铜基体低压等离子体钨喷涂层激光重熔后的结构与性能

在紫铜上直接喷涂的金属钨(W)层容易出现早期剥落。采用低压等离子体技术制备了Ni-Cu底层、Ni-W中间层和W层;利用大功率CO2激光束对W涂层重熔,研究了激光重熔处理对W涂层显微组织、致密度、结合强度及显微硬度的影响。结果表明:低压等离子喷涂的W层主要呈层状结构,W颗粒熔化不充分,涂层中存在大量的孔洞等缺陷;激光重熔后,W涂层表面的W颗粒已完全熔化,并在激光冷效应的作用下形成了一层厚度约为300μm的细晶组织,W涂层的致密度、结合强度得到了明显的提高。     

等离子喷涂工艺对钽/钨复合涂层组织结构的影响

采用等离子喷涂方法制备了Ta/W复合涂层,研究了喷涂距离和喷涂功率对Ta/W涂层密度、沉积效率、化学成分和组织结构的影响.结果表明,Ta/W涂层组织致密,钽、钨涂层之间没有明显的界面,涂层密度分别达到14.27 g/mm3和16.86 g/mm3;喷涂功率对钨粉的沉积效率影响较大,喷涂功率低于40 kW以下时钨粉的沉积效率极低;涂层中的氧含量较低,氧化主要发生在熔融粒子飞行过程中,采用惰性气体保护可以减少涂层中的氧含量.     

YPSZ纳米结构热喷涂粉末材料工艺优化研究

热等离子体喷涂制备YPSZ纳米结构涂层必须首先进行YPSZ纳米结构粉末材料的研究.本文采用浆料分散、喷雾干燥、热处理的方法制备适于热等离子体喷涂纳米结构涂层的球形、致密YPSZ纳米结构粉末材料.测定浆料的粘度、沉降高度曲线表征浆料的均匀性和稳定性,利用扫描电子显微镜、x射线衍射分析对粉末材料的微观组织及相结构进行分析,利用热重/差热分析对热处理工艺过程进行分析.结果表明:采用优化的工艺成功制备出球形、结构均匀、致密的YPSZ纳米结构粉末材料,适于热喷涂制备YPSZ纳米结构涂层.     

喷雾干燥YPSZ纳米结构热喷涂粉末材料制备及表征

YPSZ纳米结构粉末材料的研究是热喷涂制备YPSZ纳米结构涂层必须首先进行研究的问题。本文采用喷雾干燥方法制备适合于热等离子体喷涂的YPSZ纳米结构粉末原料,同时采用等离子体喷涂制备涂层。利用扫描电子显微镜分析晶粒大小、颗粒形貌,X射线衍射分析相组成,对喷雾干燥后粉末进行热重-差热分析,测定粉末的松装密度、振实密度及流动性。结果表明制备的YPSZ粉末材料具有实心、流动性好、松装密度高、振实密度高、球形度高、单斜相少等优点,采用热等离子体喷涂沉积制备YPSZ纳米结构涂层。     

聚变装置钨涂层面对等离子体材料的性能

对铜基体上真空等离子体喷涂1 mm的钨涂层进行了分析研究,主要包括微观结构、热力学属性以及成分分析.结果显示,钨涂层气孔率仅为7.6%,室温热导率达到79.7 W/(m·K),W/Cu结构界面结合强度高达45 MPa,这些结果对钨作为聚变装置面对等离子体材料的应用是令人鼓舞的.涂层材料的出气性能也是面对等离子材料的一个重要指标,钨涂层出气气体种类主要是氢气和水蒸气.而且在300℃经过4 h高温烘烤后出气率大幅度降低,更长时间的烘烤则对出气率影响不是太明显.因此可以看出钨涂层作为聚变装置面对等离子体材料的应用是可行的.     

硬质相对冷喷涂FeAl金属间化合物涂层性能的影响

FeAl金属间化合物具有优良的物理性能和力学性能,但其室温塑性和断裂韧性低,限制了其工程应用.利用机械合金化制备了Fe(Al)固溶体合金粉末及Al2O3,WC硬质相增强的复合合金粉末,通过冷喷涂沉积涂层并结合后热处理原位反应制备了FeAl金属间化合物涂层及其复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等研究了硬质相对球磨粉末组织结构、冷喷涂FeAl金属间化合物涂层组织结构及性能的影响.结果表明.硬质相可显著加速球磨粉末内部层状结构的细化程度,喷涂态涂层具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构,热处理可实现喷涂态涂层中Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,致使层状结构消失,获得无粒子界面的FeAl金属间化合物涂层,弥散分布的硬质相可显著提高冷喷涂FeAl金属间化合物涂层的强化稳定性.     

喷涂及激光熔覆制备难熔金属涂层的研究现状

钼、钽、钨、铌及其合金等难熔金属具有高熔点、良好的高温性能等特点，在防护领域发挥重大作用，但其成本高，且由于熔点高、导热低、脆性大导致其加工比较困难。通过特定工艺在基体表面制备难熔金属涂层，可以在不改变基体性能的基础上使其具有难熔金属优良的力学性能、高温性能，且能够有效降低制造成本，对于装备表面防护具有重大的研究价值。鉴于难熔金属涂层在制造业中发挥着越来越重要的作用，首先介绍了钼、钽、钨、铌等难熔金属涂层的等离子喷涂、爆炸喷涂、激光熔覆及冷喷涂制备技术，总结了各工艺特点。在此基础上，分析对比了不同工艺制备难熔金属涂层的微观组织及性能，归纳了从涂层材料成分及结构、工艺参数及后处理3个方面做出的改进进展。最后对难熔金属涂层制备技术发展尚存的问题与发展方向进行了展望。     

冷喷涂FeAl金属间化合物涂层的高温磨损性能研究

采用机械合金化法制备FeAl合金粉末,并用冷喷涂法将其沉积在基体——2520耐热不锈钢上,通过后续热处理原位制备了致密的FeAl金属间化合物涂层,研究了该涂层从室温至800℃下的耐磨损性能.结果表明,冷喷涂FeAl合金涂层组织致密,具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构,该涂层在950℃下热处理后转变为无粒子界面的FeAl金属间化合物涂层;冷喷涂FeAl金属间化合物涂层在400～800℃的范围内磨损性能随着温度的升高不断提高;在700℃下FeAl金属间化合物涂层的磨损失重仅为2520耐热不锈钢的40%.     

低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能

为获得高致密度、高热导率及低氧含量的钨喷涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,以4种不同工艺参数在铬锆铜基体上制备了0.9～1.2 mm钨喷涂层。用扫描电镜、氧氮分析仪及闪光导热仪研究了4种钨喷涂层的显微结构、氧含量及热导率,揭示了优化工艺制备的钨喷涂层的孔径分布,分析了喷涂功率和真空室压力对涂层的影响。结果表明,4种钨喷涂层均呈层状结构,优化工艺制备的钨喷涂层的致密度为98.4%,氧含量为0.2%(质量分数),热导率为110.76 W/(m.K),孔隙的主要孔径分布范围为0.2～4.0μm,以1.0μm左右的孔隙为主。     

SPPS纳米结构涂层的研究进展

对溶盐前驱体注入等离子体液相喷涂制备纳米结构涂层的研究进展进行了综述.介绍了液体原料注入等离子体喷涂的过程及机理,对采用液相喷涂方法制备纳米结构涂层的优异性能以及存在的问题进行了分析,并对其应用及进一步的发展进行了展望.     

Characterization of VPS-W coating layers on molybdenum after heat exposure

Tungsten (W) coating layers were successfully deposited using a vacuum plasma spraying (VPS) technique on a molybdenum (Mo) substrate. Tungsten powder with a median size of 10 μm was applied to prepare coatings via a plasma spray system. For the VPS process, argon and hydrogen were used as plasma-forming gases, and the coatings were deposited in 35 mbar vacuum pressure. A coating with a thickness of 300 μm was obtained, and some unmelted W powders were observed in the coating layer. This heat exposure experiment was performed in a sapphire crystal growing furnace at 2100 °C up to 110 h. After heat exposure, the VPS-W coating layers were soundly bonded with the Mo substrate due to the interdiffusion between W and Mo.     

真空和大气等离子喷涂镁黄长石生物活性涂层的对比研究

大气喷涂法制备的镁黄长石涂层是一种具有优良生物活性的新型骨科移植体涂层材料, 但其结晶度较低, 影响涂层的化学稳定性。本研究采用真空等离子喷涂法在钛合金表面制备了高结晶度的镁黄长石涂层。与大气喷涂镁黄长石涂层相比, 真空喷涂镁黄长石涂层具有更高的磷灰石矿化能力, 在SBF中浸泡6 d后表面即沉积了一层类骨磷灰石层, 浸泡14 d后表面沉积的磷灰石层的厚度约为大气涂层的4倍。真空喷涂镁黄长石涂层的离子释放明显低于大气涂层, 显示出更高的化学稳定性。骨髓间充质干细胞在真空和大气喷涂镁黄长石涂层表面粘附和铺展良好, 在两种涂层表面的增殖速度均明显高于HA涂层。本研究表明真空等离子喷涂的镁黄长石陶瓷涂层因其显著提高的生物活性及化学稳定性, 可能更适合用作人工关节涂层材料。     

Fabrication and characterization of vacuum plasma sprayed W/Cu-composites for extreme thermal conditions

The joining of tungsten to copper and the ongoing search for commercially viable production techniques is one of the challenging issues in the field of composite materials. The reason why this material combination is of essential importance is its ability to withstand erosion and high temperatures on the tungsten side and to remove big quantities of heat on the copper side. Due to the mismatch of thermal expansion and Young’s moduli, the direct joining of these two materials results in high residual and thermal stresses at the interface, ultimately reducing component lifetime. One potential answer to this problem is functionally graded structures of W and Cu, which smoothen the transition of material properties. The present study focuses on vacuum plasma spraying (120 mbar, Ar) of W/Cu-gradients and composites with defined mixing ratios. The influence of the fabrication process and the W:Cu ratio on the microstructure has been investigated and results from thermo-mechanical and thermo-physical results analyses are presented. Finite element modeling has been used to demonstrate the positive effect of gradients on the elastic and elastic–plastic response within two different model-geometries. Partial gradients, ranging from pure tungsten to 75 vol.% tungsten, exhibit the best results and improve the expected life-time performance significantly by reducing the stresses at both interfaces, W/FGM and FGM/Cu, compared to a reference interface between W and Cu.     

Synthesis of Porous Tungsten from Tungsten–Cadmium Film Coatings

Solid solutions (alloys) with a Cd concentration of 50.3–76.3 at % were synthesized for the first time in the form of coatings by ion–plasma sputtering and codeposition of ultrafine W and Cd particles. When coatings were formed by tungsten and cadmium nanolayers, the components dissolved mutually to produce solid solutions of one metal in the other. A solid solution of cadmium in tungsten was synthesized at Cd concentrations up to 60.9 at %. At a cadmium concentration of 68.6 at % in the coating, the crystalline structure of cadmium with an admixture of amorphous tungsten was produced. At 800°C, tungsten evaporated from tungsten–cadmium coatings to form porous tungsten. The results of examination of materials fabricated on the basis of porous tungsten are planned to be used in practice.     

等离子喷涂TiC-Graphite复合涂层摩擦磨损性能

等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能, 在极端环境能起到较好的耐磨保护作用, 而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%, 质量分数)的TiC-Graphite球形粉体, 并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征, 并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现, TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多, 表面粗糙度增大, 硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件, 随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大, 而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时, 涂层获得最低的磨损率为0.67×10^-5 mm³/(N·m), 同时具有较低的摩擦系数(0.35), 与不添加石墨的TiC涂层相比, 分别降低了72.4%和27.8%。     

低压等离子喷涂316L等轴晶涂层及其性能研究

为研究低压等离子喷涂等轴晶涂层组织性能和形成机理,采用大气等离子喷涂（APS）和低压等离子喷涂（LPPS）,分别制备了316L不锈钢涂层.利用金相显微镜,X射线衍射和显微硬度等方法,分析了2种涂层的金相组织、相结构、显微硬度和耐蚀性.结果表明：一定条件下制备的低压等离子喷涂SUS316L不锈钢涂层明显不同于传统大气等离...     

Research on Ultrafine Tungsten Carbide-Cobalt (WC-Co) Cemented Carbide Rods of Miniature Drills for Highly Integrated Printed Circuit Board (PCB)

Nanocrystalline tungsten carbide-cobalt (WC-Co) composite powders produced through spray thermal decomposition-continuous reduction and carburization technology were used to prepare φ3.25 mm×38 mm ultrafine tungsten carbide-cobalt (WC-Co) cemented carbide rods through vacuum sintering plus sinterhip technology. The microstructure, Vickers hardness, density and Rockwell A hardness (HRA), transverse rupture strength (TRS), saturated magnetization and coercivity force were tested. The results show that the average grain size of the sintering body prepared through vacuum sintering plus sinterhip technology was 430 nm; transverse rupture strength (TRS) was 3850 MPa; Vickers hardness was 1890 and Rockwell A hardness of sintering body was 93. High strength and high hardness ultrafine WC-Co cemented carbide rods used to manufacture printed circuit board (PCB) drills were obtained.     

真空等离子体喷涂B4C-Mo复合涂层耐磨性能研究

采用真空等离子体喷涂技术制备了B₄C-Mo复合涂层, 并对其耐磨性能进行了研究。与B₄C纯涂层相比, 复合涂层结构更为致密, (B, Mo)C过渡相的存在改善了B₄C相与Mo相之间的润湿性, 进而有效提高了涂层的抗摩擦磨损性能。此外, Mo在喷涂过程中形成了大量的纳米晶, 这也在一定程度上促进了复合涂层耐磨性能的提高。