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。     

双层辉光沉积TiN涂层的力学性能研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金YG8基体表面上沉积TiN涂层,通过外观、宏观性能和显微硬度等分析测试,研究了源极到阴极距离、基体温度、辉光放电气压对TiN涂层性能的影响.结果表明:TiN涂层的致密度、均匀性主要受源极到阴极距离的影响,其结合力主要取决于基体温度,而"边缘效应"则主要与辉光放电气压密切相关.双层辉光沉积TiN涂层的优化工艺参数为源极到阴极距离10～12 mm,基体温度750～850 ℃,气压280～340 Pa,所沉积TiN涂层的最高显微硬度可达2 356 HV0.05.     

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.     

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.     

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。     

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。     

纯钛表面TiN涂层的制备及其抗细菌粘附性能

利用多弧离子镀技术在纯钛(TA2)表面制备TiN涂层,分析涂层的显微组织,测量表面显微硬度和表面粗糙度,表征涂层的成分分布和相结构;对未处理纯钛和TiN涂层作细菌粘附实验.结果显示:TiN涂层厚度为2μm,涂层的表面复合硬度为HK0.025694,表面粗糙度(Ra[μm]±SD)为0.17±0.08,涂层由TiN相组成;细菌粘附结果表明:与纯钛基材相比,TiN涂层能显著地降低细菌粘附.     

AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究

以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258.     

工艺参数对烧结法制备高铝青铜涂层的影响

利用真空热压烧结技术,在45#钢基体上制备高铝青铜合金涂层.采用SEM、EDS、XRD、显微硬度计和万能力学试验机对涂层和界面的微观组织、涂层相结构、元素分布、显微硬度以及界面结合强度进行表征,研究涂层制备工艺参数对制备的涂层组织和力学性能的影响.结果表明:合金涂层的适合烧结温度为900℃,合适的粉体粒度为-300目的细粉,该参数下烧结时涂层显微硬度可达392.6HV,抗压强度以及抗弯强度分别为1 225.8MPa和791.3MPa;烧结时加入钎焊剂后使涂层致密化程度提高、均匀细化程度增加,显微硬度可达383.5~409.4HV,涂层与基体形成结合带,结合强度为38.2MPa,能谱分析表明,界面结合处发生元素扩散,同时生成新相AlB2和Fe3B.     

Fe基非晶合金涂层电火花加工及其性能研究

利用电火花强化技术对煤油环境的45钢表面沉积单晶硅,制备出了铁基非晶合金涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪等检测手段对表面强化层成分、形貌、组织结构进行了研究,并对非晶层形成机理进行了探讨.在磨损试验机上对材料的耐磨性进行了测试,并对试样的磨损形貌进行了分析.结果表明:强化层是反应涂层,涂层厚度不均匀,但涂层与基体实现了冶金结合;强化层表面为非晶层,组织致密、均匀,在与基体交接的区域出现柱状晶;45钢表面沉积层耐磨性明显高于未加工45钢基体.     

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.     

基体温度对氮化钛涂层微观结构的影响

双辉离子渗金属(DGPSA)技术,在硬质合金基体表面上沉积氮化钛(TiN)涂层,通过x射线衍射(XRD)表征和显微硬度计测试,研究了基体温度对TiN涂层微观结构及其性能的影响．实验结果表明：所制备的TiN涂层均为面心立方结构,并且基体温度明显影响TiN涂层的织构系数、晶粒尺寸、晶格常数、残余应力、微观硬度和耐磨性能．当基体温度为650～780℃时,所沉积TiN涂层具有最小的晶粒尺寸、最高的显微硬度、最大的品格 常数和最好的耐磨性能．     

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。     

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。     

Ti6Al4V合金表面激光重熔Ni60B+TiN喷涂层的组织与性能

为解决钛及钛合金的耐磨性能，在Ti6Al4V表面进行激光重熔NiCrBSi TiN合金喷涂层的试验，利用XRD和SEM对熔覆层进行了分析，测试了显微硬度和涂层的耐磨性能。结果表明：通过优化工艺参数可获得连续的、均匀的、无裂纹和气孔的熔覆层，熔覆层主要由γ-Ni、TiN、NiB、Cr2Ti和Ti2Ni组成，在结合区热影响区的界面有大约4-5μm的扩散层，熔覆层的平均硬度达l076～l355HV，稀释区为800HV。     

直流脉冲电泳沉积法制备TiN涂层的研究

为解决电泳沉积过程中的水分解问题,采用直流脉冲电泳沉积法制备304不锈钢负载型TiN涂层,探究涂层的形成规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及辉光放电光谱(GDS)等检测手段对TiN涂层的形貌、物相及成分进行了表征。结果表明,采用直流脉冲电压可以减弱水电解对TiN涂层带来的负面影响;脉冲电压频率对涂层的形貌及沉积速率有重要影响,在5~30Hz频率范围,可形成较为均匀致密的TiN涂层,且TiN的沉积速率随频率的增大而逐渐减小;在TiN涂层与不锈钢基体间的界面处,各元素含量均随深度的变化呈梯度分布,有利于涂层与基体间的良好结合。本研究将为水悬浮液中电泳沉积不锈钢负载TiN涂层的制备提供理论基础。     

激光熔覆TiN金属陶瓷涂层的微观组织

采用CO2激光在TC4合金表面熔覆TiN—Ti和TiN—NiCrBSi金属陶瓷涂层，利用XRD和SEM等分析了熔覆层的微观组织，测试了熔覆层的硬度，结果表明：在TiN—Ti激光熔覆层中，表层TiN颗粒全部溶解，底层TiN颗粒部分溶解，熔覆层的组织是在α—Ti基体上分布着TiN树枝晶和TiN颗粒，熔覆层的显微硬度在400～700HV之间；TiN—NiCrBSi激光熔覆层的组织γ-Ni树枝晶和TiN颗粒等相组成，显微硬度在900-1200HV之间；熔覆层与基材结合区为TC4合金和Ni基合金的混和凝固区，呈现树枝晶和胞状晶形态，显微硬度在600～650HV之间．     

钛表面电火花沉积涂层的微观特征及性能

在TA2基体表面电火花沉积制备WC涂层和CoCr/WC涂层,对比研究两种涂层的形貌、表面粗糙度、厚度、物相组成、显微硬度以及相对耐磨性。研究结果表明:CoCr/WC涂层比WC涂层缺陷少,界面结合较好。WC涂层和CoCr/WC涂层表面粗糙度分别约为7.887μm和7.445μm。WC涂层和CoCr/WC涂层厚度分别约为20μm和40μm。WC涂层表面主要由W_2C、TiC和W等物相组成,CoCr/WC涂层表面主要由W_2C、Co_3W_3C和W等物相组成。WC涂层表面和CoCr/WC涂层表面显微硬度值最大分别达970HV和1040HV。WC涂层和CoCr/WC涂层的相对耐磨性分别为2.5和3.2。制备WC涂层和CoCr/WC涂层使基体表面性能发生改变,CoCr/WC涂层的综合性能优于WC涂层。     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

功能电极电火花诱导烧蚀加工模具钢Cr12实验研究

针对电火花加工效率低的问题,提出了利用功能电极向加工区域通入高压水和氧气,在电火花放电加工中引入金属在氧气中燃烧产生的化学能,蚀除金属材料.通过采用圆柱电极和功能电极对模具钢Cr12进行常规电火花加工和电火花诱导烧蚀加工实验,研究了电参数及非电参数对电火花诱导烧蚀加工的影响规律.结果表明：正极性烧蚀加工模具钢Cr12的加工效率达178.12 mm3/min,是相同条件下常规电火花加工的20.2倍,并具有明显的极性效应.烧蚀加工的加工效率MRR随脉宽和加工电流的增大呈近似线性增大趋势;随气压与液压之比的增大呈现先增大后减小的趋势;随着电极转速的增大呈现先增大后略有下降的趋势.