等离子喷涂ZrO2热障涂层的抗热震性能

为了进一步了解等离子喷涂ZrO2涂层的制备及失效控制措施,提高涂层的使用寿命,研究了涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的抗热震性能.结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距涂层中心12mm范围内,随热震次数的增加,垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下垂直裂纹分布在距涂层中心10 mm范围内,随热震次数的增加,裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下涂层的抗热震性能优于水淬下,涂层中孔隙的存在加速了两种条件下裂纹的扩展.     

反应等离子喷涂TiC/Fe涂层的摩擦磨损性能研究

采用等离子喷涂前驱体热分解技术制备的Fe-Ti-C系反应热喷涂粉末,在低碳钢基体上沉积TiC/Fe金属陶瓷复合涂层.利用SEM和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析;采用SRV型往复式摩擦磨损试验机评价喷涂涂层的摩擦磨损性能.结果表明: TiC理论含量为53%(质量分数)TiC/Fe金属陶瓷涂层的耐磨粒磨损性能较好,相比基体提高了约25倍;反应等离子喷涂TiC/Fe陶瓷涂层的磨损机制主要为粘着磨损和轻微的剥落.     

等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层低温抗热震性能的研究

为研究等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层的低温抗热震性能,对不同结构的涂层进行了600 ℃低温热震试验,并分析、探讨了涂层的热震失效机制.结果表明,Al2O3陶瓷涂层低温下热震失效是由层间裂纹或层内裂纹引起的.对于单一Al2O3涂层,涂层与基体的界面是最薄弱处,层间裂纹的萌生及扩展导致涂层自界面处脱落;对于有FeCrAl金属过渡层的涂层,层内粒子间的结合是最薄弱处,层内片层间裂纹的萌生、扩展导致涂层局部脱落.在陶瓷工作层与基体间增加金属过渡层可有效地缓和涂层界面处的热应力,阻碍裂纹的形成及扩展,从而提高涂层的抗热震性能.     

Al合金超音速等离子喷涂WC/Co涂层的组织结构

采用超音速等离子喷涂技术制备了WC/Co涂层,利用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计对涂层的组织结构和硬度进行了表征。结果表明,超音速等离子喷涂层微观组织为多边形WC硬质相分布于Co基体中,未见WC分解现象。在涂层同基体结合界面处,部分区域喷涂粒子嵌入Al合金基体之中。与Al合金基体相比,超音速等离子喷涂层硬度显著提高,达到876HV0.2。     

纳米Si3N4和喂料等离子处理对等离子喷涂Al2O3-YSZ涂层抗热震性能的影响

Si3N4可以提高Al2O3-ZrO2涂层的力学性能和抗氧化性能,但其对Al2O3-YSZ(Y2O3部分稳定的ZrO2)抗热震性能的影响未见报道.采用等离子喷涂的方法在304不锈钢表面制备了Al2O3-YSZ涂层.在喂料制备过程中加入纳米Si3N4,然后对添加和未添加纳米Si3N4的喂料进行等离子处理,研究纳米Si3N4和喂料等离子处理对涂层在800℃和1 000℃下抗热震性能的影响.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了涂层热震试验前后的形貌及物相的变化.结果表明:喂料添加纳米Si3N4和等离子处理的综合作用显著地提高了涂层的抗热震性能;与喂料未添加纳米Si3N4且未经等离子处理的涂层相比,喂料添加纳米Si3N4且经等离子处理的涂层在800℃和1 000℃条件下的抗热震寿命分别提高了0.7倍和1.1倍;热震过程中涂层发生了α-Al2O3到γ-Al2O3的相变;在1 000℃下热震,涂层中形成了较宽的裂纹,涂层抗热震性能明显下降.     

液相等离子喷涂制备纳米ZrO2/Y2O3涂层的研究

传统的喷涂技术制备的ZrO2/Y2O3涂层存在原料需团聚烧结致密,纳米晶粒不定和物理性能不佳等缺点.采用一种新型的液相等离子喷涂法制备了纳米氧化锆热障涂层,初步分析了液相前驱体液滴在等离子焰流中和基体表面的沉积变化过程,研究了雾化液滴尺寸对纳米氧化锆涂层的显微结构,特别是其相结构的影响;同时分析了纳米氧化锆涂层的抗热震循环性能.结果表明,纳米氧化锆涂层可以承受1 000多次的热循环试验,具有优良的抗热震性能.     

常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3等离子喷涂热障层及其激光重熔后的抗热震性能

为了探讨激光重熔对等离子喷涂常规和纳米热障涂层(TBCs)的影响,采用等离子喷涂工艺在γ-TiAl合金表面制备了常规和纳米ZrO2-7%Y2O3TBCs,并对其进行激光重熔处理,研究了等离子喷涂常规TBCs、激光重熔-等离子喷涂常规TBCs、等离子喷涂纳米TBCs及激光重熔-等离子喷涂纳米TBCs 4种涂层在850℃下的抗热震性能。结果表明:4种TBCs热震失效次数依次为73,118,146,163次,相应的热震破坏形式分别为整体剥落、局部剥落、边角剥落和局部剥落;纳米结构有利于提高涂层的抗热震性能;激光重熔在一定程度上改善了等离子喷涂层的抗热震性能。     

Q235钢表面热喷涂TiB2-50Ni金属陶瓷层的组织结构和性能

目前,对超音速火焰喷涂TiB2增强金属基复合涂层的耐磨性有一定研究,但对其抗热震性能和耐熔融金属腐蚀性能的报道较少.采用机械球磨制备了TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷涂层.采用扫描电镜和X射线衍射技术分析了涂层的微观组织和物相,采用HVS-1000显微硬度计测试涂层的硬度值,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融Al-12.07％Si合金腐蚀性及耐磨损性能.结果表明:TiB2-50Ni涂层具有层状结构,组织致密;TiB2-50Ni涂层的主要物相为TiB2和Ni,与喷涂粉末的相同;涂层的硬度值为(348±37) HV3N;涂层与基体结合良好,耐蚀性良好,经60 h的熔融Al-12.07％Si腐蚀后,磨损失重量是Q235低碳钢的1/4;涂层抗热震性能良好,耐磨性较基体明显提高.     

双丝电弧喷涂Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层显微组织及性能

借助双丝电弧喷涂技术在316L不锈钢基体表面成功制备了高硬度、高强度的FeNi(WC)复合涂层,并对涂层显微组织结构及性能进行了分析研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层截面显微组织形貌,并用其配置的X射线能谱(EDS)对涂层不同区域进行能谱分析,确定涂层中元素组成及分布情况,通过X射线衍射仪(XRD)对涂层进行相组成分析,并使用ImageJ图像处理软件测定涂层的孔隙率,采用维氏显微硬度计分别测定了基体和涂层显微硬度。实验结果表明,双丝电弧喷涂技术所制备的FeNi(WC)复合涂层与基体结合良好,组织均匀致密,涂层中含有部分孔洞和裂纹,但对基体的整体性能影响不大。FeNi(WC)复合涂层中主要物相为Fe和Ni组成的金属固溶体化合物FeNi、Fe_3Ni_2和硬质相WC、W_2C。基体平均显微硬度为213 Hv_(0.1),涂层平均显微硬度高达714 Hv_(0.1),约为基体硬度的3～4倍。涂层EDS面扫描得出涂层中元素均匀混合分布,C和W均匀分布在Fe和Ni元素之间,O元素的存在是喷涂过程中氧化所致。FeNi(WC)复合涂层是由Fe、Ni、C和W等主要元素组成的粘结相和硬质相交叉分布形成的典型层状结构,粘结相中弥散分布的硬质相使得涂层的硬度及整体性能得到明显提高。     

等离子喷涂碳化硼涂层的性能研究

采用等离子喷涂方法制备碳化硼涂层,用Ｘ射线鉴定涂层的相组成,测定了涂层的气孔率、气孔分布、涂层的结合强度,涂层的抗性震性能。试验表明,所制的涂层具有较低气孔率（７％）,较小的平均气孔径（０．８８μｍ）,较好的结合强度（１１ＭＰａ）和抗热震性能。     

等离子喷涂纳米ZrO_2-8%Y_2O_3涂层的结构及性能

热障涂层能提高工件的性能,延长其使用寿命,但目前对其厚度0.5 mm以上的研究报道不多.为此,以纳米ZrO2-8%(质量分数)Y2O3粉末(YSZ)为原料,用等离子体喷涂法制备了3种厚度(0.6,0.8,1.2 mm)的热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究.结果表明:纳米涂层主要由未熔粉末及周围的柱状晶、等轴晶组成,可观察到大量纳米晶,喷涂电流对组织结构的影响远大于喷涂距离;热障涂层结合强度随涂层厚度的增加而降低;涂层隔热性能随涂层厚度的增加而提高,温度越高优势越明显.     

粘结层喷涂方法对铜基体与热障涂层结合强度的影响

为提高铜基体上热障涂层的工作温度和寿命,分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)制备NiCrAlY粘结层,采用等离子喷涂制备ZrO2-8%Y2O3陶瓷面层.用拉伸试验测试了热障涂层的结合强度,利用SEM分析了拉伸断口的成分分布和微观形貌.研究表明,用HVOF制备粘结层的热障涂层的结合强度为47.9 MPa,用APS制备粘结层的热障涂层的结合强度为31.2 MPa.与等离子喷涂制备粘结层相比,采用超音速火焰喷涂制备粘结层可明显提高ZrO2陶瓷涂层的结合强度.     

热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的发展状况

介绍了热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的研究与发展状况,分析了各种热喷涂方法制备功能梯度涂层的技术与工艺特点,指出了各自的优势与不足;同时还介绍了20世纪90年代末发展起来的自蔓延高温合成技术与热喷涂技术相融合而形成的反应热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的最新研究动态,并展望了热喷涂制备功能梯度材料涂层的发展前景.     

等离子喷涂工艺参数对FeCrBSi合金涂层结合强度的影响

采用等离子喷涂工艺在Q235钢基体上直接制备了FeCrBSi合金涂层,使用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层结合强度的影响,并对喷涂工艺参数进行了优化,同时在优化参数的基础上进一步研究了涂层厚度对结合强度的影响。结果表明：等离子喷涂制备FeCrBSi合金涂层的最佳工艺参数为喷涂电流900A,主气流量44．8L·min-1,辅气流量27．8L·min-1,喷涂距离110mm;采用最佳工艺制备的涂层与基体的结合强度为18．2MPa,内聚强度为33．5MPa;随着涂层厚度的增加,涂层与基体的结合强度明显下降,而涂层的内聚强度先上升后下降,较佳的涂层厚度为347．2μm。     

NiCoCrAIY和NiCr粘接层抗热震性能的对比

为了提高GH907合金的抗高温和抗热腐蚀性能,利用低压等离子喷涂技术在其表面制备了NiCoCrAlY 粘接层和NiCr粘接层,并对2种粘接层的抗热震性能进行了研究.结果表明,NiCoCrAIY粘接层和NiCr粘接层经过10次热震后,表面都有裂纹产生,且NiCoCrAlY粘接层的裂纹较NiCr粘接层的粗大;在横截面上Ni...     

Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层性能研究

利用等离子喷涂制备了不同成分设计的多种Fe3Al-Al2O3陶瓷复合涂层，采用金相显微镜、SEM、XRD及电子探针等手段，研究了涂层的微观组织及成分分布，并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性能进行了试验研究。结果表明，Fe3Al过渡层的引入可有效地改善涂层的质量，Fe3Al金属间化合物是钢基体上制备陶瓷涂层较为理想的过渡材料。涂层成分的梯度化有利于涂层结合强度和抗热震性能的提高。     

等离子喷涂纳米结构与传统结构热障涂层的残余应力对比研究

热障涂层的残余应力是影响其服役寿研究不多.在45钢基体上,用超音速火焰喷涂NiCocrAlY打底层,再用大气等离子喷涂ZrO2-8%(质量分数)Y2O3(8YSZ)工作层,制备了纳米结构与传统结构2种类型的热障涂层(TBC).采用SEM、XRD对这2种涂层的粉末及涂层进行了组织结构分析,用纳米压痕仪测得了2种涂层的弹性模量.用X射线衍射应力测试仪测得了2种涂层的表层残余应力.结果表明:喷涂工艺参数相同条件下,对于打底层及工作层的厚度均相同的2种涂层,纳米结构热障涂层的表层残余应力比传统结构热障涂层约低24.7%;相同打底层的纳米结构热障涂层表层残余应力随着陶瓷层厚度增加而增加,陶瓷层厚度在240 um以下时,表层为残余压应力;厚度超过300 um时,表层为残余拉应力.最后提出了相应的物理力学模型.     

铜基体上制备ZrO2-NiCrAlY梯度喷涂层的组织及其性能

功能梯度涂层能提高涂层与基体问的结合力、耐磨性,以往对铜基体上喷涂功能梯度涂层的研究较少.用等离子喷涂法,在铜基体上制备了zrO2-NiCrAlY梯度涂层.利用扫描电镜对涂层的组织形貌、成分进行了分析,对涂层的结合强度和抗热震性能进行了试验研究,并对试样进行了高温扩散处理.结果表明,梯度涂层设计合理,实现了成分和组织的连续梯度变化;与双层涂层相比,梯度涂层的结合强度和抗热震性有显著提高,涂层的结合以机械结合为主,梯度涂层内部是基体-涂层体系中最薄弱的环节;600℃热处理后,基体与涂层之间出现了扩散层.     

热喷涂纳米结构涂层的研究现状

介绍了国内外喷涂用纳米结构喂料的制备方法以及在应用热喷涂技术制备纳米结构涂层方面的研究进展.与传统材料的热喷涂涂层相比,纳米结构涂层在力学、摩擦学以及耐磨防腐蚀性能方面有了较大的提高.