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汽车用不锈钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金熔覆层微观组织及耐蚀性研究

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矿冶工程 2024年第3期44卷 145-148,155页

作者：曾东保何毅鹏廖文宇江西制造职业技术学院江西南昌330095 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 上汽大众汽车有限公司上海201805

为提升车用304不锈钢的表面硬度及耐蚀性,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了CoCrNi中熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的相组成、元素分布及耐蚀性能。结果表明,CoCrNi中熵合金熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;... 详细信息

为提升车用304不锈钢的表面硬度及耐蚀性,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了CoCrNi中熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的相组成、元素分布及耐蚀性能。结果表明,CoCrNi中熵合金熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层由单一FCC相组成,组织为枝晶、枝晶间结构,各元素在熔覆层中均匀分布,无明显偏析现象,Cr元素的均匀分布对提升涂层耐蚀性具有积极作用;CoCrNi中熵合金熔覆层的极化电阻(101.65 kΩ)高于304基体的极化电阻(90.56 kΩ),耐蚀性明显高于304基体。

关键词：高熵合金熔覆层表面处理激光熔覆 CoCrNi 中熵合金耐蚀性 304不锈钢汽车用材料

U71Mn轨道表面激光再制造FeCrNiB熔覆层工艺与组织性能

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4675-4681页

作者：段韶岚雷卫宁任维彬江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001 江苏省先进材料设计与增材制造重点实验室江苏常州213001

针对U71Mn轨道表面磨损及激光再制造的表面耐磨性不足、气孔缺陷易发等再制造难点,提出并验证了脉冲激光熔覆制备轨道表面FeCrNiB熔覆层的工艺与方法。结果表明:熔覆层顶部主要分布细小致密的等轴晶、中部交错存在较多的树枝晶,树枝晶... 详细信息

针对U71Mn轨道表面磨损及激光再制造的表面耐磨性不足、气孔缺陷易发等再制造难点,提出并验证了脉冲激光熔覆制备轨道表面FeCrNiB熔覆层的工艺与方法。结果表明:熔覆层顶部主要分布细小致密的等轴晶、中部交错存在较多的树枝晶,树枝晶晶粒具备长大条件已存在初次晶臂和二次晶臂,熔覆层底部呈现出的胞状晶组织,大致垂直于熔覆层与基体的界面;熔覆层中Cr_(7)C_(3)硬质相和纳米级极细粒状和片状珠光体组织的存在,使熔覆层具有较高硬度及耐磨性,熔覆层的平均硬度(HV_(0.2))由3038MPa提升至7350MPa;在同等的摩擦磨损条件下,熔覆层的耐磨性提高了5倍左右;对接试样的抗拉强度略小于基体的抗拉强度,但仍能满足钢轨使用要求。

关键词：激光再制造 FeCrNiB合金轨道表面熔覆层

超声微锻TiAl熔覆层组织与性能的实验研究

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表面技术 2023年

作者：高国富潘贤荣常黎明王得宇赵波河南理工大学

目的采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术，在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti3Al熔覆层。方法搭建超声微锻装置，采用单因素试验研究了超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对于熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬... 详细信息

目的采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术，在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti3Al熔覆层。方法搭建超声微锻装置，采用单因素试验研究了超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对于熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度的影响规律。借助于金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的宏观形貌、微观组织以及显微硬度进行分析和测试。结果熔覆层组织与性能在超声微锻处理下得到显著改善。熔覆层表面平整度与超声振幅呈正相关，随着超声振幅、锻打力的增大，粗大的树枝状α2相锻碎细化为大量的短棒状α2相和针状α2相，以及少量的片层状α2相和等轴α2相的程度越来越彻底，等轴晶的含量与分布范围增大，晶粒细化效果越来越明显。熔覆层各区域的显微硬度值随着超声振幅、锻打时间的增加有不同程度的提高。当超声振幅为7μm时，熔覆层顶部显微硬度提高了18.4%，中部显微硬度提高了22.8%，底部显微硬度提高了51.5%。当锻打时间为5s时，熔覆层顶部的显微硬度提高了15.5%，中部的显微硬度提高了15.8%，底部的显微硬度提高了37.8%。而熔覆层顶部显微硬度值随着锻打力的增加呈现出逐渐升高的趋势，显微硬度最高可达55.1HRC，其它区域呈现逐渐降低的趋势。结论超声微锻能够有效改善熔覆层宏观形貌，改善其内部组织，细化晶粒，同时选择合适的工艺参数可进一步提高其显微硬度值，可作为一种有效的熔覆层改性技术。

关键词：超声微锻 Ti Al 熔覆层微观组织显微硬度工艺参数

扫描速度对车用316L不锈钢熔覆层组织及力学性能的影响

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矿冶工程 2023年第5期43卷 159-163,168页

作者：贺天柱吴喆张成武陈东升河北省机电工程技师学院河北张家口075000 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 上汽大众汽车有限公司上海201805

采用不同激光扫描速度在304不锈钢表面制备了316L熔覆层,通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计分别对316L熔覆层宏观形貌、相组成、微观组织及显微硬度进行研究。结果表明,316L熔覆层呈单相奥氏体结构,随着扫描速度升高,... 详细信息

采用不同激光扫描速度在304不锈钢表面制备了316L熔覆层,通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计分别对316L熔覆层宏观形貌、相组成、微观组织及显微硬度进行研究。结果表明,316L熔覆层呈单相奥氏体结构,随着扫描速度升高,激光功率密度降低,热输入减小,冷却速度加快,熔覆层晶粒尺寸减小。熔覆层显微硬度与扫描速度成正相关,其中扫描速度1400 mm/min制备的316L熔覆层显微硬度最高,为275HV_(0.3)。熔覆层显微硬度的升高是晶格畸变导致的固溶强化和细晶强化的协同作用引起的。磨损试验结果表明,316L熔覆层平均摩擦系数显著低于304不锈钢基体,扫描速度1400 mm/min制备的316L熔覆层摩擦系数为0.424,磨损率为2.29×10^(-6)mm^(3)/(N·m),磨损机理为磨粒磨损。

关键词：激光熔覆显微硬度 316L不锈钢扫描速度耐磨性熔覆层

42CrMo钢基体激光熔覆Fe-Ni-C系因瓦合金熔覆层性能研究

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热加工工艺 2022年第14期51卷 103-107,111页

作者：路昕杨勇齐康胡国放李金东青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

激光熔覆过程是快速加热和快速冷却的过程,在熔覆层内部极易产生热应力,形成裂纹缺陷。因瓦效应是因瓦合金独特的低膨胀机理和独特的结构与性能。使用低膨胀合金粉末可显著减少覆层中的裂纹缺陷。采用自行配置的具有因瓦效应的Fe-Ni-C... 详细信息

激光熔覆过程是快速加热和快速冷却的过程,在熔覆层内部极易产生热应力,形成裂纹缺陷。因瓦效应是因瓦合金独特的低膨胀机理和独特的结构与性能。使用低膨胀合金粉末可显著减少覆层中的裂纹缺陷。采用自行配置的具有因瓦效应的Fe-Ni-C系因瓦合金粉末对42CrMo钢进行激光熔覆,研究了不同工艺参数下熔覆层的质量、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:采用激光熔覆Fe-Ni-C系因瓦合金粉末,可获得表面平整的无缺陷熔覆层,且基本无裂纹和气孔;通过比较熔覆层与基体之间的摩擦系数,发现熔覆层摩擦系数优于42CrMo钢的。

关键词：激光熔覆 42CrMo钢 Fe-Ni-C系因瓦合金低膨胀合金熔覆层

碳钢表面Ni+WC+h-BN复合熔覆层的制备及其性能研究

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碳钢表面Ni+WC+h-BN复合熔覆层的制备及其性能研究

作者：王军军兰州理工大学

学位级别：硕士

镍基合金粉末自熔造渣性能好,能够与基体材料形成良好的冶金结合,因而被得到推广和应用。镍基自熔合金对Ti C、WC、Ti B等多种硬质陶瓷颗粒均有着良好的润湿性,所以,添加WC能够改善单一合金的强度和耐磨耐蚀性能。但是当形成的涂层难以... 详细信息

镍基合金粉末自熔造渣性能好,能够与基体材料形成良好的冶金结合,因而被得到推广和应用。镍基自熔合金对Ti C、WC、Ti B等多种硬质陶瓷颗粒均有着良好的润湿性,所以,添加WC能够改善单一合金的强度和耐磨耐蚀性能。但是当形成的涂层难以满足其在极端工作条件下的要求时,需要进一步延伸出多组分的复合涂层,即在镍基合金中同时加入WC硬质相和h-BN,使其能够在保证复合涂层强度的同时又具有良好的耐磨耐蚀性。因此,本文通过真空熔覆技术在45#钢表面制备了Ni+WC+h-BN的复合熔覆层,并研究了熔覆层的微观组织和形成过程,同时对不同h-BN含量的复合熔覆层耐磨耐蚀性能也做了研究。实验结果表明:本文采用真空熔覆技术在45钢基体上制备了WC-h-BN/Ni基复合熔覆层。从熔覆层表面到基体依次分为表层区,复合区,过渡区,扩散熔合区,以及扩散影响区,其主要物相包括γ-Ni固溶体、Fe Ni、CrC、CrC、WC、WC、NiSi、NiB、Cr B、CrB、BN和NiCrFe等。从整个熔覆层来看,界面区域发生了元素的互扩散,形成了一条厚度为16μm的熔合带,复合区则分布有多种形式的相结构,且受粉末颗粒本身以及温度等影响,在表层区出现了由CrC、CrC等化合物所组成的针状物相。再通过对比不同h-BN含量的熔覆层组织结构,可知熔覆层的致密性随h-BN含量的增多有所降低,并结合其性能要求,对比出0.6%的h-BN熔覆层组织相对最为合理。随着温度的升高熔覆层中烧结颈不断长大,使得其中孔隙从闭合球化状态逐渐转变至收缩消亡,进而形成组织致密的复合熔覆层。通过在3.5%NaCl溶液中,进行电化学腐蚀的极化曲线测试,可知在镍基合金中分别加入WC和WC+h-BN后,所形成的复合熔覆层耐蚀性在逐渐变好。并且随着h-BN含量从0～0.8wt%的增加过程中,形成的Ni+WC+h-BN复合熔覆层的自腐蚀电位值先增大后减小,而自腐蚀电流密度先减小后增大,且都比45钢减小了一个数量级,由此表明复合熔覆层的耐蚀性不会随着h-BN的添加量增多而增强。具体表现在随着腐蚀过程的进行,Ni基合金熔覆层抵御Cl的侵蚀能力在逐渐下降,所以通过添加WC硬质相和h-BN,一定程度上减缓了熔覆层中电偶腐蚀的发生,并且使氯离子的扩散路径变得曲折,从而降低了熔覆层的腐蚀速率。因此,综合分析可知Ni+WC+0.6%h-BN复合熔覆层自腐蚀电位最正,自腐蚀电流密度最小,即此熔覆层的耐蚀性能最好。在Ni+WC复合熔覆层的基础上加入h-BN后,熔覆层的耐磨性有了很大的改变,并且随着h-BN含量的增多,对应熔覆层的摩擦系数和磨损率都表现为先增大再减小,最后又增大的趋势。再通过观察熔覆层磨损表面的微观形貌,可知随着h-BN含量的增多,参与摩擦过程的h-BN也持续增多,并与摩擦过程中生成的稳定氧化膜共同发挥减摩作用,使得熔覆层的耐磨性变好。但当h-BN的含量过多时,会使得熔覆层的组织较为疏松,从而造成大面积的磨损剥落,而暴露出来的区域在摩擦中被氧化生成氧化膜的程度衔接不上磨损过程,因此,很难发挥其减摩保护作用,从而使熔覆层表现出较差的耐磨性。而其中对磨件磨损表面的粗糙度大小,刚好也对应了熔覆层的表面耐磨性能好坏。由此综合分析可知,当h-BN的添加量为0.6wt.%左右时,熔覆层的摩擦系数和磨损率均最小,即形成的减摩效果也最好,所以对应熔覆层的耐磨性最佳。

关键词：真空熔覆镍基合金熔覆层微观组织 h-BN 耐磨耐蚀性

超声微锻Ti_(3)Al熔覆层组织与性能的实验研究

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表面技术 2023年第8期52卷 433-443页

作者：高国富潘贤荣常黎明王得宇赵波河南理工大学河南焦作454003

目的采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术,在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti_(3)Al熔覆层。方法搭建超声微锻装置,采用单因素实验研究超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度... 详细信息

目的采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术,在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti_(3)Al熔覆层。方法搭建超声微锻装置,采用单因素实验研究超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度的影响规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的宏观形貌、微观组织及显微硬度进行分析和测试。结果在超声微锻处理下,熔覆层组织与性能得到显著改善。熔覆层表面平整度与超声振幅呈正相关,随着超声振幅、锻打力的增大,粗大的树枝状α_(2)相逐渐锻碎细化为大量的短棒状α_(2)相和针状α_(2)相以及少量的片层状α_(2)相和等轴α_(2)相,等轴晶的含量与分布范围增大,晶粒细化效果越来越明显。熔覆层各区域的显微硬度值均随着超声振幅、锻打时间的增加而有不同程度的提高。当超声振幅为7μm时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了18.4%、22.8%、51.5%。当锻打时间为5 s时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了15.5%、15.8%、37.8%。熔覆层顶部显微硬度值随着锻打力的增大呈现出逐渐升高的趋势,显微硬度最高可达55.1HRC,其他区域的硬度呈现逐渐降低的趋势。结论超声微锻能够有效改善熔覆层的宏观形貌以及内部组织,细化晶粒,选择合适的工艺参数可进一步提高其显微硬度值。因此,超声微锻可作为一种有效的熔覆层改性技术。

关键词：超声微锻 Ti_(3)Al 熔覆层微观组织显微硬度工艺参数

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高硼铁基耐磨熔覆层研究进展

表面技术 2022年第6期51卷 160-169,193页

作者：吴耀燊陈俊孚牛犇易江龙胡永俊曾邦兴广东工业大学广州510006 广东省科学院中乌焊接研究所广州510650

高硼铁基合金是一种原位生成硼化物硬质相的铁基耐磨材料,具有高硬度、良好的高温稳定性以及低成本的优势,近年来受到了广泛的研究,国内外大量研究通过对硼化物形态进行调控,以达到抑制裂纹以及提高耐磨性能的目的。从材料体系和熔覆层... 详细信息

高硼铁基合金是一种原位生成硼化物硬质相的铁基耐磨材料,具有高硬度、良好的高温稳定性以及低成本的优势,近年来受到了广泛的研究,国内外大量研究通过对硼化物形态进行调控,以达到抑制裂纹以及提高耐磨性能的目的。从材料体系和熔覆层制备技术2大方面系统地综述了高硼铁基耐磨熔覆层近年来的研究进展。首先重点介绍了Fe–B–C、Fe–B–Cr–C、Fe–B–Cr–Mo–C等3种常见的高硼铁基材料体系,详细阐述了各体系合金成分与原位生成硼化物硬质相类型、形态、分布间的相互作用规律,并给出各体系硼化物随成分含量变化的显微形貌图。归纳总结了成分设计及热处理工艺对合金组织演变及耐磨性能的影响,并分析了其他元素对高硼铁基合金组织性能的影响。其次,介绍了高硼铁基耐磨熔覆层制备技术,包括等离子熔覆、激光熔覆、电子束熔覆与氩弧熔覆,分析了如复合热源和外加磁场等可行的熔覆技术改进方法,并讨论了制备工艺对熔覆层的影响。最后对高硼铁基材料未来的研究及应用方向进行了展望。

关键词：高硼铁基合金硼化物熔覆层耐磨性熔覆工艺

等离子熔覆TiC/Fe基熔覆层显微组织及碳化物演变机理分析

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表面技术 2023年第10期52卷 384-393页

作者：尹燕何明明李辉赵奎安刘颖波张瑞华兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 中国钢研科技集团有限公司北京100081 阳江市五金刀剪产业技术研究院广东阳江529533 四川轻化工大学四川自贡643000

目的为了提高3Cr13马氏体不锈钢的硬度和耐磨性,在其表面制备TiC/Fe基熔覆层,分析熔覆层组织的均匀性及碳化物类型,探究碳化物演变机理和对熔覆层硬度的影响规律。方法采用等离子同步送粉熔覆,在3Cr13不锈钢基材上熔覆球形TiC/Fe基熔... 详细信息

目的为了提高3Cr13马氏体不锈钢的硬度和耐磨性,在其表面制备TiC/Fe基熔覆层,分析熔覆层组织的均匀性及碳化物类型,探究碳化物演变机理和对熔覆层硬度的影响规律。方法采用等离子同步送粉熔覆,在3Cr13不锈钢基材上熔覆球形TiC/Fe基熔覆层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱仪分析熔覆层微观形貌特征、相组成以及析出相的元素分布规律,利用显微硬度计测量熔覆层的硬度。结果随着TiC添加量的增加,熔覆层中的Ti和C元素含量也增加,说明有部分TiC熔解。未添加TiC的熔覆层组织主要是Fe-Cr固溶体和(Fe、Cr)_(7)C_(3),TiC/Fe基熔覆层的为Fe-Cr固溶体和TiC、(Fe、Cr)_(3)C_(2)、(Fe、Cr)_(7)C_(3)。两种熔覆层中的析出相主要以(Fe、Cr)_(7)C_(3)为主,但在TiC/Fe基熔覆层中还存在其熔解后重新析出的TiC及过渡相(Fe、Cr)_(3)C_(2)。TiC添加量增加,熔覆层显微硬度也增加。结论 TiC/Fe基熔覆层中的第二相除(Fe、Cr)_(7)C_(3),还有原始TiC、析出的TiC和(Fe、Cr)_(3)C_(2)。在研究范围内,随着TiC添加量增加,熔覆层中熔解的TiC量也增加。析出的TiC.可以作为(Fe_(3)Cr_(4))C_(3)的有效形核质点,促进(Fe_(3)Cr_(4))C_(3)的形成,形成过程是(Fe、Cr)_(3)C_(2)以析出的TiC为形核核心形核长大,随后相变为更加稳定的(Fe、Cr)_(7)C_(3),在快速冷却过程中有未转变完的(Fe、Cr)_(3)C_(2)保留下来。熔覆层中的原始TiC、析出的TiC、生成的(Fe、Cr)_(7)C_(3)和(Fe、Cr)_(3)C_(2)作为硬质相提高了熔覆层的硬度。

关键词：等离子熔覆 Fe基粉末 TiC 熔覆层微观组织演变机理

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