等离子喷涂Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热障涂层相稳定性及导热性研究

采用化学共沉淀-煅烧法制备了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2陶瓷原粉,陶瓷原粉经球磨、团聚造粒和烧结处理后得到适于等离子喷涂工艺的热喷涂粉末。测试分析了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热喷涂粉末微观形貌、流动性及其等离子喷涂涂层的相稳定性及导热性。结果表明Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2材料及其等离子喷涂涂层具有优异的高温相稳定性,即使在1400℃热处理500小时依然呈四方相结构、无单斜相出现,涂层热导率比单一Y2O3稳定ZrO2涂层明显降低,Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2可以用作新型超高温热障涂层材料。     

镁基六铝酸镧喷涂粉末制备及其热处理工艺研究

采用固相反应法合成热障涂层用镁基六铝酸镧（LaMgAl₁₁O₁₉）,通过离心喷雾干燥造粒制备LaMgAl₁₁O₁₉粉末,并对粉末进行热处理研究,将未热处理和热处理后的粉末通过等离子喷涂制备LaMgAl₁₁O₁₉涂层并在1100℃高温氧化1 h。通过场发射扫描电子显微镜、霍尔流量计、X射线衍射等方法对LaMgAl₁₁O₁₉粉末的微观形貌、流动性、松装密度、物相和涂层形貌进行了分析。结果表明:离心喷雾干燥造粒工艺获得了粒径均匀、流动性好的LaMgAl₁₁O₁₉球形粉末,但粉末颗粒内部结构疏松不致密;热处理能明显改善LaMgAl₁₁O₁₉球形粉末的流动性和致密度,并能有效的避免涂层分解、改善涂层成分、提高涂层的性能。本试验中的最佳热处理温度为1450℃,与未热处理粉末相比,经过1450℃热处理后粉末的流动性为12.1 s·50 g-1,流动时间缩短了19.9%,松装密度提高了83.4%;制备的涂层孔隙率更低,结构更为致密,有效的降低了喷涂过程中涂层非晶相的形成。     

等离子喷涂Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层组织结构和性能研究

采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc_2O_3~1.5mol%Y_2O_3-ZrO_2(ScYSZ)设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃~1500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93~1.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y_2O_3-ZrO_2涂层的热导率(1.2~1.5W/m·K)。Sc_2O_3的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。     

等离子喷涂镍基封严涂层热性能的研究

研究了镍基可磨耗封严涂层的抗热性能。采用等离子喷涂工艺喷涂镍基复合粉末,并对喷涂后涂层的抗热性能进行研究。结果表明,采用等离子喷涂制备的镍基封严涂层经过500℃不同时间热处理试验,涂层的硬度及显微组织仍能满足涂层的使用要求,涂层的抗热性能良好。     

等离子喷涂热障涂层组织结构与抗热震性能关系研究

采用大气等离子喷涂工艺制备了NiCoCrAlY粘结底层,选用两种微米ZrO2和一种纳米ZrO2粉末,分别采用APS1和APS2两种工艺制备面层.对三种涂层的金相组织、显微力学性能及热震性能进行了测试,对比性试验结果表明增加喷涂过程中变形粒子之间的结合强度,是提高热障涂层热震性能的途径之一;采用AOS2方法制备的热障涂层结构致密、孔隙率低、涂层硬度和弹性模量较高,具有较长的热震寿命,抗剥落性更好.     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

球形复合氧化铬团聚粉末及等离子喷涂涂层性能研究

采用喷雾造粒 - 烧结的方法制备了一种球形复合氧化铬团聚粉末, 利用扫描电子显微镜 (SEM)、 霍尔流速 计和粉末颗粒强度仪对粉末性能进行了表征, 研究了团聚造粒过程中料浆不同粘结剂含量对粉末微观组织形貌的 影响以及烧结温度对粉末松装密度、 流动性及颗粒强度的影响。 采用大气等离子喷涂 (APS) 工艺制备了复合氧化 铬涂层, 并对涂层的微观组织、 显微硬度及涂层结合强度等力学性能进行研究。 研究结果表明： 适量的增加料浆 粘结剂含量, 粉末球形度变好, 粘结剂含量过高时, 粉末球形度变差, 当粘结剂含量为 8% 时粉末具有较好的球 形度; 随着烧结温度的升高粉末松装密度先降低后升高, 粉末流动时间先变长后变短, 粉末流动性先变差再变优, 当烧结温度达到 1300 ℃以上时, 粉末不具有流动性; 随着烧结温度的升高粉末颗粒强度逐渐升高; 该粉末经过 大气等离子喷涂沉积形成的复合氧化铬涂层孔隙率为 2.3%、 结合强度均值达到 39.74 MPa, 涂层平均显微硬度为 1197.6 HV0.3。     

Ni/h-BN复合粉末及其涂层的制备与表征

采用水热氢还原法制备了用于可磨耗涂层的镍包六方氮化硼(Ni/h-BN)复合粉末,并使用等离子喷涂制备了相应的涂层.采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射等分析测试手段,对所制备的粉末及涂层的微观结构、形貌及相组成进行了分析表征.结果表明,通过h-BN的预处理活化的过程,可以使镍在其表面制备均匀完整的包覆,所制备的涂层孔隙率约为26%.     

多元稀土掺杂ZrO_2粉末制备与涂层性能研究

稀土掺杂氧化锆热障涂层广泛应用于燃气轮机和航空发动机中以满足其对使用性能和服役寿命的更高要求。本文利用稀土氧化物粉末和氧化锆粉末为原料,采用固相合成法制备了La_2O_3-Gd_2O_3-Yb_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2粉末,利用大气等离子喷涂制备LaGYYSZ涂层,利用场发射扫描电镜、X射线衍射和激光拉曼光谱研究了粉末及涂层微观形貌、相结构。结果表明,所制备的La GYYZ粉末基本呈规则实心球,且球形度良好,粒径均匀,其分布范围为30~90μm,且流动性较好,具有良好的高温相稳定性,满足大气等离子喷涂工艺的要求。粉末和涂层均呈四方相/立方相结构,涂层孔隙率13%。在相同测试条件下,LaGYYSZ涂层的隔热性能更优异,较8YSZ涂层提高了18%。     

镁合金防腐涂层微观形貌及残余应力研究

采用等离子喷涂在镁合金表面制备Al2O3基防腐陶瓷涂层,并对涂层激光重熔和热处理,研究涂层的形貌和表面残余应力。研究表明:激光重熔涂层粗糙度降低、表面致密度大大提高。激光重熔降低Al2O3涂层残余应力幅度44.76%,热处理降低11.12%,激光重熔效果较热处理更为良好。Al2O3、Al2O3-13%Ti O2和Al2O3-40%Ti O2三种等离子喷涂制备态涂层残余应力分别为363.57MPa、304MPa、-202.38MPa,Al2O3-40%Ti O2具有最好的残余应力属性,有利于涂层服役寿命的提高。     

超微碳化钼粉体的制备及其形成涂层的磨损性能研究

利用自行设计的高能机械化学球磨机,在室温下使钼粉在煤气气氛下高能球磨得到了超微碳化钼粉体。分别利用X射线衍射仪、扫描电镜及透射电镜对制得的粉体的结构和粒度进行了分析。结果表明,在球料比为8∶1的情况下经过30 h球磨,得到了六方结构的MoC粉体,粉体平均粒度在100 nm左右。以Ni60为粘结金属并分别加入5%、10%和15%的超微碳化钼粉体,利用等离子喷涂在40Cr钢基体表面形成热喷涂层。通过对涂层进行磨损试验表明,加入超微MoC粉体的涂层的耐磨性显著提高,并且涂层的耐磨性随MoC粉体加入量的增加而提高。     

纳米氧化锆喷涂材料的制备及表征

采用聚合物网络法制备了具有纳米结构的氧化锆粉体,将粉末进行了喷雾干燥球形化制粒及等离子致密化处理。结果表明采用该方法制备的纳米结构的氧化锆粉末松装密度高、流动性好,表面光亮,有利于提高涂层的综合性能。     

超微碳化钼涂层的制备及其耐磨性能的研究

以Ni60为粘结金属,在其中分别加入5%(质量分数,下同)、10%和15%的超微碳化钼粉体,利用等离子喷涂方法在40Cr钢基体表面形成热喷涂层。通过对涂层在300 N压力、干磨2 h的试验条件下进行磨损试验,研究了超微碳化钼涂层的耐磨性能。试验结果表明,超微碳化钼粉体的加入显著提高了涂层的耐磨性,并且涂层的耐磨性随碳化钼粉体加入量的增加而提高,其原因主要在于超微碳化钼颗粒在涂层中的弥散强化和自润滑作用。     

不同制粉工艺对CuNiIn粉末及涂层组织性能的影响研究

对大气雾化和真空气雾化工艺制备的两种不同的CuNiIn合金粉末,采用大气等离子喷涂制备了涂层,分析了两种涂层SEM形貌和孔隙率,对比了涂层的显微硬度和结合强度。结果表明,用真空气雾化工艺制备的CuNiIn涂层孔隙率低、显微硬度低、结合强度高,显示出更好的综合性能。     

大直径钨管发热体等离子体喷涂成形制造技术

本文介绍了钨管发热体等离子喷涂成形制造技术,分析了钨管发热体成形沉积模具类型、喷涂工艺参数对成形管坯涂层密度、涂层热应力、涂层抗裂性的影响。确定了等离子喷涂成形制造大型钨管发热体的工艺参数,该方法是制取同类零件最有效的工艺方法之一。     

柱状晶对等离子YSZ涂层性能的影响

本文选用微米级YSZ粉末和纳米级YSZ粉末喂料,采用等离子喷涂技术制备了两种YSZ涂层,并通过扫描电镜(SEM)对涂层的微观组织和结构进行了研究。结果表明:微米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较短,长度在1～3μm之间;纳米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较长,长度在8～12μm之间;这种组织结构特征的差异是导致YSZ涂层结合强度和热震性能不同的主要原因。     

大气等离子喷涂铝硅-聚苯酯涂层的工艺及性能研究

利用大气等离子喷涂国产化铝硅-聚苯酯粉末,针对喷涂工艺对铝硅-聚苯酯粉末喷涂涂层的金相组织、硬度、热稳定性、结合强度等性能的影响进行了研究。结果表明:国产化铝硅-聚苯酯粉末可满足喷涂工艺要求,通过调节工艺参数可实现涂层较好的组织分布及力学性能状态,保温50h后涂层硬度有所降低,后期趋于稳定。     

高性能等离子喷枪用多元复合稀土钨电极研制

本论文以"多元复合稀土钨电极及其制备技术"2008年国家技术发明二等奖为基础,采用喷雾干燥法并结合两段氢气还原成功制备出多元复合稀土掺杂钨粉。经过冷等静压压制、中频感应烧结后制备出等离子喷枪电极。实验结果表明,多元复合稀土的掺杂,降低了钨粉的粒度,进而提高了稀土在电极中元素的分布均匀性,稀土元素分布均匀性的提高降低了钨电极的烧损量,同时采用中频感应烧结制备的电极密度要大于垂熔烧结制备的电极。与目前使用的等离子喷枪电极相比,采用中频感应烧结制备的多元复合稀土钨电极抗烧损性能更好,电极寿命更长。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。