纯Ni60定向结构涂层的50.8%。     

激光重熔高速电弧喷涂FeNiCrAl涂层的组织与断裂韧性

采用激光技术对高速电弧喷涂FeNiCrAl涂层进行重熔处理.分析了重熔前后涂层的组织结构、物相成分、显微硬度与断裂韧性.结果表明:重熔后,喷涂层片层状堆叠结构与孔隙得到消除,组织结构变得均匀、致密,涂层与基体由机械结合变为冶金结合.喷涂层物相主要有α-Fe及金属间化合物AlFe₃,AlFe和Al_0.4Fe_0.6,重熔后,生成了新相Fe-Cr,［Fe, Ni］固溶体和碳化物NiC_○x.重熔后涂层的平均显微硬度为7.79GPa,约为基体硬度(2.5GPa)的3倍,约为喷涂层硬度(6.0GPa)的1.3倍.载荷为4.9,9.8N时,喷涂层的压痕尖头出现裂纹,涂层平均断裂韧性为1.20MPa·m^1/2,载荷为2.94~9.8N时,重熔后涂层的压痕尖头均没有观察到裂纹.     

WC含量对定向结构Ni60涂层微观组织及其摩擦性能的影响

采用火焰喷涂和感应重熔+强制冷却复合技术在45钢基体上制备了Ni60/WC定向结构涂层,研究了不同WC质量分数(5%、20%、35%、50%)对定向结构涂层微观组织、硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明：随着WC质量分数的增加,定向结构涂层中靠近界面处的枝晶表现为合并择优生长的趋势;定向结构涂层内的各类硬质相填充于晶界,起到了强化晶界的作用.涂层的硬度随着WC质量分数增加呈现正相关上升趋势,涂层的摩擦系数与磨损率随着涂层中WC质量分数的增加先减小后增大.     

感应重熔对高速轧机轴承热喷涂层微观组织性能的影响

为了改善高速轧机轴承热喷涂层的微观组织性能,采用感应重熔技术对GCr15轴承钢表面预制备的高能火焰喷涂Ni60A涂层进行感应重熔处理,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对感应重熔前后涂层的孔隙率、微观组织、显微硬度等进行对比研究,探讨感应重熔对涂层以及界面微观组织、显微硬度的影响.结果表明,高能火焰喷...     

高铝青铜粉体超音速等离子喷涂层感应重熔后的组织及性能

为了改善涂层的组织和性能,对超音速等离子喷涂技术制备的高铝青铜涂层进行高频感应重熔处理,研究重熔后涂层的微观组织结构特征和界面结合状态.感应重熔前涂层具有层流状组织特点,含有少量氧化渣、孔隙及未完全熔融颗粒,涂层与基体间以机械结合为主.感应重熔能消除未熔颗粒和夹杂,使组织致密、均匀,组织的层流特征弱化,孔隙率有所下降.基体元素和涂层元素相互扩散,在界面形成一条明显的白亮带,呈冶金结合状态,结合牢固,涂层的结合性能有所改善.重熔后扩散带和涂层表面的硬度较高,界面结合强度也由重熔前的25.110提升至83.358 MPa.     

SiO2包覆对爆炸喷涂自敏涂层发光和摩擦性能的影响

采用溶胶-凝胶法在铝酸锶荧光粉表面包覆SiO₂层,以45号钢为基体,采用爆炸喷涂技术制备不同SiO₂包覆质量分数下的SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺/Cu-14Al-X自敏复合涂层.对比研究了不同包覆质量分数下铝酸锶粉末与自敏涂层的发射光谱和余辉衰减曲线,复合涂层的摩擦系数与磨损量以及SiO₂包覆质量分数对自敏涂层的发光性能和摩擦学行为的影响.结果表明:SiO₂包覆使得铝酸锶在爆炸喷涂制备过程中得到了保护,提高了涂层的发光性能.随着SiO₂包覆质量分数的增加,复合涂层结构致密度、硬度和耐磨性提高.20%包覆质量分数下铝酸锶粉末硬度为564.5HV,比未包覆铝酸锶粉末的涂层提高了38%.由于破碎后的SiO₂包覆层具有自润滑效果,包覆后复合涂层的摩擦系数相对稳定,15%SiO₂包覆质量分数下复合涂层摩擦系数为0.182,具有最优的摩擦性能.     

SiO2-B2O3-ZrO2陶瓷涂层的制备及性能

采用料浆法以水玻璃为粘结剂在不锈钢基体表面制备了主要组成为SiO₂-B₂O₃-ZrO₂的陶瓷涂层。利用XRD、TG-DTA、SEM分析了陶瓷涂层的相组成及显微组织，并测试了涂层的抗热震性能和显微硬度。结果表明，当陶瓷骨料(g)与水玻璃(mL)的比例为1∶20时,在850℃下保温30min可得到结构致密的陶瓷涂层；在800℃下涂层经热震31次无裂纹，无脱落，表面显微硬度达到456.8MPa；所制备的陶瓷涂层与不锈钢基体之间不仅有机械物理的嵌合，还存在元素扩散，涂层与基体密着性好，结合紧密。     

感应重熔Ni60/铝青铜复合涂层的组织及性能

采用高频感应技术对超音速等离子喷涂的预制涂层进行感应重熔处理,采用OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对重熔前后涂层组织结构、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究,研究了高频感应重熔对复合涂层组织结构及其性能影响.结果表明:经感应重熔处理后,结合界面形成了明显冶金结合,涂层组织结构显著细化,并在不同的区域具有不同的晶粒形态,界面附近区域取向生长特征明显.重熔前涂层硬度自内向外呈下降趋势,而重熔后涂层表现为自内向外略为增加趋势.相对于预制涂层来说,感应重熔处理后涂层摩擦系数增大,而耐磨性成倍提高.     

电泳共沉积法制备金刚石/Al2O3/玻璃复合涂层的工艺

以304不锈钢为基体,采用电泳共沉积法制备复合涂层,并通过烧结方式实现涂层在基体的固化。研究电泳共沉积过程中不同悬浮液组成、沉积电压、沉积时间和Al³⁺质量分数等因素对涂层性能的影响,对涂层进行微观结构表征和力学性能测试,并使用该工艺制备抛光盘,用于蓝宝石的抛光。结果表明：当沉积电压为50 V,沉积时间为6 min,添加质量分数为0.10%的Al³⁺时,可获得光滑、均匀的金刚石/Al₂O₃/玻璃复合涂层;复合涂层经450℃烧结3 h后,表面致密均匀,硬度达521 HV,复合涂层的耐磨性、与基体的结合强度均良好;使用抛光盘对蓝宝石进行抛光,可将表面粗糙度降低90.2%。     

铝合金表面机械球磨Ni-Al-Mo复合涂层的制备及其摩擦特性研究

通过机械球磨方法在铝合金表面制备了Ni-Al-Mo复合涂层,对涂层微观组织、组成成分和摩擦学性能等进行了分析.结果表明:经过7 h机械球磨制备的Ni-Al-Mo复合涂层内元素均匀分布;550℃退火后涂层中均有Al3 Ni金属间化合物新相生成;复合涂层中Al3 Ni和Mo的存在使得涂层硬度高于铝合金基体和Ni-Al涂层,...     

重熔工艺对油田抽油泵柱塞涂层性能的影响

对Ni60A自熔性合金粉末在氧乙炔重熔和中频感应重熔制得的涂层,分别进行了金相组织分析、表面硬度测试及腐蚀、磨粒磨损对比的试验.试验研究结果表明,中频感应重熔涂层中的晶粒细密,表面硬度值高;涂层的耐腐蚀性和抗磨性能优于晶粒较粗大的氧乙炔火焰重熔涂层.     

CaF2对CaO-Al2O3-CaF2熔体结构影响的分子动力学研究

采用分子动力学的方法研究了不同CaF₂含量下CaO-Al₂O₃-CaF₂三元渣系熔体结构的变化规律,包括熔渣的短程结构、中程结构和键角的变化.结果表明:Ca—F,Al—F,Ca—O,Al—O的平均键长分别为0.2345,0.1895,0.2325,0.1745nm.随着CaF₂的加入,Ca²⁺与配位的阴离子(O^2-,F^-)存在动态平衡现象,总配位数维持在6~7之间.研究体系中Al—O四面体结构存在由复杂(Q⁴和Q³)向简单(Q²和Q¹)的转变,同时还会发生Al—O四面体［AlO₄］^5-向［AlO₃F］^4-结构的转变,两种转变的综合作用使熔体的网络结构解聚,为CaF₂改善CaO-Al₂O₃-CaF₂熔渣的流动性提供了合理的微观解释.键角分析表明F^-在体系中更多的是替换原来O^2-的位置,以Al³⁺为核心的网络结构依然为四面体结构,没有引起大规模的原子重新排列.     

激光熔覆CoCrFeMnNiMox高熵合金涂层的微观组织及性能

45钢存在耐磨性能及耐蚀性能较差等问题.采用激光熔覆技术在45钢表面制备了CoCrFeMnNiMo_x(x=0.00, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00)高熵合金涂层,研究了Mo元素对高熵合金涂层的微观组织和性能的影响.结果表明：CoCrFeMnNiMo_x高熵合金涂层由单一的面心立方(FCC)固溶体组成.含Mo元素涂层微观结构为典型的枝晶和枝晶间结构,这是熔池在凝固过程中的非均质形核现象导致的.涂层的显微硬度随x值的增大而升高,其中Mo_1.00涂层硬度最高为2.391 GPa,定量计算表明固溶强化是显微硬度提升的主要原因.随着Mo质量分数的升高,磨损机制从黏着磨损演变为磨粒磨损和氧化磨损.其中,Mo_1.00涂层具有最低的体积磨损率(0.68×10^-4 mm³/(N·m)).根据点缺陷模型理论分析了涂层钝化对耐蚀性能的影响.添加Mo元素提升了涂层钝化行为的脱水速率,使得氧化物层变厚,进而提升了涂层的耐蚀性.涂层的腐蚀机制为晶间腐蚀,Mo_0...     

宽带激光熔覆铸造WCp /Ni基合金复合涂层结合界面组织特征

研究了宽带激光熔覆铸造WCp /Ni基合金复合涂层结合界面组织特征。结果表明结合界面微区组织特征为细小的共晶体组织、过渡层组织以及白亮带组织。白亮带及过渡层中主要含有Fe ,Cr,Ni,Si等元素。白亮带主要是单相的γ - (Fe ,Cr ,Ni,Si)固溶体组织。从熔覆区→过渡层→白亮带的平均显微硬度值呈梯度分布。复合涂层结合界面主要元素、微观组织结构和显微硬度呈梯度分布的特征 ,提高了涂层与基材之间的匹配性 ,缓解应力集中 ,避免裂纹形成 ,实现了基材与涂层良好的冶金结合。     

熔焊工艺对自熔合金涂层组织的影响

利用显微镜和X射线衍射仪对感应熔焊、火焰喷焊、等离子堆焊Ni基自熔合金涂层的金相组织、结合面形态、涂层微区成分及焊层合金化学成分进行了分析。研究结果表明，感应熔焊涂层与基体界面出现了白亮带，焊层底部形成了明显的针条状组织，并且涂层中部w（Fe）整体高于粉末本身；火焰喷焊层得到均匀一致的奥氏体和碳化物共晶析出物，涂层与基体也属于冶金结合，扩散熔合区w（Cr）和w（Ni）较感应熔焊涂层的有所降低；等离子堆焊层在快速冷凝过程中生成了树枝状结晶组织，焊层中的C、B、Si、Cr等元素烧损率以等离子堆焊最大，火焰喷焊重熔次之，感应熔焊最小；感应熔焊对基体与涂层界面处Fe原子的激活度最大。     

爆炸喷涂自敏发光复合涂层组织及性能

采用ADM-4D型气体爆炸喷涂设备,在45^#钢基体上制备高铝青铜/SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺磷光粒子耐磨自敏发光复合涂层.分析复合涂层微观形貌及发光强度,并测试了涂层摩擦磨损性能.结果表明:当喷涂的氧燃比值由1.3增大至2.3时,复合涂层中SrAl₂O₄磷光粒子沉积率增加了近78.6%,涂层更加致密,硬度和结合强度分别提高了24%和75%.当氧燃比值为1.3时,复合涂层中沉积的有效发光粒子比率最高,达到9.7%,涂层宏观发光强度也最高,紫外灯激发后的涂层宏观指示效果最好;当氧燃比值为2.3时,复合涂层与304不锈钢对磨时摩擦系数升高近35%,而磨损率降低约47%.     

等离子喷涂钼基非晶纳米晶复合涂层的组织和电化学特性

用Mo基合金粉末(含Si,B,Cr,W,Mo,Ni等)作为喷涂材料,利用大气等离子喷涂(APS)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了钼基非晶纳米晶复合涂层.利用XRD观察了涂层的晶型结构,扫描电镜(SEM)观察涂层的组织形貌,恒电位扫描仪对涂层的电化学特性进行了测试,显微硬度仪测量涂层的显微硬度.实验结果表明,利用等离子喷涂工艺可以制备高硬度的Mo基非晶纳米晶复合涂层,这种涂层结构均匀致密,其显微硬度最高达到1 426.9HV.孔隙率约为5.5%.非晶纳米晶复合涂层在3.5%NaCl溶液中存在钝化现象,自腐蚀电流为6.459μA·cm-2,腐蚀速度0.869 mm·a-1.     

碳化铬/铁基自熔合金复合涂层真空反应钎涂

以纯铁粉、硅粉、硼铁粉、铬铁粉、胶体石墨及镍粉为原料,通过真空反应钎涂在低碳钢基体上制备了碳化铬/铁基自熔合金复合涂层,涂层表面光滑、平整且与基体为冶金结合.应用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计,研究了涂层的组织结构、成分分布和硬度分布.结果表明:涂层为复合结构,其组织由Fe-Ni固溶体基底和原位合成的六棱柱Cr3C2相组成.涂层与基体间存在过渡区,过渡区内元素和硬度呈梯度分布;涂层表面硬度可达85HR15N以上.     

宽带激光熔覆铸造ＷＣp／Ni基合金复合涂层结合界面组织特征

研究了宽带激光熔覆铸造ＷＣp/Ｎｉ基合金复合涂层结合界面组织特征。结果表明结合界面微区组织特征为细小的共晶体组织、过渡层组织以及白亮带组织。白亮带及过渡层中主要含有Fe,Cr,Ni,Si等元素。白亮带主要是单相的γ－(Fe,Cr,Ni,Si)固溶体组织。从熔覆区→过渡层→白亮带的平均显微硬度值呈梯度分布。复合涂层结合界面主要元素、微观组织结构和显微硬度呈梯度分布的特征,提高了涂层与基材之间的匹配性,缓解应力集中,避免裂纹形成,实现了基材与涂层良好的冶金结合。     

溅射功率对CrN涂层机械和耐腐蚀性能的影响

为实现通过反应磁控溅射功率调控CrN涂层的机械和耐腐蚀行为,研究了溅射功率对CrN涂层化学成分、微观结构、机械性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着溅射功率的增大,CrN涂层生长结构由致密的层状逐渐转变为稀疏的柱状,且Cr/N原子数比随之降低,诱导涂层由hcp-Cr₂N和fcc-CrN的混合相向fcc-CrN单相转变.CrN涂层显著提高了钢基体的硬度和耐腐蚀性能,且增加溅射功率可以提高CrN涂层的硬度和耐摩擦磨损特性,但受生长结构的影响,涂层的耐腐蚀性能在低溅射功率制备条件下更优异.