表面陶瓷层厚度对Sm2Zr2O7/8YSZ热障涂层热冲击性能的影响

稀土锆酸盐与8YSZ所组成的双陶瓷层涂层是目前热障涂层领域研究的热点,而陶瓷层厚度对其热冲击性能有着显著影响。采用有限元软件ANSYS研究了表层厚度对Sm2Zr2O7/8YSZ热障涂层淬冲击热应力的影响,并与单一Sm2Zr2O7涂层进行了比较。结果表明,在Sm2Zr2O7/8YSZ涂层的表面处具有最大的径向热冲击应力,最大轴向应力则存在于陶瓷层/金属粘结层界面处,涂层各处剪应力基本相当。涂层表面及两陶瓷层界面处的径向热应力随表层厚度的增加而减小,陶瓷层/粘结层界面处径向应力则随表层厚度增加而增大。每个界面处的轴向应力随表层厚度增加而降低,而剪应力绝对值则随表层厚度增加而增大。与单一Sm2Zr2O7涂层相比,Sm2Zr2O7/8YSZ涂层的热应力明显偏小,说明增加涂层的层数有利益改善涂层的抗热冲击性能。     

耐环境涂层厚度对复合材料性能的影响

目的选用复合材料用耐环境涂层体系的最优厚度使用比例,提高复合材料的综合力学性能和耐湿热性。方法针对复合材料用底漆/面漆涂层体系,通过控制喷涂工艺将涂层的厚度控制转化为层数控制,设计4组不同层数的底漆/面漆涂层,对单层和多层复合材料用抗腐蚀涂层体系的柔韧性、附着力、冲击性能以及耐湿热性能进行了系统表征。结果随着涂层厚度的增加,涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能均有所降低。涂层通过隔绝水环境与复合材料的直接接触,有效降低了吸湿速率,具有较好的湿热防护性能,随着涂层厚度的增加,耐湿热性提高。涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能以及耐环境性能与厚度之间并非简单的线性关系。结论通过控制涂层单层厚度将厚度优化转变为层数优化,提出了一种有机涂层厚度优化的试验方案,并确定(1×2)厚度设计下涂层兼具较优的力学性能和耐湿热性能。     

MoSi2涂层残余应力和结合强度的有限元分析

目的研究残余应力对MoSi_2涂层结合强度的影响。方法基于粉末包渗法(PC)制备的MoSi_2涂层在退火前后的微观形貌和相组成,建立有限元分析模型,计算MoSi_2涂层在退火前后的残余应力。根据涂层法向和切向残余应力随涂层厚度的变化,并结合涂层在退火前后结合强度随涂层厚度的变化规律,研究残余应力对涂层结合强度的影响。结果有限元模拟结果表明,MoSi_2涂层的法向残余应力随涂层厚度的增加而减小。涂层的切向残余应力在涂层界面边缘处形成应力集中,并且最大切向残余应力随涂层厚度的增加而增大,与涂层结合强度的变化趋势相吻合。此外,退火后,MoSi_2涂层的法向残余应力几乎没有变化,但是最大切向残余应力下降了10%左右,结合强度提高了20%左右。结论粉末包渗法(PC)制备的Mo Si_2涂层的结合强度受切向残余应力的影响,涂层切向残余应力增大,导致涂层结合强度降低。退火处理能够起到有效改善涂层界面切向残余应力集中的作用,对于提高涂层结合强度有明显的效果。     

α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响

为获得抗氧化性能更为优越的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层,本文采用中温化学气相沉积(MT-CVD)在WC-Co硬质合金基体表面沉积不同厚度α-Al_2O_3层的TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层,并在1 000℃下对涂层试样进行氧化实验。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究α-Al_2O_3层厚度对TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层抗氧化性能的影响,确定可显著提高涂层抗氧化性能的α-Al_2O_3层厚度,同时探索涂层的抗氧化机理。结果表明:随着α-Al_2O_3层厚度的增加,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN多层涂层试样氧化后质量增量减少,涂层氧化增厚降低。当α-Al_2O_3层厚度为6.5μm时,TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN涂层的抗氧化性能显著提高。随着涂层厚度的增加,涂层阻止O向涂层内部扩散及Al、Ti向外部涂层扩散能力增强,抗氧化性能更优越。     

温度对三种含缺陷涂层耐腐性能的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和SEM形貌检测等方法研究了三种含缺陷涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液、通入饱和CO2气体条件下的防腐蚀性能。结果表明,3种涂层宏观表面平整均匀,涂层A平均厚度518μm,涂层B为334μm,涂层C为586μm,其中涂层C厚度均一性较差。3种涂层电化学试验后,以涂层B表面损伤最为严重,涂层A次之,涂层C最轻。缺陷内金属腐蚀产物主要是FeCO3等CO2腐蚀产物;电化学阻抗谱表明,在较低温度下涂层防腐蚀性能与其厚度是一致的,而在较高温度下时,在保障足够厚度的前提下,涂层的防腐蚀性能则与涂层厚度均匀性是一致的。     

不同厚度TiN和TiAlN涂层残留应力分析

TiN和TiAlN涂层常应用于精冲模,采用XRD技术分析了不同厚度TiN和TiAlN涂层的相变化,并采用Sin2ψ法测量了TiN涂层和基体以及TiAlN基体的残留应力,应用显微硬度计测量了涂层的显微硬度。结果表明:TiN涂层(111)和(222)晶面存在明显择优取向,涂层残留应力分布在-2 347～-1 920MPa,基体残留应力分布在-154.9～-69.21 MPa,均随厚度增加而减小;TiAlN涂层主要相成分为Ti3Al3N2,且(107)晶面存在择优取向,基体残留应力分布在-123.7～469.5 MPa,主要呈拉应力状态,且随厚度增加而增大,对模具寿命有较大影响;TiN和TiAlN涂层显微硬度随厚度增加而增大。     

模拟高温海洋环境中铝化物/搪瓷复合涂层腐蚀行为研究

对镍基高温合金GH4169基体先采用包埋渗铝工艺制备铝化物涂层,随后在渗铝涂层表面喷烧搪瓷涂层,得到了渗铝+搪瓷复合涂层.该涂层外层由搪瓷涂层组成,厚度约为40 μm;中间层为渗铝涂层,厚度约20μm,主要为Ni2Al3相,搪瓷涂层和渗铝涂层结合良好;内层为互扩散区,厚度约为3μm.分别考察了搪瓷+渗铝复合涂层、渗铝涂...     

纳米Al_2O_3包覆ZrO_2/Y_2O_3热障涂层的制备及性能研究

将耐热合金钢基体进行活化处理后,以Ni Co Cr Al Y为粘接过渡层,采用等离子喷涂法和喷枪快速喷涂工艺相结合制备包覆复合粉体Al_2O_3-Zr O_2/Y_2O_3和未包覆粉体Zr O_2/Y_2O_3的2种不同厚度的热障涂层材料样品,通过涂层的结合强度试验、涂层微观结构和高温隔热试验比较相同厚度的2种陶瓷涂层的结合强度及隔热效果,并探讨涂层厚度与隔热效果的关系。结果表明:采用纳米Al_2O_3包覆Zr O_2/Y_2O_3粉体制备的热障涂层其结构和性能都优于未包覆粉体Zr O_2/Y_2O_3制备的热障涂层,且该热障涂层隔热性能随涂层厚度的增加而提高,温度越高性能优势越明显。     

厚度对HVOF喷涂WC-12Co涂层结构的影响

利用HVOF制备了WC-12C0涂层,喷涂原始粉末为微纳米复合粉,涂层的厚度分别为0.5,1,2,3,4 mm。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的显微结构和相组成,并对涂层的孔隙率进行了测量。结果表明,厚度对涂层的表面形貌与表面粗糙度无明显的影响,但对截面显微结构有较大影响,厚度小于1 mm的涂层沿厚度方向显微结构无明显变化,而厚度大于1 mm的涂层中部组织比较致密,孔隙率小,涂层与基体结合区域及近表面区域组织较为疏松。所有涂层均出现了分解与脱碳,涂层越厚分解越严重,出现的W_2C和Co_3W_3C相越多。     

球磨时间对304不锈钢表面Al-Al_2O_3-ZrO_2涂层的影响

采用机械合金化在304不锈钢表面成功制得Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了复合涂层的显微形貌和组织结构,并观察厚度变化;通过摩擦磨损试验和高温氧化试验测试涂层的耐磨性及抗高温氧化性。结果表明,涂层厚度随着时间的延长先增大后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;球磨8h比球磨5h后的涂层摩擦因数明显减小,平均值为0.148;Al-Al_2O_3-ZrO2-Y_2O_3复合涂层具有良好的抗高温氧化性能。     

日新钢铁公司引进涂料厚度检测计

日本日新钢铁公司市川厂为了提高彩涂钢板质量 ,计划今年 7月在第 3ＣＣＬ (连续涂层生产线 )上安装利用红外线可连续测定涂层厚度的检测仪器。过去检测涂层厚度采用产品重量换算法 ;这次安装连续测量涂层厚度的检测仪 ,不仅可以提高产品质量 ,而且可节省人力。涂层钢板的涂层厚度一般为 2 0ｍｍ左右。过去检测方法的检测误差为± 2ｍｍ ,而新检测仪检测误差在± 1ｍｍ以内日新钢铁公司引进涂料厚度检测计@李京城     

料浆包渗法制备MoSi2高温抗氧化涂层

目的开发钼基体表面制备Mo Si2高温抗氧化涂层的新工艺。方法创造性地采用料浆包渗法在钼基体表面制备MoSi2高温抗氧化涂层,使用X射线衍射仪(XRD)结合能谱仪(EDS)分析并确定涂层的主体层和过渡层物相。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面及断面的微观组织形貌,探讨硅化物形成机理并建立料浆包渗过程模型。探究料浆涂覆厚度、NaF活化剂含量、热处理温度、热处理时间等工艺参数对涂层厚度的影响。结果采用料浆包渗法在钼基体表面制备出了双层硅化物涂层,外层为多边棱柱状MoSi2,内层为均匀致密的玻璃状Mo5Si3。料浆涂覆厚度较薄时,涂层内层(Mo5Si3)加厚,而外层(MoSi2)变薄。活化剂NaF质量分数在0～20%内与涂层厚度呈正相关性,质量分数达到20%后,涂层厚度基本不变。热处理温度在活化剂NaF和渗剂Si粉相变转化点附近,对涂层生成起较大作用。热处理时间越长,涂层总厚度越大,但涂层生成速率与热处理时间呈倒抛物线关系。结论采用料浆包渗法,能在较低热处理温度下(800～1400℃)及较短的热处理时间内(1～7 h)在钼基体表面成功制备出致密的MoSi2高温抗氧化涂层,提高热处理温度和增加时间能够增加涂层厚度。     

Ni-CeO2复合镀层厚度对δ-Ni2Al3-CeO2/Ni-CeO2涂层体系扩散行为的影响

在Ni基体电沉积不同厚度的Ni-CeO₂复合镀层并对其进行620 °C低温渗铝,制备了剩余复合镀层厚度分别约为10和45 μm厚的δ-Ni₂Al₃-CeO₂/Ni-CeO₂涂层体系。1000 °C真空退火5 h后,以上两种涂层体系均可在铝化物/镀层界面形成CeO₂富集层。但剩余复合镀层厚度为10 μm的涂层体系由于氧化物富集程度不足,涂层退化程度较剩余复合镀层厚度为45 μm的涂层体系严重。可见,在镀层氧化物颗粒含量一定的情况下,渗铝后剩余镀层厚度是影响扩散障有效性的重要因素。     

TiCN/Al_2O_3涂层厚度对刀片切削性能的影响及其磨损机理研究

采用化学气相沉积的方法制备了3种不同涂层厚度的数控刀片样品,1#样品碳氮化钛MT-TiCN与Al2O3厚度分别为8μm与5μm,2#样品分别为10μm与6μm,3#样品分别为12μm与8μm。利用SEM、EDS和超景深显微镜表征了涂层的微结构和切削性能,并分别研究了3种不同厚度涂层在切削加工过程中的失效形式。结果表明,在高速车削加工铸铁时,1#样品的8次平均切削寿命为12 min,2#样品的平均切削寿命为16 min,3#样品的平均切削寿命为10 min,MT-TiCN与Al2O3厚度分别为10μm与6μm的2#样品显示切削性能最优,涂层厚度的适量增加有效的提升了样品的切削性能。其失效形式结果显示,1#、2#、3#样品开始出现粘结磨损的时间分别为6、10、4 min,粘结磨损后涂层开始逐渐失效。因此涂层厚度的适当增加有效的提高了其耐磨性能。     

Sm2Ce2O7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力

目的研究基体材质、厚度及半径对Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层残余热应力的影响。方法采用ANSYS10.0软件中Plane13单元,通过直接耦合计算,系统分析了不同基体条件下,Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力。结果在Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层中存在较大的残余热应力。涂层残余热应力随时间的增加而逐渐降低,900 s后基本维持稳定。涂层径向热应力从中心处到试样边缘逐渐递减。2Cr13对应的涂层应力最小。金属基体厚度在2~10 mm范围内,径向热应力虽然增加,但变化幅度不大。当基体厚度为20 mm时,涂层径向热应力则显著增加。金属基体半径对涂层的最大剪切应力并不产生影响,轴向热应力随基体半径的增加而逐渐降低,径向热应力随半径增加到一定值后趋于稳定。结论 2Cr13钢基体对应的涂层具有最小热应力,基体厚度为10 mm时比较合适,基体半径对涂层轴向热应力的影响最明显。     

普通与纳米ZrO2涂层性能对比研究

以纳米ZrO2-8wt%Y2O3,粉末(YSZ)和普通微米氧化锆粉末为原料,采用等离子喷涂工艺制备了厚度为0.8mm的纳米结构氧化锆和普通氧化锆两种热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究,结果表明:在该厚度下,纳米结构涂层的结合强度低于普通涂层,而其隔热性能优于普通涂层,且热流密度越大越明显.     

激光冲击加工表面涂层厚度的优选

研究了激光冲击技术中的涂层厚度问题,激光与涂层相互作用机理和涂层本身性能之间的关系,推导出涂层的气化速度及最佳理论厚度,并对涂层厚度的影响因素进行了分析和修正,为在激光冲击中正确应用涂层厚度计算公式提供了依据。     

机械合金化制备NiAl涂层的研究

采用机械合金化技术,低温下在碳钢表面制备了NiAl涂层。利用XRD、SEM、EDS、显微硬度和电化学腐蚀实验等测试技术分析了不同球磨时间下涂层的组织结构和性能。结果表明,随着球磨时间的增加,涂层厚度增加,涂层组织更加均匀、致密。球磨时间为2h时,涂层厚度达到约120μm,形成了NiAl金属间化合物,涂层的硬度HV0.1显著提高,达到4730MPa,是基体的2倍多。电化学实验结果表明,涂层有效的增强了基体的耐腐蚀性能。     

LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响

在硅酸盐体系电解液中于铝合金表面制备出不同厚度的微弧氧化涂层,研究涂层厚度对基体疲劳寿命的影响,并揭示疲劳损伤机制.采用XRD、SEM、EDS等分析手段分析涂层的物相与组织结构.用810 Material Test System 疲劳试验机评价涂层试样的疲劳寿命.结果表明,铝合金微弧氧化涂层主要由γ-Al_2O_3和a-Al_2O_3组成,涂层内层致密,表面多微孔.随氧化时间延长,涂层厚度增大,但表面粗糙度增加.疲劳测试结果表明,微弧氧化涂层会降低基底铝合金的疲劳寿命,涂层厚度增加,疲劳寿命下降显著.相对于基体铝合金,涂层厚度为10,18,30 mm的试样,疲劳寿命分别下降了4.4%,8.5%,32.2%.疲劳断口分析认为,涂层局部过度长入基体产生缺陷部位,在循环载荷作用下,容易产生应力集中,从而萌生疲劳源,使铝合金的疲劳寿命下降.     

建筑管道的表面喷涂与耐蚀性能研究

以Al粉、Zn粉和Al_2O_3粉为原料,对在建筑用Q235管道表面进行冷喷涂处理,对比分析了3种冷喷涂涂层的宏观形貌、涂层厚度、涂层硬度和电化学性能。结果表明,在相同的冷喷涂工艺下,3种涂层的厚度从高至低依次为:Al>Al-50Al_2O_3>Al-50Zn。Al涂层、Al-50Zn涂层和Al-50Al_2O_3涂层都可以对建筑管道提供阴极保护,但是相比较而言,冷喷涂Al-50Zn涂层的耐腐蚀性能相对其它两种涂层更为稳定和优异。