等离子喷涂Ag-SnO_2涂层的微观结构和性能（英文）

采用等离子喷涂技术在铜基体表面制备了Ag-SnO_2涂层,应用XRD和SEM对涂层的相结构和微观组织进行了表征,通过拉伸和硬度试验测定了涂层的力学性能,并采用电弧侵蚀试验测试了涂层的耐电弧侵蚀性能。结果表明,所得涂层结构均匀致密,涂层内纳米级SnO_2颗粒均匀分布在银基体中;涂层的力学性能和电弧侵蚀性能与块体合金接近;电弧侵蚀试验后,涂层表面阴极斑点分散,烧蚀轻微,表明所制备的Ag-SnO_2涂层具有良好的耐电弧侵蚀特性。     

等离子喷涂Ag/(Sn0.8La0.2)O2涂层的组织及电性能

采用等离子喷涂技术在纯Cu表面制备了Ag/(Sn_0.8La_0.2)O₂涂层,利用XRD和SEM对涂层的相结构和微观组织进行了分析,用拉伸法测定了涂层与基体的结合强度,通过电弧侵蚀实验测试了涂层的耐电压强度以及耐电弧侵蚀性能.结果表明,所得涂层结构均匀致密,与基体结合强度为18.8 MPa,涂层内纳米级(Sn_0.8La_0.2)O₂颗粒均匀分布在Ag基体中;涂层的耐电压强度以及电弧烧蚀速率与块体合金接近,分别为3.76×10⁷V/m和37.7μg/C;电弧侵蚀实验后,涂层表面阴极斑点分散,烧蚀轻微,其电弧侵蚀机制有从液态喷溅向蒸发侵蚀转变的趋势.     

Fe掺杂对纳米复合Ag-SnO2电接触合金电弧演化行为的影响

应用高速数字摄像机和扫描电镜对纳米复合Ag-SnO2，Fe掺杂的纳米复合Ag-SnO2及商用Ag—SnO2-In2O3电接触合金的电弧演化过程和阴极斑点进行了比较研究。结果显示：空气中电弧的演化过程可以分为起弧、稳定燃烧和衰减3个阶段。Fe掺杂后，纳米复合电接触合金电弧演化过程的形弧时间是商用合金的2倍；对触点表面烧蚀起主要作用的稳定燃烧时间短；电弧弧根对应的阴极斑点数量多、跳动迅速、运动区域大；电弧弧根在阴极表面停留的时间短，热流输入少，使其燃弧后阴极斑点分散，烧蚀轻微，具有较好的耐电弧侵蚀性能。     

等离子喷涂纳米复合Ag/SnO2电触头材料放电性能研究

采用化学共沉淀法和高能球磨法制备纳米Ag-12%SnO2混合粉末,用等离子喷涂法将混合粉喷涂在Cu基表面,制备纳米复合Ag/SnO2涂层。测试涂层的物理性能和真空条件下的电性能,利用SEM观察分析放电后的表面组织结构。结果表明,纳米复合Ag/SnO2涂层越厚,密度越小,电阻率越大,而硬度与SnO2分布状况有关;涂层表面平整度影响耐电压强度值的分布;纳米复合Ag/SnO2涂层的分散电弧性能好,电弧烧蚀速率小。     

Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料的抗电弧侵蚀特性研究

本文采用化学共沉淀法合成了La2Sn2O7/SnO2复合粉体,并通过粉末冶金法制备了Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料;研究了复合材料的抗电弧侵蚀性能,并对抗电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明：与Ag-SnO2相比,Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料经电弧作用后表面形貌较为平整,表现出较低的熔焊力。这可能是由于在电弧作用下La2Sn2O7的存在有助于提高熔池的粘度,同时Ag-La2Sn2O7/SnO2触点表面分布的“小汗珠”状颗粒物能够起到分散电弧能量的作用,从而可以降低侵蚀区域的温升、减小熔焊力,表现出较好的抗熔焊性能。 Ag-La2Sn2O7/SnO2有望作为一种环保型电接触材料得到广泛应用。     

MgO/Cu基复合材料耐电弧侵蚀行为研究

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了纳米级MgO陶瓷颗粒增强铜基复合材料(MgO/Cu复合材料),重点研究了MgO颗粒含量对其耐电弧侵蚀性能的影响,阐述了MgO颗粒在电接触过程中的耐电弧侵蚀机理。结果表明,随着MgO颗粒体积分数增加,MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能逐渐提高,当MgO颗粒体积分数为5%时,MgO/Cu复合材料的总体质量损耗和燃弧能量均达到最低值。研究分析表明,高熔点的MgO颗粒有助于改善MgO/Cu复合材料的力学性能和耐电弧侵蚀性能。电弧侵蚀过程中,高熔点MgO颗粒的存在提高了液相铜基体的熔池粘度,减少了电弧喷溅,从而提高了MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能。     

Ag-SnO2电接触材料的研究进展及发展趋势

Ag-SnO2电接触材料因具有优良的物理性能、抗熔焊性和耐电弧烧蚀性等特性,已经成为最有可能代替传统有毒电接触材料Ag-CdO的一种新型环保电接触材料。基于40多篇文献的分析,归纳了包括合金内氧化法、粉末冶金法、喷涂法、模板法、磁控溅射法等制备工艺,增强相改性,增强相调控等方面对Ag-SnO2电接触材料组织性能的影响。提出设计研发新型Ag-SnO2电接触材料的新思路,为Ag-SnO2电接触材料的进一步优化奠定了理论和实验基础。     

不同粒度银粉的Ag-TiB2 触头材料电弧侵蚀行为

采用不同粒度的银粉和放电等离子烧结工艺制备了Ag-4% TiB₂（质量分数,下同）触头材料,测量了Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度,并在真空下对Ag-4% TiB₂触头材料进行了电弧侵蚀实验。采用扫描电子显微镜对Ag-4% TiB₂触头材料电弧侵蚀后的表面形貌进行了表征,采用TDS-2014双通道数字存储示波器记录了燃弧波形,并计算了燃弧时间,对电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明,Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度均随着Ag粒度的降低而增加。另外,采用细银粉制备的Ag-4% TiB₂触头材料具有较长的燃弧时间、较大的侵蚀面积和较浅的蚀坑,表明细小的Ag颗粒有助于电弧分散,能够提高材料的耐电弧侵蚀性能。     

Effect of TiB2 Particle Size on Erosion Behavior of Ag-4wt% TiB2 Composite

为了研究不同粒度TiB2对Ag-TiB2复合材料电弧侵蚀行为的影响,通过机械球磨和粉末冶金的方法制备不同粒度的TiB2增强Ag-4%TiB2(质量分数)复合材料。对Ag-4%TiB2复合材料的组织进行了分析,定量分析了TiB2的分布。用TDR240A单晶炉改装的设备进行真空电弧侵蚀实验,采用扫描电子显微镜(SEM)表征了电弧侵蚀后试样表面形貌,测量了电弧侵蚀前后的质量损失,采用TDS-2014双通道数字示波器记录了每次电弧的持续时间,并且对电弧侵蚀机理进行了讨论。结果显示,随着TiB2颗粒粒度的减小,TiB2颗粒在Ag基体分布更均匀,Ag-4%TiB2触头材料表现出小的质量损失,短的电弧持续时间,大的侵蚀区域以及浅的侵蚀坑。说明了细小TiB2颗粒更能有效改善Ag-4%TiB2触头材料的耐电弧侵蚀性能。     

Mo-W喷涂层导电性及电弧烧蚀试验

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W合金涂层,测试了涂层结合强度。利用电阻仪测试了涂层的导电性,用高压电弧装置对Mo-W涂层进行了大气环境不同放电电流的电弧烧蚀试验。通过场发射扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)仪分析了涂层组织,使用X射线衍射(XRD)仪测试了涂层相组成。结果表明:Mo-W涂层与基体结合良好,但导电率较低,只有6.12%IACS。孔隙率是涂层导电性能较低的主要原因。随着放电电流增大,Mo-W涂层电弧烧蚀面积增大明显,呈现出2种烧蚀形貌;孔隙率越大、表面粗糙度越小,涂层耐电弧烧蚀性能越差。Mo-W喷涂层抗电弧烧蚀性能优于纯Mo喷涂层。     

DLC、TiN涂层对TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的影响

为提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能,采用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注入与磁过滤真空阴极弧(FCVA)沉积复合技术、磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备DLC、TiN涂层。采用SEM、Raman、XRD、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的物相结构、硬度、弹性模量以及与基体的结合力进行表征。在冲蚀试验平台上考核试样在不同入射角度条件下的抗砂尘冲蚀性能。结果表明:DLC涂层表面结构致密,含有大量sp3键,硬度为62.1 GPa,弹性模量为391.64 GPa,结合力达80.4 N;TiN涂层表面存在许多熔滴颗粒及空穴,硬度为22.72 GPa,弹性模量为383.18 GPa,结合力达34.7 N。30°冲蚀条件下,涂层主要是通过提高基体表面硬度来抵抗砂尘粒子的微切削作用,从而提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能。90°冲蚀条件下,涂层通过延缓基体的塑性变形来实现TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的提高。     

MoW喷涂层导电性及电弧烧蚀试验研究

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoW合金涂层,测试了涂层结合强度。利用电阻仪测试了涂层的导电性,用高压电弧装置对MoW涂层进行了大气环境不同放电电流的电弧烧蚀试验。通过场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)分析了涂层组织,使用X射线衍射仪测试了涂层相组成。结果表明：MoW涂层与基体结合良好,导电率为6.12%IACS。W使涂层导电率有所降低;孔隙率是涂层导电性能较低的主要原因之一。随着放电电流增大,MoW涂层电弧烧蚀面积增大明显,呈现出两种烧蚀形貌;孔隙率越大、表面粗糙度越小,涂层耐电弧烧蚀性能越差。MoW喷涂层抗电弧烧蚀性能优于纯Mo喷涂层。     

TC4钛合金表面TiAlN/Ti涂层的抗冲蚀性能研究

目的 通过明晰TC4钛合金表面不同结构的TiAlN/Ti涂层的冲蚀机制,为提高TC4钛合金的抗冲蚀性能、制备具有良好冲蚀性能的涂层奠定基础.方法 采用磁过滤真空阴极弧(FCVA)与金属蒸汽真空弧(MEVVA)技术,按照一定方式在TC4钛合金表面制备相同厚度不同层数的TiAlN/Ti涂层,采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜、纳米压痕仪,对TiAlN/Ti涂层的微观结构和力学性能进行表征和分析.采用冲蚀试验平台,通过参数的调整来模拟沙尘环境,开展TC4钛合金和TiAlN/Ti涂层的冲蚀试验,计算获得冲蚀率.采用Proto-LXRD应力仪测试分析冲蚀前后TiAlN/Ti涂层的残余应力,利用SEM对涂层的冲蚀形貌进行表征和分析,并探讨涂层冲蚀损伤机理.结果 相比于TC4基体试样,层数为4、8、12层的TiAlN/Ti涂层试件冲蚀后的质量损失分别降低了86.9％、91.3％和94.0％,残余压应力分别增加了34、135、203 MPa.对比冲蚀区表面形貌,当涂层的层数为4层时,冲蚀区涂层脱落明显;当涂层层数为8层时,冲蚀区涂层局部有脱落;当涂层层数为12层时,冲蚀区涂层脱落不明显,对基体的防护较好.结论 MEVVA离子源注入技术显著提高了涂层的致密度和涂层与基体间的结合力.TiAlN/Ti涂层能显著改善试样的表面性能.相同涂层厚度下TiAlN/Ti涂层的层数越多,H3/E2值越大,抗冲蚀性能越优异.     

混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料表面电弧烧蚀

采用扫描电子显微镜(SEM)、表面电子探针显微分析仪、电接触性能试验机等手段,研究了混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料在直流条件下(DC 24 V/15 A),铆钉触头表面的电弧烧蚀情况。对材料的表面烧蚀机理、金属转移情况,以及电寿命等进行了讨论。结果表明,包覆法制备的AgSnO_2电接触材料具有较强的耐电弧侵蚀能力与较少的材料转移量。     

纳米相包覆AgC5电触头材料

采用化学镀技术，在高能球磨所得纳米石墨粉上包覆银，制得纳米晶银／石墨包覆粉体，经冷压、烧结、复压工序，制备了AgC5触头材料。采用此新工艺制备的触头材料与常规工艺制得的相比，在力学和物理性能等方面有了较大的提高。分断实验表明：将纳米技术应用到银／石墨触头材料的制备中，使材料的抗电弧磨损性能有了较大的改善。     

海水环境下均质和梯度CrCN薄膜摩擦学性能研究

利用多弧离子镀技术在316L不锈钢和单晶硅上制备了均质和梯度Cr CN薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪、273A电化学工作站、Revetest划痕测试系统和多功能摩擦磨损试验机等对薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能进行表征。结果表明:较之于均质CrCN薄膜,梯度CrCN薄膜平均晶粒较小,Cr_7C_3(421)晶面的结晶度高,力学性能较好;在海水环境下,梯度CrCN薄膜在摩擦过程中对裂纹的萌生及扩展有较强的抑制作用,能有效抵制海水渗透,表现出良好的耐腐蚀性能;与WC摩擦配副对磨时平均摩擦系数与磨损率均较低,磨痕形貌光洁,表现出良好的摩擦学性能。     

Hard arc-sprayed coating with enhanced erosion and abrasion wear resistance

A cored wire formulation, referred to as Alpha 1800, has been developed to produce tailored arc-sprayed coatings that are tough enough to resist particle impacts at 90° and sufficiently hard to deflect eroding particles at low impact angles. One millimeter thick coatings composed of ductile and hard phases with a Knoop hardness reaching 1800 kg/mm² were easily produced by arc spraying the cored wire with air. Coatings were (1) erosion tested at 25 °C and higher temperatures at impact angles of 25 and 90° in a gasblast erosion rig, (2) slurry erosion tested at impact angles of 25 and 90°, and (3) abrasion wear tested using the ASTM G-65 test procedure. Results show that coatings produced with the new cored wire are at least 5 times more erosion resistant and 10 times more abrasion resistant than coatings produced by arc spraying commercial cored wires. The performance of the new arc-sprayed coating can be compared with that of high-energy WC-based coatings. Maintaining their erosion resistance after being exposed to temperatures up to 850 °C and possessing good oxidation resistance, arc-sprayed coatings produced with the new cored wire are attractive for applications in many industrial sectors involving high temperatures.     

The influence of composition and processing parameters on the mechanical properties and erosion response of Ni + TiB2 coatings

Sputtered Ni + TiB₂ coatings have been shown to protect Inconel* 718 and Ti-6A1-4V substrates from solid particle erosion. However, before new erosion-resistant coatings can be efficiently designed, it is essential that the role of mechanical properties in determining erosion resistance be fully understood. In this investigation, nanoindentation techniques were used to quantify the effects of substrate preparation, coating composition, and sputtering process parameters on the elastic moduli and indentation hardness of thin coatings deposited on Ti-6A1-4V and Inconel 718 substrates. The influence of these parameters on coating adhesion was determined using a conventional scratch test. Elastic moduli, indentation hardnesses, and coating adhesion were correlated with erosion behavior. The erosion resistance of those coatings that exhibited microscopic ductility is dependent on the nodule diameter and coating properties such as hardness, elastic modulus, and fracture toughness. Inconel 718 is a trademark of The International Nickel Co.