FeAlCrNbB金属间化合物复合涂层的制备与表征

研究开发了一种FeAlCrNbB新型喷涂粉芯丝材,并结合自动化高速电弧喷涂工艺制备了该材料的复合涂层,分析了涂层的常规力学性能、组织结构和油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能,并和常规FeAl涂层进行了对比。结果显示:FeAlCrNbB涂层具有相对较高的显微硬度和拉伸结合强度、低的孔隙率,组织致密,形成了由Fe-Al金属间化合物相、氧化物以及少量非晶和纳米晶组成的复合结构,由于这种复合结构的材料特征,使涂层具备较好的耐磨损性能。     

高速电弧喷涂高碳钢涂层内聚结合强度的评价

热喷涂涂层的内聚结合强度是评价涂层综合性能的重要影响因素之一,但目前尚缺少评价涂层内聚结合强度的试验研究.针对这一问题,提出基于纯涂层的拉伸试验测量方法:首先采用优化的自动化高速电弧喷涂工艺制备了厚度达8 mm的82B高碳钢厚涂层,使用线切割和磨削方法制备出板状纯涂层拉伸试样,通过测量涂层的拉伸力计算涂层内聚结合强度,同时结合应力-应变曲线和断口形貌特征深入分析涂层的结合机理和断裂行为.结果发现:高碳钢涂层的平均内聚结合强度高达130.9 MPa,远远高于涂层/基体界面拉伸结合强度值,且涂层的拉伸断裂表现为典型的脆性断裂特征.     

自反应电弧喷涂复相陶瓷涂层工艺研究

以Ti-B4C-C为粉芯、金属Al为外皮材料制备了粉芯丝材,利用自反应电弧喷涂技术在钢基体表面制备了Ti(C,N)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层.研究了喷涂电压、电流、气压及喷涂距离等工艺参数对涂层的影响,并以涂层孔隙率为评价指标,优化了喷涂工艺.结果表明:对涂层质量影响因素由大到小依次为喷涂距离、气压、电流、电压;优化工艺为喷涂电流120 A、电压36 V、气压0.7 MPa、距离160 mm,在该工艺条件下制备的复合涂层由TiB2、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成,孔隙率约为2.11％,力学性能好.     

应用电弧喷涂技术治理舰船钢结构腐蚀

本文论述了舰船钢结构的腐蚀机理,腐蚀特点及影响因素.指出电弧喷涂铝复合涂层能够长期有效地对舰船钢结构进行腐蚀保护,延长舰船钢结构的使用寿命,这是其它任何腐蚀防护技术都难以实现的.电弧喷涂铝复合涂层的具体涂层设计是:电弧喷涂铝金属涂层十有机封闭涂料涂层十常规舰船面层涂料涂层.     

高速电弧喷涂FeCrBSiMnNbW非晶纳米晶涂层组织及性能

研究开发了一种FeCrBSiMnNbW新型喷涂粉芯丝材,并采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FecrBsiMnNbw非晶纳米晶涂层。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及油润滑条件下的摩擦学性能进行了对比分析,结果表明：与3Cr13涂层相比,铁基非晶纳米晶涂层组织更加致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备更好的摩擦学性能。     

电弧喷涂Fe—Cr—Ni管状丝材涂层性能研究

金属管状丝材是热喷涂领域中的一种新型材料.本文对电弧喷涂含稀土元素的Fe—Cr—Ni营状丝材的涂层结合强度、相对耐磨性、显微硬度等机械性能进行了研究,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪及能谱等分析方法研究了涂层的形貌、成分和相组成.     

一种基于离心雾化的新型热喷涂技术

研究开发了一种新型的热喷涂技术——离心雾化转移弧等离子喷涂技术(CAPTAS),阐述了该技术工作原理、设备以及熔融粒子的离心雾化机理。观察了采用该技术所制备的涂层微观组织结构,通过能谱仪对该涂层的成分进行了分析, 并与传统的电弧喷涂涂层进行了比较。结果表明,采用CAPTAS技术制备的涂层具有和传统电弧喷涂涂层类似的扁平化层状结构,但粒子大、变形小、氧化物含量低。     

抗磨添加剂与电弧喷涂耐磨涂层间的协同效应

研究了2种φ2mm粉芯丝材电弧喷涂Fe-Cr-Ni涂层和7Crl3涂层以及与2种典型润滑油抗磨添加剂的协同效应,并借助X光电子能谱(XPS)研究了其协同作用机理.结果表明DBP和ZDDP润滑油抗磨添加剂能明显地改善电弧喷涂Fe-Cr-Ni涂层和7Cr13涂层的抗磨性.添加剂DBP能显著地降低2种电弧喷涂涂层/GCr15摩擦副的摩擦系数,但ZDDP抗磨添加u剂的减摩效果不太显著.在含DBP和ZDDP添加剂油润滑条件下,涂层磨痕表面形成了摩擦化学反应膜.     

基于高熵合金的镁合金表面防护技术研究

为改善镁合金表面耐蚀性能,设计并制备了3种高熵合金喷涂粉末,采用冷喷涂技术制备涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等研究了涂层组织和力学性能.用电化学方法分析评价了涂层在质量分数为3.5％ NaC1溶液中的耐蚀性能.结果表明:涂层由BCC简单结构固溶体组成,晶粒范围在12 ～37 nm之间;涂层孔隙率小于1％,表明冷喷涂涂层更为致密,且结合强度达58 MPa,涂层与基体以机械结合为主;涂层极化曲线均山现钝化现象,自腐蚀电位较基体正移,自腐蚀电流密度显著减小;循环极化曲线表明涂层无孔蚀倾向,交流阻抗谱与极化曲线结果相符合.高熵合金涂层可显著改善镁合金表面耐蚀性能.     

镁合金表面电弧喷涂Fe基非晶纳米晶涂层的性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FeCrBSiMoNbW非晶纳米晶涂层。采用Flir A20M型红外热像仪对Fe基非晶纳米晶喷涂层的表面温度场进行了实时监测。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及摩擦学性能进行了对比分析。实验结果表明：Fe基非晶纳米晶涂层组织致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备较好的耐磨减摩性能。     

自蔓延反应喷涂表面涂层技术进展

围绕自蔓延反应喷涂技术与工艺研究和自蔓延反应喷涂相关理论研究两个方面,介绍了这一技术领域的发展状况。SHS反应喷涂技术将燃烧合成与传统热喷涂相融合,将各类高化学能的反应型粉材、线材引入喷涂技术中制备高性能陶瓷和金属间化合物涂层,发展了SHS反应药芯线材电弧喷涂、SHS等离子喷涂、爆炸反应喷涂以及SHS反应火焰喷涂等技术手段。一方面,对其中的配系设计、控制参数、涂层性能和相关设备等方面开展了深入的实验研究;另一方面,围绕涂层形成过程、喷涂条件下的反应机理与模式,以及反应喷涂过程中的能量状态和粒子的物理状态等方面开展了初步的理论研究,正在构筑较完整的理论体系。     

Zn-Al—Mg-RE高速电弧喷涂工艺过程的氧化行为分析

为分析高速电弧喷涂工艺制备Zn-Al-Mg-RE防腐涂层的氧化行为,通过XRD、SEM和EDS试验探究了喷涂工艺对该涂层氧化物的组成、含量及其形态的影响规律,并测试了涂层的中性盐雾腐蚀性能。结果发现：该涂层具有典型的层状结构特征,在相互叠加的扁平颗粒之间有很薄的氧化物膜,同时在扁平颗粒的内部也非均匀地分布着富氧化物区,XRD显示这些氧化物主要为ZnO2和尖晶石结构的ZnAl2O4与MgAl2O4等。分析认为：喷涂时液态金属熔滴在高速气流剪切力作用和反应热梯度作用下,加剧了Zn-Al-Mg-RE熔滴的氧化,这些交错分布的氧化物对合金相产生了较好的屏蔽效果,从而提高了涂层的耐蚀性能。     

超音速等离子喷涂WC-Co涂层性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和2种进口高速氧燃气火焰喷涂设备 (HVOF:JP-5000和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比试验,用XRD分析了粉末和涂层的相结构,用 SEM分析了粉末和涂层的表面和断面形貌。结果表明3种工艺制备的WC-Co涂层与粉末的相结构类似,均无明显氧化、失碳;超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000相当,要优于DJ-2700。     

超音速等离子制备Al/Ni涂层的性能特点

以超音速等离子喷涂系统(HEPJet)为平台,采用铝包镍(Al/Ni)自粘结粉末,借助Spray Watch2i在线监测系统、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和WE-10A万能拉伸试验机,研究了超音速等离子喷涂Al/Ni粒子的速度、温度及涂层的组织性能。研究结果表明:超音速等离子喷涂Al/Ni自粘结粉末时,与普通火焰喷涂不同,射流中无明显的放热反应特征,涂层中也未发现Al-Ni化合物;超音速等离子的喷涂功率、喷涂距离等参数对Al/Ni喷涂粒子的状态和涂层组织性能影响显著,当功率为54.6kW、喷涂距离为150mm时,Al/Ni涂层组织致密,与基体的结合强度高达56MPa。     

电弧功率对超音速等离子喷涂氧化铝粒子状态及涂层性能的影响

采用超音速等离子喷涂工艺制备了氧化铝涂层,借助热喷涂粒子状态在线监测系统Spraywatch-2i、扫描电镜(SEM)和显微硬度仪(HVS-100)研究了电弧功率及其匹配对氧化铝粒子温度、速度及涂层组织性能的影响.试验结果表明粒子的温度、速度随功率的增大分别呈持续上升与先上升后下降的趋势;在相同功率下,电流对粒子速度、温度的影响要大于电压对其的影响,温度、速度的变化趋势与电流变化趋势一致,随着电流的增大、电压的减小,这种变化逐渐趋于平缓,60 kW为超音速等离子喷涂制备Al2O3涂层的最佳功率参数.     

高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶复合涂层及其磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在重载车辆18Cr2Ni4WA轴类基体上制备了NiCrBMoFe非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等设备对涂层的组织结构进行了分析,结果表明:涂层组织结构致密,与基体结合良好,主要由非晶相和γ-Ni(Cr)相纳米晶组成,非晶质量分数达到45％,且涂层具有良好的热稳定性.利用微动摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究,结果表明:涂层具有很好的耐磨性,相对耐磨性约是基体材料的8倍,远远超过了该轴的磨损要求,其失效机制主要为典型的脆性剥落磨损.     

一种新型内孔热喷涂技术及涂层性能研究

介绍了一种新型的内孔热喷涂技术———离心雾化等离子喷涂技术,并阐述了该技术的工作原理和工作过程。通过试验制取了3Cr13涂层和铝涂层,使用扫描电镜、能谱仪和光学显微镜等仪器设备对2种涂层的表面和截面进行观察分析,结果表明,通过该技术制取的涂层具有和传统电弧喷涂层类似的组织结构,并具有氧化物含量低,喷涂粒子大等特点。     

超音速等离子喷涂连续梯度热障涂层工艺优化研究

采用"双通道、双温区"超音速等离子喷涂工艺制备了Ce-YSZ/NiCoCrAlY连续梯度热障涂层(CG-TBCs)。借助热喷涂粒子状态在线监测系统Spraywatch-2i,分别研究了电弧功率、喷涂距离对Ce-YSZ/NiCoCrAlY粒子速度和温度的影响。实验结果表明,当电弧功率为70 kW和68 kW时,Ce-YSZ与NiCoCrAlY粒子速度达到最高,分别为620 m/s和430 m/s。Ce-YSZ和NiCoCrAlY粉末粒子的平均温度均随电弧功率的增加而上升,但当功率分别达到60 kW和65 kW时,粒子温度的上升趋势不再明显。电弧功率选择在68 kW,喷涂距离定为90 mm左右时,制备的CG-TBCs在经历100次热循环后,其表面和内部均未出现明显的裂纹,具有优异的热震性能。     

电弧喷涂温度场测试技术

概括了典型的接触测温法和非接触测温法的工作原理和应用特点.针对电弧喷涂工艺,介绍了国内外在电弧喷涂温度场方面的研究热点,同时展望了未来发展方向.     

高速电弧喷涂耐磨涂层性能研究

将低碳马氏体和3Cr13+AlRE伪合金高速电弧喷涂层进行了性能和组织结构的对比分析。实验结果表明,与伪合金涂层相比,低碳马氏体涂层呈现出更优异的力学性能、耐磨性能和机械加工性能。该涂层可用于发动机曲轴等零件的再制造。