激光涂覆制备原位自生MoSi2SiC陶瓷复合涂层的研究
原位合成MoSi_2-SiC复合材料的高温强化
原位合成MoSi_2-SiC复合材料的高温强化
孙祖庆;张来启;杨正玥;傅晓伟
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】2001(37)4
【摘要】采用高温压缩实验研究了不同体积分数ＳｉＣ含量对原位合成ＭｏＳｉ２—ＳｉＣ复合材料在１０００－１４００℃ 的屈服强度及流变应力的影响结果表明，与单－ＭｏＳｉ２材料相比，复合材料的高温强度随ＳｉＣ含量的增加而明显提高．高温屈服强度σｙ和第二相ＳｉＣ粒子间距λＳ服从σＹ＝σ０＋ｋλＳ－１／２关系式结合组织结构的研究结果对其相间障碍强化的高温强化机制进行了初步探讨．
【总页数】4页(P369-372)
【关键词】MoSi2-SiC复合材料;原位合成;相间障碍强化;高温压缩
【作者】孙祖庆;张来启;杨正玥;傅晓伟
【作者单位】北京科技大学新金属材料国家重点实验室;北京科技大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.原位自生(TiB+TiC)/Ti-1100复合材料的高温力学性能及强化机制 [J], 王天然;马凤仓;刘平;李伟;刘新宽;吕维洁;张荻
2.原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为 [J], 罗军明;李乐乐;黄俊;徐吉林
3.自蔓延高温合成MoSi_x/Cu复合材料中MoSi_x相的原位合成机理 [J], 王思明;谢辉;贾磊;王晓;吕振林
4.MoSi_2-SiC复合材料原位合成热力学和动力学分析 [J], 张来启;孙祖庆;张跃;杨王玥
5.原位合成MoSi_2-SiC复合材料的室温增韧 [J], 孙祖庆;张来启;杨玉玥;傅晓伟;朱静
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炭／炭复合材料MoSi2／SiC高温抗氧化复合涂层的制备及其结构
致密层一Ｍｏ ｉ ｓｃ双相层一 以 Ｍｏ ｉ为主的外层 。随着制备工艺 中高温阶段保温时间 的延长 ， ｓ ｉ ／ Ｓ 涂层表 面以Ｍｏ ｉ Ｓ， 为主的薄层越连续 。涂层与基体的结合 以化学结 合为 主， 并有 机械结 合 ， 合强 度高。用正 硅酸 四乙酯对 涂层表 结
面 进 行 封 闭 处 理 ， 胶 形 成 的 ＳＯ 可 充 填 涂 层 表 面裂 纹 并 覆 盖 在 涂 层 表 面 。 在 ｌ ０ ℃ 高 温 空 气 中 氧 化 ， 封 闭 处 凝 ｉ ０ ５ 未 理 的涂 层 试 样 表 现 为 氧化 失 重 ， 闭 处 理 后 的 试 样 氧 化 增 重 。 封 关 键 词 ： 炭／ 复 合 材 料 ；抗 氧 化 涂 层 ； 化 硅 ；二 硅 化 钼 ；正硅 酸 乙酯 ；封 闭 处 理 炭 碳 中 图分 类 号 ： Ｔ ３ Ｂ３ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ
为 １５ ０℃ 、 ９ ０℃ 、 ０ ０℃ ， 别保 温４ｈ ５ ６ 。 ８ １５ ２５ 分 、 ｈ、 ｈ
制得 涂层后用 正硅酸 四乙酯 （ ｉＯ 对涂层 裂 Ｓ （ Ｃ Ｈ ）） 纹 和表面进 行 封 闭处理 。用 Ｒ ｇｋ ／ ｘ３ ｉａｕ Ｄ ｍａ 一Ｃ型 ｘ
２ 实 验
将 密 度 为 １ ８ ／ ｍ 炭 复 合 材 料 ， 成 ． ５ｇ ｃ 炭／ 制
１ ×１ ｌ ×８ｍＴ 的抗 氧 化 性 能检 测 试 样 ， ５ ｍｍ ０ｍＴ ｌ ｌ 表
面用 ６ ０号砂 纸 打磨 ， 打 掉棱 角 ， 超声 波清 洗后 ０ 并 用 烘 干 。 以 －０ 目 的 Ｍｏ ｉ、 ｉ Ｓ 和Ａｌ 合 粉 ２０ Ｓ２ ＳＣ、 ｉ 混 Ｏ
３ 结 果 与 讨 论
３ １ 涂 层 的组 织结构 和与 基体 间 的界面 结合 ． ３ １ １ 涂层 的组 织结构 ．．
激光熔覆原位自生增强颗粒复合涂层讲解
激光熔覆原位自生增强颗粒复合涂层激光熔覆陶瓷颗粒增强金属基复合涂层是一项先进的表面技术,它可改善材料表面性能,如耐磨性、耐蚀性、抗氧化、抗热震能力等。
在该技术中,激光熔覆原位自生陶瓷增强复合涂层的方法是在激光照射下,通过元素之间或元素与化合物之间的原位反应,在涂层内原位生成一种或几种高强度、高弹性模量的陶瓷增强相,由于这种增强体是原位形核、长大的热力学稳定相,其表面无污染,因而避免了与基体相容性不良的问题,且界面结合强度高。
为了在钛合金表面获得良好的耐磨涂层,本文熔覆涂层分别选用了市售的KF-Co50和自制的CoBTiSi 复合涂层粉末进行实验。
利用XRD、SEM、和EMPA等分析手段对激光熔覆层的微观组织进行分析;在HX-1型显微硬度计测量涂层微区组织的显微硬度值,在UMT-2型多功能摩擦磨损测试仪上进行干滑动摩擦磨损实验。
同时为了在铜合金表面得到良好的激光熔覆层,把理论与试验相结合,通过热力学理论计算,选择出Ni基熔覆涂层体系,利用横流CO_2激光器在铜合金表面原位自生陶瓷颗粒增强涂层。
激光熔覆市售的KF-Co50复合涂层试验表明:涂层与基体实现了良好的冶金结合;熔覆区是在γ-Co固溶体基体上均匀分布着大量的TiB_2、TiC、WB 和Cr_5Si_3陶瓷相和金属间化合物,涂层组织细密,生成树枝状、块状、不规则等形态组织,对涂层的力学性能分析结果表明:涂层显微硬度值较基体有显著提高,涂层获得最高硬度可达1000HV以上,约为基体硬度的3-4倍,显微硬度值从表面到基体呈较平稳的过渡。
涂层耐磨性较基体有显著提高。
涂层中的磨损机制主要为磨粒磨损及其引起的剥层,基体中除此之外还有粘着磨损。
激光熔覆自制的CoTiBSi复合涂层试验表明:涂层中原位合成的TiB_2和TiB陶瓷相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。
涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。
随着Ti、B含量的增加,激光熔覆原位生成物的组织形态发生相应的变化,熔覆区组织由细小分散的片状和块状转变为柱状枝晶组织,取向规则,分布均匀。
SiC—MoSi2-TiSi2涂层的设计及热力学分析
关键 词 ： 涂层 ； 复合材料 ； 热力学分析
中图分 类号 ：Ｂ ３ Ｔ ３２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９ ５ ２ （０ ２ ０ —０ ５ —ｏ １０ － １８ ２ １ ）２ ｏ ７ ４
收 稿 日期 ：０ ｌ ０ 一 ｌ ２ １— ９ ５
复合材料是指“ 由两种或两种 以上物理和化学性质不 同的物质组成的一种多相 固体材料” 碳／ ． 碳复 合材料是碳纤维增强碳基复合材料 ， 是由碳纤维和基体碳两部分组成 ， 是一种理想的能在超高温条件下工 作 的高温结构材料…． 应用时， 为了防止其表面碳元 素的氧化 ， 常常在其表面涂覆抗氧化涂层 ， 高温抗氧 化 已成为 Ｃ Ｃ复合材料作为高温结构材料应用的前提条件．ｉ ／ Ｓ Ｃ陶瓷涂层具备 １７ Ｋ的防护能力 ， ９３ 是一种 常用的抗氧化涂层． 但是包埋法制备的涂层常常有裂纹等缺陷存在． 因此通常可以通过添加改性剂 ， 对微 裂纹和孔洞进行控制， 得到性能优 良的 Ｓ ｉ Ｃ内涂层 Ｊ ． Ｍ Ｓ 是 Ｃ Ｃ复合材料防护涂层常用的成分之一． ｉ ： ｏｉ ： ／ ＴＳ 具有较好 的高温稳定性 、 ｉ 强度和 良好 的抗氧 化性． 文献 中报道的有关这两种物质的材料和涂层并不多见 ， 可查的有文献 ［－］另外美国的一项专利报 ３ ． ６ 道 了 ＭｏＳ－ｉ 金 涂 层 ． 结 构 为 在 耐 火 相 的 Ｔ。 ． Ｍｏ．．０Ｓ：的 周 围 的 裂 纹 完 全 被 Ｍｏｉ、 ｉ —ｉ 合 Ｔ 其 ｉ 。５ 。 。５ ｉ ． ． ． Ｓ Ｓ—
焦 更 生
（ 渭南师范学 院 化学 与生命科 学学院 ， 陕西 渭南 ７４０ ） １００ 摘 要 ： 了提高 Ｃ Ｃ 为 ／ 复合材 料的高温抗 氧化性 能 ， 了网状 的 Ｓ 设计 ｉ Ｃ填充高性 能的 Ｍ Ｓ 和微量 的 Ｔ ｉ涂层 ， ｏｉ ｉ Ｓ 对制
原位反应工艺制备SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的金相分析
毕业论文（设计）2016届材料成型及控制工程专业1206091班级题目原位反应工艺制备SiC p/MoSi2复合材料的金相分析内容摘要金属间化合物二硅化钼是性能介于金属与陶瓷之间的一种新型的功能结构一体化材料，而二硅化钼基复合材料是一种新型的超高温结构材料，近些年来受到了国内材料研究工作者们的普遍重视，其制造工艺也得到了不断地改进。
本文根据原位复合的基本思想，以Mo粉、Si粉、C粉的原始粉末为原料，然后进行原位反应高温热压一次复合工艺制备纯MoSi2和含SiC体积分数为20%、40%、和60%的SiC p/MoSi2复合材料。
经过对试样的处理，利用单目金相显微镜对样品进行检测，然后进行下一步的金相分析。
研究结果表明：各试样的组织结构基本相同，主要是MoSi2和SiC，而纯MoSi2试样的组成相除了MoSi2外，同时还有少量的Mo5Si3和SiO2。
SiC p/MoSi2复合材料的显微组织比纯MoSi2试样细小，随着SiC含量的增加，晶粒逐渐细化，并且减少和消除了脆性的SiO2玻璃相，抑制了Mo5Si3等含Si量的少的物相的生成。
本实验的创新点在于通过对由原位反应工艺制备不同体积百分含量SiC 的SiC p/MoSi2复合材料的金相分析,观察与比较其微观组织，探讨其性能，使这种复合材料能够得到更好的应用。
关键词SiC p/MoSi2复合材料；原位反应；金相；显微组织The metallographic analysis ofSiC p/MoSi2posites prepared by the situ reactionprocessAbstractIntermetallic pound molybdenum disilicide performance between metal and ceramics is a new functional material structure integration, and molybdenum disilicide matrix posite is a new type of ultra high temperature structural materials, in recent years， the domestic materials research workers generally attach importance to the material, the manufacturing process has been constantly improved.According to the basic idea of situ reaction,we use Mo powder, Si powder, C powder as raw material powder, then through in situ reaction hot pressing process to prepare a pound containing pure MoSi2 and SiC volume fraction of 20%, 40%, and 60% SiC p/ MoSi2 posite sample .Through to sample processing, using monocular metallographic microscope to test the samples, and then on to the next step of metallographic analysis.The results show that : the organizational structure of each sample is basically the same , mainly incluing MoSi2 and SiC.The ponents of the pure MoSi2sample is MoSi2, but there are a small number of Mo5Si3和SiO2.Themicrostructure of SiC p / MoSi2 posite sample is smaller than pure MoSi2.with SiC content increase,the grains refinement,and reduce and eliminate the brittle SiO2 glass phase such as suppressing Mo5Si3 and other Si-containing formation.The innovation of this experiment isobserving and paring microstructure analysis of SiC p/MoSi2 posites with different volume percentage content of SiC by in situ reaction processto explore its properties, so that this posite material can be better Applications.KeywordSiC p/MoSi2posites ; Situ Reaction ; metallography ; Microstructure目录内容摘要IAbstractII目录IV第一章前言01.1研究背景01.2MoSi2的晶体结构与基本性质21.2.1晶体结构21.2.2 MoSi2的基本性质31.3 SiC的相图、晶格参数51.4 MoSi2及其复合材料的应用与研究现状71.4.1 MoSi2及其复合材料的应用71.4.2 MoSi2及其复合材料的研究现状91.5 本研究的目的、意义与主要内容121.5.1 目的与意义121.5.2 主要研究内容121.6 小结13第二章试样制备142.1 引言142.2试样制备方法与过程15第三章试样显微组织的检测193.1检测试验的准备193.1.1试样的磨制193.2 试样的观察21第四章实验的结果与分析234.1 实验的结果234.2 结果分析26第五章结论27致谢28参考文献29原位反应工艺制备SiC p/MoSi2复合材料的金相分析第一章前言1.1研究背景现代航空航天系统中的某些结构部件要求材料既能在高温下安全可靠的工作，又具有较低的结构自重，因此单位质量推力大(即推力/质量比高的)高温结构材料越来越引起人们的广泛关注。
激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能
激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能王勇刚;刘和剑;回丽;职山杰;刘海青【摘要】利用激光熔覆技术在TC11合金表面成功制备NiCrBSi Ti3 SiC2-CaF2-WC耐磨自润滑涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析熔覆层的物相及微观组织;利用显微硬度仪对其硬度进行了测量.分别在室温(25℃),300℃和600℃条件下对涂层进行干滑动摩擦磨损实验,并分析其磨损机理.结果表明:涂层主要由γ-Ni共晶相,M23C6,TiC,(Ti,W)C,Ti5 Si3硬质相以及少量的Ti3 SiC2,CaF2,TiF3润滑相组成.激光熔覆层的显微硬度大幅度提高,显微硬度平均值为863.63HV0.2,约为基体的2.46倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,在300℃条件下,涂层具有最低的摩擦因数(0.275)和磨损率(4.8×10-5mm3·N-1·m-1).【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】7页(P72-78)【关键词】激光熔覆;TC11;涂层;高温摩擦磨损【作者】王勇刚;刘和剑;回丽;职山杰;刘海青【作者单位】苏州大学应用技术学院,江苏苏州215325;苏州大学应用技术学院,江苏苏州215325;沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,沈阳110136;苏州大学应用技术学院,江苏苏州215325;苏州大学应用技术学院,江苏苏州215325【正文语种】中文【中图分类】TG665TC11钛合金是一种综合力学性能优异的双相热强钛合金，其主要成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，具有较低的密度、高比强度和优异的抗腐蚀性能，常用于制造汽轮机叶片、压气机盘、鼓桶等重要零件[1-2]。
但是，很多学者发现，TC11的耐磨损性能较低，尤其是在高温环境下，这极大地限制了其应用范围和应用前景[3]。
SiC／MoSi2-Si—Cr—B／玻璃涂层碳／碳复合材料抗氧化行为研究
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SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi2-MoSi2硼硅酸盐玻璃涂层制备与性能
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的重 复循环试 验 。结 果表 明 ： 在循 环 次数 达 到 ２ ５次 ． 氧化 总时 间达 到 １ ２ ５ ｍｉ ｎ后 ， 硼 硅酸 盐玻 璃含量 占 ３ ８ ％ 的 Ｔ ａ Ｓ ｉ ， 一 Ｍｏ Ｓ ｉ ， 硼硅 酸 盐玻 璃 涂层 表 面具 有 最 少的孔 洞 和 裂纹 ， 涂层 的 失 重率 为一 ２ ． １ ％， 说 明该 涂层 具 有 最好 的
Ｓ ｉ Ｃ Ｏ陶瓷 隔热 复 合 材料 Ｔ ａ Ｓ ｉ ２ 一 Ｍｏ Ｓ ｉ ２ 硼硅 酸盐 玻 璃 涂层 制备 与性 能
林 浩 冯 军 宗 姜勇刚 岳 晨 午 冯 坚
４ １ ０ ０ ７ ３ ）
（ 国防科学技术 大学新 型陶瓷纤维 及其 复合材料重Ｃ Ｏ陶瓷 隔热复 合材料 的抗 氧化 抗 热震 性 能 ． 通 过刷 涂 法制 备 Ｓ ｉ Ｃ Ｏ 陶瓷 隔热 复合 材
抗 氧 化和抗 热震 性能 。 。 关键词 Ｓ ｉ Ｃ Ｏ 陶瓷 ， 复合材 料 ， 涂层， 硼 硅 酸盐玻 璃 ， 抗 氧化 ， 抗 热震 Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ２ ３ ３ ０ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ５ ． ０ ０ ７ 中图分类 号 ： Ｔ Ｂ ３ ５
激光熔覆原位金属陶瓷复合涂层技术
原位CPRMMC（陶瓷颗粒增强金属基复合材料）在激光熔覆涂层上的应用与发展高才，许斌山东建筑大学材料学院，济南，250101摘要讨论了传统激光熔覆CPRMMC涂层外加陶瓷同基体的界面问题及一般的解决方法；介绍了原位合成技术的基本原理和特点，将其与激光熔覆技术结合可有效解决界面问题；综述了激光熔覆原位CPRMMC涂层的发展，包括原位涂层在组织和性能上的改善、原位合成的一般机制、原位陶瓷相/金属基涂层的已有类型等。
关键词：激光熔覆；界面；原位合成；陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层The application and development of in-situ synthesized CPRMMC (Ceramic Particle Reinforced Metal Matrix Composites)on Lasercladding coatingGao Cai, Xu BinSchool of Material Science and Engineering, Shandong Jianzhu University, jinan250101AbstractWhat are introduced in this paper can be summarized as follows. Some problems, especially the problem of interface between the reinforced phase and the matrix, caused by extra ceramic phases in the metal-ceramic composite coatings by laser cladding, and average measures to settle this interface problem are discussed. The basic principle and characteristic of in-situ synthesis technology are introduced, and the ceramic phases in coatings are in-situ synthesized during the laser cladding, which resolves the interface problem well.The development of laser cladding in-situ synthesized CPRMMC coating are reviewed, including the improvement of structure and property, average mechanism of in-situ synthesis, and formed types of the in-situ phase/ the mental matrix coating.Key words: laser cladding; the interface ; In-situ synthesis; Ceramic Particle Reinforced Metal Matrix Composites coating前言在实际生产中，机械零件的失效多数发生在零件的表面或者是从表面开始的，因此表面涂层技术一直是研究的热点。
等离子喷涂制备MoSi2-CoNiCrAlY纳米复合涂层的结构与性能
等离子喷涂制备MoSi2-CoNiCrAlY纳米复合涂层的结构与性能刘名涛;钟喜春;刘仲武;曾德长;李周;张国庆【摘要】以高能球磨法制备的MoSi2-CoNiCrAlY复合粉末为喂料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了Mo-Si2-CoNiCrAlY涂层,采用X射线衍射仪、激光粒度分析仪和扫描电镜分析了粉末喂料及涂层的相组成和微观结构,并对涂层的显微硬度、抗热震性以及低温氧化行为进行了研究.结果表明:采用高能球磨法制备的粉末喂料是由细小纳米晶组成的多晶体,略为过筛后可直接用于热喷涂;制备的涂层组织致密,孔隙率低,且与基体形成了一定的冶金结合;其显微硬度服从威布尔分布,平均硬度值高达854.4HV0.1,热震失效寿命长达27次,500℃氧化120h后质量增加仅为0.083mg/cm2,且未发生MoSi2的“低温粉化”现象.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】6页(P17-22)【关键词】MoSi2-CoNiCrAlY;纳米复合涂层;硬度分布;抗热震性;低温粉化【作者】刘名涛;钟喜春;刘仲武;曾德长;李周;张国庆【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;北京航空材料研究院先进高温结构材料国家重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料国家重点实验室,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG174.442MoSi2具有较高的熔点（2030℃），适中的密度（6.24g／cm3）以及优异的抗高温氧化性能，常用作高温合金、难熔金属、石墨以及C／C复合材料的高温抗氧化涂层材料［1，2］。
但 MoSi2 涂层材料在400～600℃有加速氧化趋势，尤其在500℃时，MoSi2会因剧烈氧化发生完全粉化（俗称“pesting”现象）；同时，MoSi2涂层与基体热膨胀系数相差较大，使得两者间的结合力较差［3，4］。
激光制备WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层的开题报告
激光制备WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层的开题报告一、选题背景及研究意义材料表面的修饰和改性一直是材料科学领域的研究热点。
典型的表面修饰技术包括化学方法、物理方法和机械方法等。
激光表面处理技术作为一种新兴的表面修饰技术，具有加工精度高、工艺灵活、操作简便、加工速度快等优点，被广泛应用于材料表面改性领域。
钨碳合金（WC）及其复合材料因其物理和化学性能优异，被广泛用于高速切削等领域，但磨损性能相对较差。
引入TiC（碳化钛）陶瓷作为复相增强材料，可以有效提高WC的磨损性能，但是传统的WC-TiC复合材料的制备方法存在着成分分布不均匀、陶瓷颗粒固定性差等问题。
因此，本文选取激光制备WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层作为研究对象，旨在探究其制备过程中的微观机制及材料性能，为材料表面改性技术的发展提供新的思路和方法。
二、研究内容1.激光制备WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层的制备工艺优化。
2.采用扫描电镜（SEM）、X-ray衍射（XRD）等手段对涂层的微观结构进行表征。
3.评估涂层的力学性能和磨损性能。
4.对涂层制备过程中的微观机制进行分析。
三、研究方法采用激光熔覆（Laser cladding）工艺制备WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层，通过SEM、XRD等手段对涂层的微观结构进行表征。
通过试验评估涂层的力学性能和磨损性能，并借助有限元模拟方法研究制备过程中的微观机制。
四、预期研究成果1.成功制备出WC及原位TiC陶瓷增强复相涂层。
2.较为全面地表征涂层的微观结构和性能。
3.分析制备过程中的微观机制，探究涂层的增强机制。
4.为激光表面处理技术及WC-TiC复合材料的发展提供新的思路和方法。
五、研究进度安排第一年：1.综合了解激光熔覆技术的研究现状及应用情况，确定本文的研究方向。
2.进行涂层制备工艺的优化实验，制备出不同实验参数下的涂层。
3.通过SEM、XRD等手段对涂层的微观结构进行表征，分析不同实验参数对微观结构的影响。
激光熔覆MoSi_(2)颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究
激光熔覆MoSi_(2)颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究梁泽芬;梁泽忠;张继林;牛玉艳;梁补女【期刊名称】《材料保护》【年(卷),期】2024(57)3【摘要】奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。
利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi_(2)增强Co基合金的复合涂层。
采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi_(2)的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。
结果表明:MoSi_(2)的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi_(2)含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。
当MoSi_(2)的含量为40%时,MoSi_(2)/Co基复合涂层的显微硬度高达1455HV_(0.2),磨损率为6.9×10^(-5) mm^(3)/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr_(5)Si_(3)、MoSi_(2)、Mo_(5)Si_(3)和Co_(2)Mo_(3))和(Fe、Cr、Co)Si_(2)新型固溶体显著提高复合涂层的耐磨性能;MoSi_(2)增强Co基合金涂层的磨损机制随着MoSi_(2)含量的增加发生转变,即由磨粒磨损、黏着磨损和塑性变形的协同作用转变为黏着磨损、脆性微断裂和氧化磨损。
【总页数】6页(P88-92)【作者】梁泽芬;梁泽忠;张继林;牛玉艳;梁补女【作者单位】兰州工业学院机电工程学院;兰州工业学院材料科学与工程学院;兰州空间技术物理研究所【正文语种】中文【中图分类】TG174.4【相关文献】1.纳米Al2O3颗粒增强Ni基合金激光熔覆涂层高温抗氧化性能的研究2.激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究3.纳米SiC颗粒增强Ni基激光熔覆涂层高温抗氧化性能的研究4.激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展5.激光熔覆原位合成TiB-TiC增强Co基涂层的微观组织和耐磨性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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杨 森， 张庆茂， 陈 娜， 钟敏霖， 刘文今 （清华大学 机械系激光加工研究中心， 北京 !"""#$）
摘要： 为了在碳钢表面获得耐磨、 耐蚀、 抗热疲劳等综合性能优良的陶瓷基复合涂层， 利用 %&’ 连续波快速轴流 ()* 激光器进 扫描速度 % + !"-- . /。试验结果表明， 利用激光表面涂覆技术和粉末预 行了一系列的激光表面涂覆试验， 光斑直径!% +!,--， 置法， 可以在碳钢表面直接原位合成 01( 颗粒增韧的 2301* 陶瓷基复合涂层， 涂层与基体呈良好的冶金结合， 涂层宏观质量完 好， 无裂纹和气孔等缺陷。球状 01( 颗粒尺寸为 ! + , ， 均匀分布于 基体内。涂层显微硬度达 ， 是基材显微硬 2301 !"""45"6* * ! 度的 $6, 倍。 原位合成； 激光涂覆 关键词： 2301* . 01( 复合材料； 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （%00%） ()*+, - .. / 0%+12,0+* 0120001203
456789$:;9$"5 "< !"#$!%& #=59>78$8 "< !"#$% & #$’ ’"?@"8$97 ’";9$5: A= B;87C ’D;EE$5:
789: 0;<， =489: >1<?@-A3， (4B9 9A， =4)9: 21<@C1<， DEF ’;<@G1< （H;IAJK-;<K 3L 2;MNA<1MAC B<?1<;;J1<?， ， O/1<?NPA F<1Q;J/1KR S;1G1<? !"""#$， (N1<A） /A89C;F9： E< 3JT;J K3 1-IJ3Q; J;/1/KA<M; K3 N1?N K;-I;JAKPJ; A<T U;AJ J;/1/KA<M; 3L MAJV3< /K;;C， KN; CA/;J MCATT1<? ;WI;J1@ KN; /MA<<1<? Q;C3M@ -;<K/ U;J; M3<TPMK;T 3< A %&’ M3<K1<P3P/ UAQ; ()* CA/;J X ON; T1A-;K;J 3L KN; CA/;J V;A- 1/ % + ,--， 1KR 1/ % + !"-- . / X ON; ;WI;J1-;<KAC J;/PCK/ /N3U KNAK 2301* . 01(I M3-I3/1K;/ M3AK1<? MA< V; /R<KN;/1Y;T !"#$!%& LJ3- -1W@ KPJ; I3UT;J/ 3L -3CRVT;<P-， /1C1M1T; A<T ?JAIN1K; VR CA/;J MCATT1<? X 8 ?33T -;KACCPJ?1MAC V3<T V;KU;;< M3AK1<? A<T KN; A<T KN; M3AK1<? 1/ LJ;; 3L MJAM& A<T ?A/ N3C; X ON; -1MJ3/KJPMKPJ;/ 3L KN; M3AK1<? AJ; M3-I3/;T 3L /PV/KJAK; MA< V; AMN1;Q;T， 2301*， 01( A<T Z;0123 INA/;/， A<T KN; T1A-;K;J 3L 01( IAJK1MC; 1/ ! + , -X ON; AQ;JA?; -1MJ3NAJT<;// 3L KN; M3AK1<? 1/ ! %6, K1-;/ N1?N;J KNA< KNAK 3L KN; /K;;C /PV/KJAK; X AV3PK !"""45"6*， G7=H"CE8： 2301* . 01( M3-I3/1K;/； !"#$!%& /R<KN;/1/； CA/;J MCATT1<?
［:， 4］ 低的裂纹扩展速率 。但是外加 %&I 颗粒会使强化相与基 体的界面污染， 结合力减弱， 而成为裂纹源。
因此， 本文利用激光表面熔覆技术， 在 ,= 钢表面直接原 位合成 #$%&" 基陶瓷复合涂层， 对 #$%&" J %&I 复合表层的组织 形成规律进行研究。
图! N&A5!
激光熔覆层 Y 射线衍射谱 YW- [.003\1 $] /.B3\ G/.22&1A /.@3\
适中的密度， 高的弹性模量， 在 #$%&" 具有较高的熔点、 !"’’ ( !)’’* 范围内具有合理的强度和极好的高温抗氧化性 ［+， ,］ 能， 成为目前研究得最多和最有希望的高温结 构 陶 瓷 。 由于 #$、 电负性又比较接近， 故它们 %& 两原子半径相差不多， 组成了具有严格化学成分配比的道尔顿 （ -./01&23） 型金属间 化合物。这种结构的 #$%&" 中 #$ 和 %& 原子的结合具有金属 键和共价键共存的特征， 因此它具有金属和陶瓷的双重特性。 另外， （45! 6 !’ 7 ) 8 7 ! ） 以及良好的 #$%&" 具有较低的热胀系数 电热传导性。同时， 既无环境污染， 又可再生 #$%&" 资源丰富， 制备。 但是， 其转 #$%&" 的一个致命缺点是具有脆性<韧性转变， 变温度 （ H-;;） 一般在 9’’ ( !’’’* 左右， #$%&" 在 H-;; 以下 具有脆性， 室温断裂韧度较低， 在 H-;; 以上具有塑性， 但高 ［=］ 温强度低 。因此， 如何使之低温韧化和高温强化是开发 #$%&" 及 #$%&" 基材料的关键。目前 #$%&" 的改性研究主要包 括合金化和复合化， 而复合化是目前研究的主要方向
［![］ 解决。一汽集团技术中心工艺部 对热作模具钢 %(J*’#5 钢进行激光熔敷耐磨耐热性能好的镍基自熔合金粉末工艺试
［#］ 陶锡麒， 等 X 激光熔覆用 ’ZD(@!! 钴基合金粉末的工艺和性能 研究 ［ 8］ （ *""! ） 论文集 X 第八届全国高能密度热处理学术年会 ［ (］ ， *""!： $^@," X ［_］ 张 松， 等 X 88["[!8C 合金表面激光熔覆 01(I 增强铝基复合材 料的组织及磨损性能 ［ 8］ X 第八届全国高能密度热处理学术年 会 （*""!） 论文集 ［ (］ ， *""!： #"@#_ X ［!"］ 张 松， 等 X 铝 合 金 表面 激 光 熔 覆 镍 基 合 金 组 织 及 磨 损 性 能 ［8］ （*""!） 论文集 ［ (］ ， X 第八届全国高能密度热处理学术年会 *""!： _"@!"" X ［!!］ 武颖娜， 等 X 等离子@激光复合制备 91(J8C7@8C* )% 层的抗氧化性 研究 ［ 8］ （*""!） 论文集 X 第八届全国高能密度热处理学术年会 ［ (］ ， *""!： [$@^$ X ［!*］ 张 罡， 等 X 激光重熔等离子喷涂热障涂层热震试验研究 ［ 8］ X 第八届全国高能密度热处理学术年会 （*""!） 论文集 ［ (］ ， *""!： ,^@[% X ［!%］ 杨 森， 等 X 激光涂覆制备原位自生 2301* . 01( 陶瓷复合涂层的 研究 ［ 8］ （*""!） 论文集 X 第八届全国高能密度热处理学术年会 ［ (］ ， *""!： ^,@^_ X ［!$］ 曾凡仔， 等 X 微@纳米碳化钨涂层的组织和磨损性能 ［ 8］ X 第八 论文集 ［ (］ ， 届全国高能密度热处理学术年会 （*""!） *""!： $$@ $[ X ［!,］ 姚建华， 等 X 不锈钢刀具刃口激光强化工艺设计 ［ 8］ X 第八届全 国高能密度热处理学术年会 （*""!） 论文集 ［ (］ ， *""!： %_@$% X ［![］ 魏 伟 X 热 模 具 钢 激 光 熔 敷 镍 基 合 金 层 的 研 究 ［ 8］ X 第八 届全国高能密度热处理学术年会 （*""!） 论文集 ［ (］ ， *""!： ,!@ ,[ X
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试验结果及分析
微观组织和相分析
单道激光熔覆带表面光滑， 均匀致密， 无裂纹和气孔， 宽
厚 ’5)??， 涂 层与基体呈冶金结合。图 ! 是经激光涂 I 增 强 体 与 #$%&" 基 体 之 间 的 热 力 学 稳 定 性 好， 而且还 #$%&"<%&I 系复合材料不仅强韧性得到了较大的改善， 表现出比纯 #$%&" 更好的抗高温氧化性、 高温断裂韧度和更
［!， "］ 合力弱， 致使涂层易开裂而脱落 。
!
试验设备及方法
试验所用原材料为纯度 995’K #$ 粉 （平均粒度 4 、 ?） ! （平均粒度 4 ） 和 石墨粉 （平均粒度 ） 995’K %& 粉 ? 9959K = ? ! ! 。 将元素粉末按 #$%&"<!’%&I （ L0K ） 进行配比， 称量后在研钵中 研磨混合均匀后作为预置涂层材料。熔覆前用粘结剂调成膏 状， 手工均匀预置在基底上并烘干， 涂层厚度 !5’??。基体为 其成分 （质量分数， 为 ’5,+I， ,= 钢， K） ’5""%&， ’5="#1， ’5’"%， 余 N3。试样大小为 !=?? 6 !=?? 6 ,’??。待熔覆面经 ’5’!M， 磨削加工， 表面粗糙度为 ! . O ’5" 预置涂层前用丙酮和无 ?， ! 水乙醇清洗。激光器为 +PQ 的 IR" 快速轴流激光器， 光斑直 径!+ (!=??， 扫描速度 ! ( !’?? J B， 用高纯氦气进行保护， 流 量为 !=’’S J E。金相试样沿涂层横向截取， 经研磨抛光后用三 酸 （TNU TI/ U TVR+ U T" R O " U + U = U !9’） 进 行 化 学 腐 蚀。利 用 （ IF8 ） W&A.PF -<#XY 型 Y<射线衍射仪 " 研究过程工艺参数对 反应合成复合涂层的物相结构的影响， 用 V>RMTR;+" 光学显 微镜和 Z%#<)+’!N 扫描电镜对熔覆层的微观组织进行观察， 利用 TY<"’’ 显微硬度计对熔覆层的硬度分布进行测量。