螺杆表面超音速喷涂WC-Co耐磨涂层的研究

采用超音速喷涂技术在45#钢螺杆表面制备了钴基碳化钨型合金涂层,利用SEM、XRD和金相等手段分析了涂层的组织和性能.结果表明: 在45#钢基体和涂层的界面区域, WC-Co涂层主要由细小的WC相、块状含铁相和分布均匀的钴相组成;在WC-Co/45#钢界面层中,块状含铁相是α-Fe和马氏体组织;涂层的拉伸结合强度达到65 MPa, 显微硬度达到1200 HV.     

陶瓷涂层/GH202合金界面显微组织的演化

航天发动机工作时,要求燃气通道内表面具有优越的抗高温、抗氧化性能和良好的机械性能.作者在GH202合金制备的火箭发动机关键零件表面加涂高温无机涂层,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及硬度测试,观察和分析了涂层/GH202合金界面显微组织的演化.研究结果表明GH202合金表面高温无机涂层经历了1000℃25℃的50次热循环后,涂层无崩裂、脱落现象,涂层与基体结合牢固,性能良好.在1000℃时的扩散退火过程中,合金中的Cr元素向涂层/基体合金界面扩散,在涂层一侧形成富Cr元素的化合物层,在基体一侧形成富Ti,Al元素的晶间氧化物层;涂层中主要元素Si向金属基体中扩散.为提高涂层与基体合金的结合强度以及涂层的热腐蚀性能提供了依据.     

铜合金表面激光诱导原位反应制备Ni基合金涂层

采用含有定量纳米铝粉的Ni基新合金粉为涂层原材料,利用激光诱导原位反应在Cu-Cr合金表面制备陶瓷相增强Ni基合金涂层.研究了样品涂层的结构和机理.结果表明:在优化的激光诱导原位制备工艺参数条件下,涂层与铜基体之间形成了由涂层元素和基体元素组成且晶粒细小的结合界面结构;纳米铝粉能够提供更多能量促进铜合金表面涂层的形成;涂层中原位生成了直径小于10μm的陶瓷颗粒增强的复合涂层组织结构;涂层成分中纳米铝粉和稀土氧化物的加入,减少了裂纹和孔洞缺陷的形成;表面涂层的平均显微硬度由铜合金基体表面的85 HV提高到了340 HV.     

碳氮强化电弧喷涂涂层合金组织与耐磨性能

研制一种新型的碳氮合金化喷涂丝材,通过高速电弧喷涂设备在Q235低碳钢板表面制备耐磨合金。用扫描电镜观察合金涂层形貌,用EDS分析涂层化学成分,并用显微硬度仪检测涂层显微硬度及磨粒磨损试验机测量涂层磨损失重。研究涂层的成形、耐磨损性能及其机制。结果表明:使用添加N替代部分C进行碳氮强化的喷涂丝材所制备的涂层合金成形良好,涂层组织均匀,结构致密;涂层显微硬度平均值为568HV0.1,最高值达593HV0.1;涂层结合强度达到45.8MPa; 细小的碳氮化物硬质相颗粒使涂层具有良好的耐磨损性能,其耐磨性是4Cr13不锈钢涂层的1.58倍。     

铜合金表面添加SiC晶须的Ni-Cu激光熔覆层

用5 kW CO2激光器,通过优化激光工艺参数,在结晶器用铜合金表面预置添加SiC晶须的镍基自熔合金(Ni1015)粉,制备出表面平整、组织均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷、与基体为冶金结合的Ni-Cu激光熔覆层.借助OM,SEM和显微硬度计等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.结果表明:添加SiC晶须的Ni-Cu涂层比单纯的Ni-Cu涂层的显微组织明显得到细化,涂层的显微硬度高出150HV左右,是铜合金基体(85 HV)的3.7倍,从而能够提高结晶器的使用性能.     

新型高铝铜合金喷焊层的组织与形成过程

利用等离子喷焊技术在45#钢表面制备新型高铝铜合金(Cu-14Al-X)喷焊层.采用光学显微镜、场发射扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)研究喷焊层金相组织特征、宏观硬度和显微硬度、喷焊层与基体的结合特点以及喷焊层形成过程.结果表明,该合金粉末喷焊层的重熔过程具有快速凝固的特征.在重结晶过程中,富含Fe、Co等元素的高熔点、高硬度相首先析出,在喷焊层中形成硬质相,使得合金喷焊层的宏观硬度和显微硬度均较普通铜合金涂层高,宏观硬度高达261 HV,显微硬度高达424.2 HV.     

热处理对镍基合金涂层与基体结合界面的影响

通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层.为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度,对镀有镍基合金涂层的基体进行了热处理.研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能.结果表明,与热处理前相比,热处理后界面附近的涂层中析出物长大,界面处存在不连续块状铁的硼化物,界面两侧镍、铁互扩散距离增加,靠近界面的过渡带由5～8μm变为20μm.热处理前、后涂层均由γ-(Fe,Ni)、CrB、Cr2B和Cr3C2等相组成,过渡带相组成为γ-(Fe,Ni)、微量CrB和Fe23(C,B)6.热处理后,显微硬度由界面向涂层内逐渐增加,界面结合强度由140MPa提高到200MPa.     

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。     

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.     

超音速等离子喷涂制备AgSnO_2/Cu复合电接触材料及其性能研究

使用化学共沉淀、高能球磨法制备AgSnO2粉体作为喷涂粉末,利用超音速等离子喷涂技术在纯Cu表面制备AgSnO2涂层。对涂层的组织结构和成分进行分析,并测定涂层的显微硬度、结合强度以及电性能。结果表明,制备所得的AgSnO2涂层具有等离子喷涂涂层所特有的层状结构,且涂层较为致密;涂层表面显微硬度平均值为88.2 MPa;涂层与基体平均结合强度为17.3 MPa;AgSnO2/Cu复合触头材料具有较低的质量损失率和良好的抗电弧侵蚀特性。     

新型工具钢GDL-4的TiAlN涂层的制备及性能的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在GDL-4型合金工具钢表面进行TiAlN涂层,并与M2钢表面TiAlN涂层做对比性分析。用压入法测量涂层的结合强度、用显微硬度计以不同的载荷测量涂层硬度。结果表明,该钢经PVDTiAlN涂层后,结合强度达到HF1,膜厚为4.5-5.0μm,显微硬度为HV2360-2576,与M2钢为基体相比,在相同条件下进行表面TiAlN涂层,其结合强度、膜厚、显微硬度测量,结果都很相近。以廉价合金为主加元素的GDL-4型合金工具钢,可以替代价格昂贵的传统高速钢以降低工具钢成本。并采用维氏压头测量断裂韧性KIC和通过扫描电子显微镜观察压痕形貌来评定涂层的韧性。     

W-TiC合金的烧结行为及其显微组织演变

采用粉末冶金方法制备W-TiC合金,研究W-TiC合金的烧结行为,并对合金的显微组织演变进行分析。结果表明:W-TiC合金粉末具有高的烧结活性,合金致密化过程主要发生在1 500~1 800℃,经1 800℃常压烧结120 min后,合金相对密度即达97.5%;当温度提高至1700℃甚至更高温度后,合金显微组织均匀性明显改善;在高温烧结过程中,添加TiC与W形成(W,Ti)C固溶体以及含W,Ti,C和O元素的复合物粒子相,均匀分布在W基体中,有效地抑制了W晶粒长大,提高了合金性能;在1 950℃烧结120 min后,其相对密度为98.1%,显微硬度达最大值HV670.4,相对纯W提高29.3%。     

NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应机理

采用电弧离子镀技术在TC4(Ti6Al4V)合金基体表面沉积制备NiCrAlY涂层.通过扫描电镜与能谱分析、X射线衍射分析及显微硬度测试,研究真空热处理对NiCrAlY涂层组织性能的影响;分析界面反应产物的形成过程;讨论Cr元素在界面反应中的作用机制.研究结果表明:真空热处理后NiCrAlY涂层中有γ'-Ni3Al相析出,提高了涂层的表面硬度;在870℃以下热处理,NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应产物的出现顺序依次为:相变影响区→Ni3(Al,Ti)和Ti2Ni化合物层→TiNi化合层;Cr元素在870℃以上开始扩散并参与界面反应,形成TiCr2化合物.     

电弧离子镀CrAlN涂层的微观结构及力学性能研究

CrAlN涂层具有良好的综合性能,在合金刀具和模具的表面涂覆方面有广泛的应用前景,但其力学性能需要深入的研究。采用电弧离子镀技术制备CrAlN涂层,通过扫描电镜和X射线衍射分析涂层的微观组织结构,测试涂层的显微硬度和涂层与基体的界面结合强度。结果表明,CrAlN涂层含CrN和CrAlN相。涂层的表面形貌和致密性与制备时基体的负偏压和N2/Ar气体流量比有关,基体负偏压和气体流量比升高,CrAlN涂层致密性提高,表面大颗粒减少。涂层的硬度值和Al含量随着气体流量比的增加而提高。涂层/基体的界面结合强度值达65 N。     

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.     

新型工具钢GDL-4的TiAIN涂层的制备及性能的研究

采用非平衡磁控溅射离子镀在GDL-4型合金工具钢表面进行TiAIN涂层，并与M2钢表面TiAIN涂层做对比性分析。用压入法测量涂层的结合强度、用显微硬度计以不同的载荷测量涂层硬度。结果表明，该钢经PVDTiAIN涂层后，结合强度达到HF1，膜厚为4．5—5．0μm，显微硬度为HV2360—2576，与M2钢为基体相比，在相同条件下进行表面TiAIN涂层，其结合强度、膜厚、显微硬度测量，结果都很相近。以廉价合金为主加元素的GDL～4型合金工具钢，可以替代价格昂贵的传统高速钢以降低工具钢成本。并采用维氏压头测量断裂韧性KIC和通过扫描电子显微镜观察压痕形貌来评定涂层的韧性。     

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.     

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。     

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。     

等离子喷涂钛酸钡铅（BPT）涂层的制备及性能研究

压电陶瓷是应用广泛的功能材料,而对于压电涂层的研究较少,本实验采用等离子喷涂工艺在45#钢基体表面制备了钛酸钡铅涂层,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析EDS和显微硬度仪等检测手段对涂层的微观形貌和常规力学性能进行了测试与分析。结果表明：钛酸钡铅涂层为浅黑色,涂层表面平整,涂层的孔隙率较低（2.4%）、结构致密,平均显微硬度为563.7 HV,涂层与基体结合良好,平均结合强度为44.25 MPa,具备了在实际工况下应用的必要条件。