冷喷涂铝涂层及其耐磨性能研究

利用冷喷涂工艺在镁合金表面喷涂纯铝涂层,结合SEM分析粉末的微观形貌及涂层的显微组织,用图像分析软件Ipp6对涂层气孔率进行测定,用拉伸试验测定镁合金基体与涂层的结合强度,通过摩擦试验研究涂层的摩擦磨损性能并对其磨损机理进行分析。结果表明:涂层厚度均匀、组织较致密;平均粒径较小的粉末形成的涂层硬度较高,体积磨损量较低,耐磨性能较好。     

镁合金表面冷喷涂316L/WC涂层的制备及摩擦学性能研究

采用冷喷涂工艺在AZ80镁合金表面制备316L和316L/WC-12Co两种涂层,利用SEM分析原始粉末形貌及涂层的显微组织,研究不同冷喷涂气体温度和压力对涂层沉积效率和孔隙率的影响,以及涂层的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出316L和316L/WC-12Co涂层;冷喷涂气体压力和温度对粉末沉积效率、涂层孔隙率有较大影响,气体压力和温度越高,粉末沉积效率越高,涂层孔隙率越低;冷喷涂316L和316L/WC-12Co涂层都可显著提高镁合金的耐磨性能,由于WC-12Co的加入,冷喷涂316L/WC-12Co涂层表现出更为优异的耐磨性能。     

AZ80镁合金表面冷喷涂316L和420不锈钢涂层研究

在AZ80镁合金表面采用冷喷涂技术分别制备316L和420不锈钢耐磨涂层,对粉末粒子的沉积行为以及不锈钢涂层的结合界面、相结构、硬度、断裂韧性、摩擦性能等进行对比分析。结果表明:在结合界面,316L与420的粒子可以内嵌到镁合金基体,形成机械咬合的结构;420涂层的硬度高于316L涂层,其断裂韧性低于316L涂层;不锈钢涂层的磨损率较AZ80镁合金下降1个数量级,420涂层比316L涂层表现出更好的耐磨性。     

TiB2增强50Ni基金属陶瓷复合粉末与涂层的研究

采用机械合金化技术制备球磨TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50Ni涂层,研究不同球磨时间得到TiB2-50Ni粉末的显微组织和物相,研究TiB2-50Ni涂层的显微组织、物相结构、孔隙率和硬度。结果表明,随着球磨时间的延长,陶瓷相TiB2逐渐破碎,黏结相Ni变形严重,且TiB2包覆在Ni表面的含量增加;粉末与涂层的主要物相为TiB2和Ni相,涂层组织致密,孔隙率低,平均硬度值为(597.9±36.1)HV0.3。     

等离子喷涂Al_(65)Cu_(23)Fe_(12)涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。     

TiB2增强50Ni基金属陶瓷复合粉末与涂层的研究

采用机械合金化技术制备球磨TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50Ni涂层,研究不同球磨时间得到TiB2-50Ni粉末的显微组织和物相,研究TiB2-50Ni涂层的显微组织、物相结构、孔隙率和硬度。结果表明,随着球磨时间的延长,陶瓷相TiB2逐渐破碎,黏结相Ni变形严重,且TiB2包覆在Ni表面的含量增加;粉末与涂层的主要物相为TiB2和Ni相,涂层组织致密,孔隙率低,平均硬度值为（597.9±36.1）HV0.3。     

冷喷多尺度WC-Co金属陶瓷涂层结构与性能研究

以团聚烧结工艺制备的多尺度WC鄄12Co、WC鄄10Co鄄4Cr 和WC鄄17Co 粉末为原料,利用冷喷涂沉积多尺度WC鄄Co 金属陶瓷涂层,研究了涂层的组织和相结构,测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性,并通过销鄄盘磨损实验测定了涂层的耐磨损性能。结果表明:3 种冷喷多尺度WC鄄Co 金属陶瓷涂层组织均比较致密,涂层保持与原始粉末相同的相结构,粘结相Co 由于强烈塑性变形发生了部分同素异构转变,涂层组织无传统层状结构,WC 颗粒呈现微米、亚微米及纳米多尺度分布特征;随着喷涂粉末中粘结相含量的增加,涂层硬度和弹性模量降低、断裂韧性增加,其磨损失重有所增加;涂层磨损失效机理主要为磨粒对涂层的切削作用。     

热喷涂铜基W涂层工艺性能研究

采用超音速火焰(HVOF)和等离子喷涂工艺制备铜基体W涂层,分析涂层的组织形貌,测定等离子喷涂W涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度,并考察该涂层的压缩性能。结果表明:HVOF制备W涂层时,钨颗粒加热熔化不充分,主要以固态颗粒形式撞击基体,不能形成连续涂层;等离子喷涂W涂层时,钨颗粒熔化充分,铺展变形改善,涂层致密,平均孔隙率为2%,显微硬度为315HV0.1;等离子喷涂W涂层与铜基体结合质量较好,结合强度可达36MPa,经压缩变形后与铜基体结合较好,涂层未出现整体剥落,二者具有较好的协调变形能力,随压缩载荷增加,涂层和基体变形量差值增大,涂层边角部分孔隙增加,结合能力变差。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

超音速等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2涂层的组织及摩擦学性能

为研制一种高炉风口用耐高温、耐磨损涂层材料,采用超音速大气等离子喷涂法在铜合金(Cr Zr Cu)基体上制备Cr_2O_3-TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、图形软件(Image-Pro Plus 3.0)和显微硬度计对Cr_2O_3-TiO_2复合涂层的显微组织进行表征,利用销盘式摩擦磨损仪在室温干滑动磨损条件下测试涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂后涂层与初始粉末的物相成分相近,主要是Cr_2O_3和TiO_2(金红石相),不同的是涂层中发现少量的低价氧化钛(TiO_2-x);涂层的截面组织比较致密,为典型的波浪形堆叠结构,孔隙率为1.16%,显微硬度为1 573HV0.3;涂层的断口形貌主要由短轴晶组成,另有少量熔融不完全颗粒。摩擦磨损试验表明:涂层的摩擦因数在0.4左右,平均磨痕宽度为354.8μm,磨损体积为21.75 mm3;磨损机制主要为塑性变形生成的平滑表面摩擦膜及少量疲劳脆断导致的涂层材料剥落。Cr_2O_3-TiO_2复合涂层具有自润滑特性,能够有效地防止基体材料的磨损。     

感应重熔Fe-Al金属间化合物涂层的制备及性能研究

采用Fe粉和Al粉的混合粉料,利用火焰喷涂加感应重熔制备出Fe-Al金属间化合物涂层,并在750℃退火2h。用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的微观形貌,用X射线衍射仪(XRD)测定涂层的物相组成。并用维氏硬度计测得退火前后涂层显微硬度,发现涂层显微硬度退火前后变化很大,特别是手工混料涂层,退火后涂层显微硬度增幅高达150%。     

镁合金表面喷涂316L涂层性能研究

用大气等离子喷涂(APS),超音速火焰喷涂(HVOF)和冷喷涂(CS)在镁合金表面制备316L涂层。用SEM及X射线衍射仪分析原始粉末及涂层的形貌和显微组织,用摩擦磨损试验机和电化学试验机考察涂层的摩擦磨损及耐蚀性。结果表明:3种工艺制备的涂层耐磨性和耐蚀性均优于镁合金基体,CS涂层具有最高的硬度及最优异的耐蚀性,但磨损率略高于APS涂层,CS涂层的整体性能更好,对镁合金等轻质合金表面强化的潜力更大。     

电弧源掺入Al、B离子改性TiN涂层性能的研究

采用AlB12+2%AlB10电弧靶与Ti靶中频磁控溅射共沉积的工艺,在高速钢基体上形成Ti-Al-B-N多元复合涂层。电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析结果表明:涂层由TiN的柱状结构转变为TiA1BN的多层混合结构,组织更为致密均匀;通过调节电弧电流,增加Al、B元素剂量,涂层晶面取向生长增多,并逐渐出现新相。涂层的显微硬度和耐磨性测试表明,随膜层中Al、B成分的增加,膜层维氏硬度增大,耐磨性能提高。     

TiB2-40Ni金属陶瓷粉末与涂层组织结构的研究

采用机械合金化技术制备TiB2-40Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-40Ni金属陶瓷涂层,研究TiB2-40Ni粉末在不同球磨时间下的显微组织和物相,研究TiB2-40Ni涂层的组织结构、孔隙率和硬度。结果表明:随着球磨时间的延长,逐渐细化的陶瓷相TiB2包覆在Ni表面的含量增加;与粉末的主要物相相同,TiB2-40Ni涂层为TiB2和Ni相,涂层组织较致密,孔隙率低,平均硬度值为(643.5±56.8)HV0.3。     

HVAF制备FeCrMoCB非晶合金涂层的组织与性能研究

为扩展非晶合金的应用范围,采用活性燃烧高速燃气喷涂技术制备Fe Cr Mo CB非晶涂层,通过X射线衍射仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜等技术对合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行研究。结果表明:采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层,该涂层具有比基体304不锈钢更为优异的耐腐蚀性;与基体材料相比,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,涂层磨损以磨粒磨损和疲劳磨损相结合。该结果为非晶合金在涂层方面的应用提供了实验和理论支持。     

冷喷涂技术制备纳米涂层

在KY—HVO (A)F多功能超音速火焰喷涂的基础上实现了冷喷涂技术。采用该技术在钢基体上制备了二氧化钛纳米涂层。运用XRD、SEM对喷涂用粉末和涂层的显微结构和物相组成进行了观察和确定。结果表明采用冷喷涂技术形成了TiO2 纳米涂层。与原始的纳米粉末相比 ,纳米涂层没有发生相变 ,晶粒也没有长大     

纳米ZrO_2微粒对电沉积Ni基复合镀层性能的影响

在磁场-超声复合作用下,用脉冲电沉积方法,在黄铜基体表面制备Ni-ZrO_2复合镀层,研究镀层的显微组织、结合力和耐腐蚀性能。结果表明:加入纳米ZrO_2微粒,提供更多的异质成核点,使复合镀层表面均匀致密、晶粒细化。纳米粒子添加量为10 g/L时,复合镀层晶面择优取向被抑制,晶粒生长趋于各向同性;晶粒尺寸和显微硬度分别为17.98 nm和417HV,较纯镍镀层的晶粒尺寸减小9.42%,显微硬度提高17.13%;复合镀层结合力最大,为1 913.2 MPa;极化曲线和阻抗曲线都表明复合镀层具有最好的耐腐蚀性。     

TiB2-40Ni金属陶瓷粉末与涂层组织结构的研究

采用机械合金化技术制备TiB2-40Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2-40Ni金属陶瓷涂层,研究TiB2-40Ni粉末在不同球磨时间下的显微组织和物相,研究TiB2-40Ni涂层的组织结构、孔隙率和硬度。结果表明：随着球磨时间的延长,逐渐细化的陶瓷相TiB2包覆在Ni表面的含量增加;与粉末的主要物相相同,TiB2-40Ni涂层为TiB2和Ni相,涂层组织较致密,孔隙率低,平均硬度值为（643.5±56.8）HV0.3。     

TiAlN/Ti多元复合涂层的截面透射电镜研究

成功制备了多弧离子镀 Ti Al N/Ti多元复合涂层的截面透射试样 ,并分别用 TEM和 EDS等手段研究了涂层的组织结构和界面结构。结果表明 ,多晶 (Ti,Al) N相是 Ti Al N的主要组成相 ,过渡 Ti层呈现多晶 α- Ti结构。研究发现 ,在 Ti Al N- Ti过渡层界面、Ti过渡层 - HSS基体界面分别存在一个薄的中间层 ,通过衍射和 EDS分析认为前者是 Ti2 Al N相 ,而后者则是 Fe Ti界面相 ,用 XTEM还观察到 Fe Ti相与基体 M'之间的位相关系     

Ni-Al复合涂层对P92耐热钢高温抗氧化性的影响

为提高P92钢的高温抗氧化性,采用电镀镍+低温粉末包埋渗铝技术,在其表面制备Ni-Al双层复合涂层,研究其在650℃下空气中的氧化行为及机理,并与P92钢基体的氧化行为做对比分析。用X射线衍射仪及配有能谱仪探头的扫描电子显微镜分析涂层氧化前后的显微组织、物相组成及元素沿截面的扩散规律。结果表明:复合涂层的渗铝层致密无孔洞,物相组成物为Ni-Al金属间化合物,且由Ni2Al3到β-NiAl的物相转变受Ni/Al互扩散控制;经132 h氧化后,P92钢表面生成双氧化层,外层主要为疏松多孔的Fe2O3,内层为(Fe0.6Cr0.4)2O3,而Ni-Al复合涂层表面则形成保护性的Al2O3,在氧化过程中无明显裂纹,具有良好的结构稳定性。包覆Ni-Al涂层处理后,P92钢单位面积氧化增质量由11 g/m2降低到2.713 g/m2,明显提高P92钢的抗氧化性。