自蔓延高温合成技术的研究动态

对自蔓延高温合成技术(SHS)的最新研究动态进行了介绍,指出SHS技术作为一种制备和合成材料的新技术,以其高效、节能、经济、材料性能优良等优点,现已成为制备新材料的崭新途径,并提出自蔓延高温合成技术今后的研究方向。     

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。     

SHS+HP法制备铝基TiC陶瓷涂层性能研究

为提高铝合金装甲的抗弹性能,采用自蔓延高温合成技术(Self-propagating High-temperature Synhesis,SHS)与热压(Hot Pressing,HP)工艺相结合的方法,在7A52铝合金表面制备TiC陶瓷涂层.对所制备的涂层材料进行了形貌、结构、显微硬度以及抗弹性能的测试与分析,结果表明:该陶瓷涂层具有硬度高、韧性好、组织致密的特点,能够显著提高7A52铝合金的抗弹性能,具有很高的应用价值.     

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.     

基于高速电弧喷涂的材料制备与成形一体化技术

材料制备与成形一体化技术是装备再制造关键技术之一。对于一些难以合成及加工成形的材料,采用高速电弧喷涂粉芯丝材的方法,通过喷涂弧区的快速、动态冶金过程,同步实现新材料的合成与成形,即在再制造快速成形过程中实现新材料的合成与制备。这一技术一方面可通过新材料设计,制备出赋予零件防腐蚀、耐磨损、耐高温等性能的涂层体系,另一方面它突破了热喷涂技术只能制备薄涂层传统观念,在开展制造零件用的快速成形材料方面也具有良好的研究空间。基于高速电弧喷涂的材料制备与成形一体化技术在舰船钢结构长效防腐、电站锅炉管道防护、装备零件成形制造与再制造等领域具有良好的应用前景。     

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。     

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.     

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。     

Φ2mm丝材电弧喷涂工艺对涂层结合强度的影响

分析了喷砂预处理和电弧喷涂这两个过程的工艺参数对涂层的结合强度的影响。将分数维理论用于喷砂后的试样表面,研究了喷砂角度、分数维和结合强度的相互关系,找到了获得最高结合强度所用的喷砂角度;通过正交试验法,找到了能获得最佳涂层结合强度的Φ2mm丝材电弧喷涂工艺参数。     

空气喷涂平面成膜的双流体模型模拟

针对欧拉-拉格朗日法建模的不足,采用双流体模型对空气喷涂平面成膜过程建模,其中液相粘附成膜过程使用壁面液膜模型,动态喷涂过程使用涂层沉积模型,研究了空气喷涂喷雾流场形成过程、喷雾图形和动态喷涂平面涂层厚度分布。模拟结果与现有研究结果对比表明,喷雾流场形成过程和液膜形态与使用欧拉-拉格朗日法模拟得到的结果一致,喷雾图形与实际喷雾图形变化规律相符,涂层截面厚度分布与β分布吻合。双流体模型可为研究空气喷涂涂料成膜机理及规律提供一种新的手段。     

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。     

高硬热喷涂层的缓进给切削试验

采用高硬材料切削过程中常用的2种刀具材料CBN和YG610,应用缓进给的模式对高硬喷涂层进行切削试验。试验结果表明：采用小进给切削模式YG610刀具切削高硬热喷涂层可以获得较理想的刀具耐用度,并且加工表面质量可以达到Ra1以下,具备了以车代磨的基本条件。高硬材料切削常用的刀具CBN在切削过程中出现了较严重的非正常破损现象。通过对试验现象的分析,可以认为冲击性和高硬度的同时存在是喷涂层切削的最重要特性。因此,喷涂层切削刀具需要同时具备较高的韧性和硬度。     

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。     

AISI H13钢表面改性技术研究进展

用于加工铝合金、镁合金零部件的AISI H13热作模具钢因其恶劣的服役环境,现已表现出低寿命的致命缺陷.激光加热淬火工艺因兼有表面强化、残余应力低及与基底保持高的结合之特性,使AISI H13热作模具钢具有广阔的应用前景;激光熔覆合金化工艺因具有较强的表面可设计性与使用可靠性,使AISI H13热作模具钢具有巨大的发展潜力;热喷涂工艺具有流程短且涂层可设计性等优势,但因涂层与基底呈弱结合之状态,因此应在成分与工艺上进行涂层与基底之间热匹配设计,以满足工程应用的高性能化与长寿命化之需.     

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.     

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。     

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。     

铁基非晶纳米晶涂层的耐磨性研究

采用基于机器人的自动化高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY非晶纳米晶涂层。研究了非晶纳米晶涂层在油润滑条件下，不同磨损时间、速度、载荷对涂层的磨损行为。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDAX）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的组织结构进行了表征，利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析，摩擦磨损试验在MM200滑块磨损试验机上进行。结果表明：涂层组织均匀，结构致密，主要由非晶相和α-Fe相纳米晶组成；在相同磨损试验条件下，非晶纳米晶涂层的相对耐磨性为3Cr13涂层的4．6倍，磨损机制主要为脆性疲劳剥落。     

Performance characterization of Ni60-WC coating on steel processed with supersonic laser deposition

Ni60-WC particles are used to improve the wear resistance of hard-facing steel due to their high hardness. An emerging technology that combines laser with cold spraying to deposit the hard-facing coatings is known as supersonic laser deposition. In this study, Ni60-WC is deposited on low-carbon steel using SLD. The microstructure and performance of the coatings are investigated through SEM, optical microscopy, EDS, XRD, microhardness and pin-on-disc wear tests. The experimental results of the coating processed with the optimal parameters are compared to those of the coating deposited using laser cladding.