等离子熔覆Ni基耐磨涂层制备及摩擦学性能

以商用WF260合金粉末为原料,采用等离子熔覆技术在20钢表面制备镍(Ni)基耐磨涂层。在室温干摩擦条件下,采用MM-200型摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等对涂层的微观结构和组织成分进行了表征。研究结果表明:所制涂层呈层片状分布,与基体的冶金结合良好,表面存在孔隙现象。组织中存在大量的树枝晶,等离子熔覆层中主要物相为γ-(Ni,Fe)、(Fe,Cr,Ni)mCn、Cr2Ni3、BPO4及Fe5C2。20钢的磨损率为1.90mm3/min,涂层的磨损率为0.26mm3/min,大幅改善了基体的耐磨性。涂层的磨损机制为磨粒磨损以及氧化磨损,其主要强化机制为弥散强化和固溶强化。     

等离子熔覆Ni基耐磨涂层制备及摩擦学性能

以商用WF260合金粉末为原料,采用等离子熔覆技术在20钢表面制备镍(Ni)基耐磨涂层。在室温干摩擦条件下,采用MM-200型摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等对涂层的微观结构和组织成分进行了表征。研究结果表明:所制涂层呈层片状分布,与基体的冶金结合良好,表面存在孔隙现象。组织中存在大量的树枝晶,等离子熔覆层中主要物相为γ-(Ni,Fe)、(Fe,Cr,Ni)mCn、Cr_2Ni_3、BPO_4及Fe_5C_2。20钢的磨损率为1. 90 mm~3/min,涂层的磨损率为0. 26 mm~3/min,大幅改善了基体的耐磨性。涂层的磨损机制为磨粒磨损以及氧化磨损,其主要强化机制为弥散强化和固溶强化。     

环境温度对AT13增强Ni基涂层摩擦学性能影响

以金属Ni和Al_2O_3-TiO_2粉末为原料,利用机械混合法制备Ni与Al_2O_3-TiO_2质量比为9∶1的复合粉末。采用大气等离子喷涂技术在20钢表面制备复合涂层,在干摩擦条件下,采用QG-700型摩擦磨损试验机,分别在20℃、200℃和500℃环境温度条件下,测试了复合涂层的摩擦磨损性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征复合涂层的组织及磨损形貌,分析其磨损机制。研究结果表明:复合涂层呈典型的层片状结构,以Ni、NiO、TiO和α-Al_2O_3相为主。随着环境温度的升高,复合涂层的摩擦因数和磨损率均呈现出先增大后减小的趋势,磨损机制由片状剥落转变为磨粒磨损。     

等离子熔覆Fe-Ni基合金导辊组织结构及失效分析

采用等离子熔覆技术将Fe-Ni基高温耐磨合金粉末熔覆到45#圆钢上,制备了Fe-Ni基合金导辊. 采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了Fe-Ni基合金涂层的组织结构和Fe-Ni基合金导辊的表面失效情况. 结果表明:Fe-Ni基高温耐磨涂层组织形态良好,由涂层与基体的结合界面处到涂层的上部其组织由平面晶向树枝晶转变;γ-(Fe,Ni)的含量在涂层中按底部-中部-上部的方向依次降低,而(Cr,Fe)7C3的分布正好相反;Fe-Ni基合金导辊的失效机制为热疲劳开裂和磨粒磨损.     

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.     

T10钢表面HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在T10钢表面制备了WC-10Co-4Cr涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察了喷涂粉末和涂层的微观结构,用摩擦磨损试验机测试涂层在无润滑及油润滑条件下的摩擦磨损行为。结果表明:WC-10Co-4Cr涂层的未融颗粒较多,涂层微观结构致密,孔隙率约为0.8%;涂层表面显微硬度呈现常规的单模分布,而涂层-基体截面显微硬度呈现双态分布,涂层表面硬度高于截面硬度,且更为稳定;在干摩擦和油润滑条件下,涂层的摩擦系数随加载力的增大而减小,基体的摩擦系数也随加载力的增大而减小;WC-10Co-4Cr涂层的磨损深度约为T10基体磨损深度的1/3;WC-10Co-4Cr涂层的磨损机制为磨粒磨损,T10基体的磨损机制为黏着磨损。     

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。     

反应等离子熔覆(Cr,Fe)7C3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#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.     

扫描速度对高碳铬铁激光熔覆层组织性能影响

利用激光熔覆技术,在不同激光扫描速度下(扫描速度分别为:1.5 mm/s、2.0 mm/s、2.5 mm/s、3.0 mm/s)制备高碳铬铁熔覆涂层.采用金相显微镜对涂层进行显微组织分析,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,硬度计测试涂层硬度值,磨粒磨损试验机测试涂层耐蚀性等,得出激光扫描速度对激光熔覆涂层的组织和性能的影响规律.实验结果表明:熔覆涂层组成相为:α-Fe,Cr Fe,(Cr Fe)7C3,Cr7C3.随扫描速度增加,熔覆层组织细化,硬度值变大,当扫描速度达到3.0 mm/s时,涂层硬度值较大,最大值为854.18 HV;磨损率较小,为1.18 mg/mm2;腐蚀电流密度较小,为102.7μA/cm2,此时耐蚀性较好.     

激光熔覆3Cr2W8V模具钢的干滑动摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术对3Cr2W8V模具钢进行了激光表面熔覆.所用的三种涂层材料分别为Ni基合金、Fe基合金和50?基 50%WC.在与硬质合金对磨环的干滑动摩擦磨损过程中,测定了摩擦系数、磨损率随滑动距离的变化曲线,并与基材的进行对比;借助于扫描电镜观察熔覆层的微观组织形貌,分析了凝固组织的形成过程.试验结果表明,三种激光涂层都不同程度地改善了基材的耐磨性.其中50?基 50%WC复合涂层在一定的滑动距离条件下的磨损率比基材的下降约90%,其次是Fe基合金涂层(下降约80%)、Ni基合金涂层(下降约60%).耐磨性的改善与涂层组织中形成的大量硬质相和高硬度的未熔化合物有关.     

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。     

等离子喷涂Mo涂层在常温至300 ℃的干摩擦磨损性能

采用大气等离子喷涂在45钢表面制备了Mo涂层,研究了Mo涂层的微观结构和力学性能,并考察了涂层与GCr15球对摩时在常温至300℃时的干摩擦磨损性能.结果表明:等离子喷涂制备的Mo涂层较致密,涂层与基体结合良好,涂层的平均硬度为329.0 HV.随着环境温度的升高,涂层的摩擦因素和体积磨损率均逐渐增加.Mo涂层在室温和300℃时的摩擦因素分别为0.52和1.14.涂层在300℃时的体积磨损率为11.2×10~(-5)mm~3/N·m是常温下的5倍.随着环境温度的增加,等离子喷涂Mo涂层的层间剥落、氧化和粘着磨损逐渐加剧.     

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。     

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。     

NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的室温摩擦磨损性能

采用SEM和XRD分析Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的微观组织,用万能力学试验机测试合金的力学性能,用高速往复摩擦磨损试验机研究合金的室温摩擦磨损特性。研究结果表明:Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金由Ni Al相、Ni Al-Cr共晶和Cr2Ta相组成,其强度和塑性良好。在低P1/2·v(P为载荷,v为速度)下,合金的磨损机制为磨粒磨损,随着P1/2·v的增加,摩擦热效应增强,合金的磨损机制逐渐转变为黏着磨损,摩擦因数和磨损率增加;当P1/2·v0.54N1/2·m/s时,摩擦热效应逐渐导致摩擦表面形成了无定形层,无定形层具有自修复特性,部分或全部隔离了摩擦副的直接接触,磨损机制逐渐转变为氧化磨损,磨损率快速降低后保持稳定,摩擦因数逐渐降低;当P1/2·v≥4.02N1/2·m/s时,合金磨损表面开始出现疲劳磨损特征,表面剥落导致合金的磨损率升高。     

铁基金属玻璃涂层在无铅钎料中的耐腐蚀性及机理

选用Fe基非晶合金粉末(含有Cr、Mo、Ni、P、B、Si),采用等离子喷涂方法在Q235基体上制备了金属玻璃涂层.在自行设计的腐蚀实验装置中将Q235钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和覆有Fe基金属玻璃涂层的Q235钢浸入450,℃的高温液态无铅钎料Sn-3.5,Ag-0.5,Cu中进行腐蚀,利用扫描电子显微镜微观分析了腐蚀后的微观形貌及腐蚀产物.研究结果表明:相同实验条件下,Q235钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢表面均腐蚀严重,断面微观组织分为钎料层、腐蚀层和基体层.其中Q235钢的腐蚀剧烈,腐蚀层成分为FeSn2;1Cr18Ni9Ti不锈钢腐蚀较严重,腐蚀层成分为(Fe,Cr)Sn2.Q235基体表面的Fe基金属玻璃涂层腐蚀前后断面微观形貌变化不大,没有出现明显的腐蚀分层,表现出了非常好的耐高温无铅钎料腐蚀的能力.     

抽油机光杆激光熔覆表面耐磨损性能研究

以抽油机光杆常用20CrMo钢为基体材料,选择Co基、Ni基和Fe基合金粉末为熔覆材料,使用HGL 9450-000型5 kW横流CO2激光器,采用同步送粉方式进行激光熔覆加工,获得了组织致密无宏观缺陷的激光熔覆层.利用硬度计和MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机对20CrMo钢及三种自熔合金涂层试样进行耐磨损性能研究.     

激光熔覆原位析出Ni-Fe-Ti-B复合涂层组织结构研究

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,在45#钢基体表面得到了激光熔覆原位析出的Ni-Fe-Ti-B复合材料涂层.涂层中的粘结金属基体为γ-(Ni,Fe)和Nihcp,原位弥散析出相为呈现出颗粒状、细条状等分布的稳定相TiB2、Ni4B3及亚稳定相Ni2B、(Fe,Ni)3B型化合物.前两者已经细化成为纳米晶,而后两者晶粒度相对较粗.γ-(Ni,Fe)是稳定的Ni、Fe固溶体,而Nihcp形成于基体金属内部的堆垛层错作用;原位析出相产生于激光熔覆过程中涂层表面发生的原位燃烧反应或合金系快速凝固过程中的低熔点共晶作用.在基体与析出相的界面上存在高密度位错堆积,从而引起基体金属亚结构细化.     

SiC对不锈钢的摩擦磨损特性

在室温、无润滑的条件下,利用销盘式摩擦磨损实验考察了SiC与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)组成摩擦副的摩擦磨损特性,SiC在5 N和20 N载荷作用下磨损机制为脆性分层磨损.SiC随载荷增加摩擦系数减少,但磨损率随载荷增加而增加.结果表明,SiC与不锈钢对磨时,磨损率达10-4mm3/(N.m)-1数量级,属磨损剧烈,不适合组成摩擦副.     

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.