对用于涡轮机械上的优化涂层的HVOF工艺条件的评论

在磨损和腐蚀非常严重的情况下，由超音速火焰喷涂（HVOF）工艺产生的涂层成功地延长了涡轮机械零件的使用寿命。在喷涂过程中，粉末粒子达到极高的冲击速度，从而形成具有高耐磨抗腐蚀能力的坚固耐用的涂层。本文介绍有关HVOF工艺、涂层以及HVOF在涡轮机械上的典型应用。     

Cr_3C_2-NiCr涂层的工程化应用研究

从工程化应用的角度出发,比较了超音速火焰喷涂工艺(HVOF)和等离子喷涂工艺制备的Cr3C2-NiCr涂层性能差别,发现HVOF工艺制备的Cr3C2-NiCr涂层质量明显优于等离子喷工艺,从而采用HVOF工艺作为Cr3C2-NiCr涂层优选的喷涂方法。HVOF工艺制备的Cr3C2-NiCr陶瓷涂层具有硬度高(HV300>9800MPa)、孔隙率低(<0.9%)、与基体结合强度高(>70MPa)等特点,满足柴油机关键部件缸套涂层的使用要求。     

粉末尺寸和喷涂工艺对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层冲蚀磨损性能的影响

对2种不同粒度的WC-10Co-4Cr粉末,在不同超音速火焰(HVOF)喷涂工艺参数条件下制备涂层。采用正交回归试验方法研究了喷涂工艺对HVOF WC-10Co-4Cr涂层耐冲蚀性能的影响,并探讨了粉末尺寸对涂层耐冲蚀性能的影响。采用扫描电镜观察涂层的冲蚀表面形貌,以分析涂层的冲蚀机理。结果表明:粉末尺寸、丙烷气体流量、氧气流量和喷涂距离对HVOF WC-10Co-4Cr涂层耐冲蚀性能有较大影响。在正交试验的结果基础上,建立了冲蚀磨损率与喷涂工艺参数之间的二次回归方程。在低角度冲蚀时涂层的冲蚀机理主要是犁削磨损,而大角度冲蚀时主要是喷涂粒子的层间剥落。     

超音速火焰喷涂(HVOF/HVAF)Ni60合金涂层组织与磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂HVAF/HVOF两种工艺分别在Q235钢基体上制备了Ni60涂层,研究了涂层的显微组织和磨损性能。结果表明,两种工艺制备的涂层均具有典型的层状结构,涂层与基体以机械方式较好的结合。HVOF工艺制备的Ni60涂层的含氧量是HVAF工艺涂层含氧量的3倍多,说明HVOF工艺氧化性比HVAF工艺大得多。HVAF工艺涂层的显微硬度和耐磨性明显低于HVOF工艺涂层,这与HVOF工艺涂层中弥散分布硬质相和HVAF工艺涂层中存在微裂纹有直接影响。     

高速火焰喷涂高质量NiCoCrAlTaReSiY抗氧化涂层

研究了用高速火焰喷涂(HVOF)替代低压等离子喷涂(LPPS)沉积高质量的MCrAlY涂层。试验用粉料为NiCoCrAlTaReSiY,采用以煤油为燃料的K2型HVOF系统沉积涂层,研究喷嘴长度、喷涂工艺参数对粉末沉积工艺过程以及涂层性能的影响;测量涂层的孔隙率及氧含量,观察涂层经真空热处理以及高温空气氧化后的显微结构,测量了Al、O等元素在氧化涂层中的分布。结果表明,所沉积的NiCoCrAlTaReSiY涂层具有优越的抗氧化性。     

超音速火焰喷涂MCrAlY粘结层对热障涂层热震性能的影响

分别采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)和等离子喷涂技术(APS)在高温合金GH99上制备MCrAIY粘结层(BC),对比研究了HVOF和APS喷涂BC对热障涂层(TBC)热震性能的影响.结果表明:APS喷涂BC界面不平整,起伏较大,而HVOF喷涂BC界面较为平整.经200次热循环后,APS喷涂TBC部分陶瓷层(TC)出现剥落,而HVOF喷涂TBC仅出现细小的微裂纹,生成的热生长氧化物(TGO)比较厚.APS喷涂TBC经过350次热循环后,涂层出现大面积剥离现象.而HVOF热障涂层直到热震430次后,才出现涂层剥落现象.拉曼光谱(RFS)残余应力分析表明,HVOF热障涂层残余应力随热循环次数的增加而增大,热震350次后APS热障涂层残余应力为650MPa,而HVOF热障涂层热震400次后其应力值仅为571 MPa.可知,HVOF显著地提高了TBC的热震性能.     

燃料类型及喷涂参数对HVOF喷涂WC10Co4Cr涂层的组织及力学性能的影响

超音速火焰喷涂（HVOF）制备的WC基金属陶瓷涂层广泛应用于金属构件的磨损、腐蚀及空蚀防护。分别采用氢气燃料及煤油液体燃料HVOF喷涂设备分别在9种不同的工艺条件下制备了WC10Co4Cr涂层,研究了燃料类型对涂层的组织、残余应力及力学性能的影响规律。在两种燃料HVOF工艺各自优化的喷涂参数条件下,通过对基体曲率的原位监测对比测试了涂层中的平均残余应力;利用显微维氏硬度、压痕法（断裂韧性）和球盘摩擦磨损对比研究了涂层的力学性能。结果表明：液体燃料（LF）HVOF焰流中粒子的温度更低,速度更高。LF-HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内的残余压应力更高且涂层致密度更高,而气体燃料（GF）HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内为残余拉应力。LF-HVOF涂层（1280 HV_0.3, 7.3 MPa·m^0.5）比GF-HVOF涂层（1032 HV_0.3, 4.5 MPa·m^0.5）具有更高的硬度和断裂韧性,LF-HVOF涂层的耐磨性约为GF-HVOF涂层的1.7倍。     

超音速火焰喷涂碳化物涂层预处理工艺研究

0引言 超音速火焰喷涂技术（HVOF）是利用经特殊设计的超音速喷嘴等特殊结构的喷枪,使用高压和高能燃料,使喷涂的粉末粒子高速喷射到工件表面,形成高结合强度涂层的一种技术。20世纪90年代以来,美国等西方发达国家,用超音速火焰喷涂技术制备WC—Co材料耐磨涂层,标志着世界热喷涂工艺上一项重要的技术诞生。由于HVOF喷涂火焰温度并不高,且对粉末的加热时间很短,可以防止粉末的过分氧化、烧损、蒸发和分解,制备的涂层具有很好的耐磨和抗氧化性能,所以备受航空航天界的青睐,并很快得到了应用,如飞机发动机的涡轮叶片、发动机密封件、飞机起落架等易磨耗件等等。     

不同工艺制备的Ni-Cr-Al-Y合金涂层及性能

采用低压等离子喷涂（LPPS）、常规超音速火焰喷涂（HVOF）和低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）三种工艺在铸造镍基高温合金K438基体上制备了Ni-Cr-Al-Y涂层,并对三种工艺制备涂层的显微结构、元素分布、相组成和基本性能进行对比研究。结果表明：LPPS涂层致密无层状结构,含氧量微小,具有较高的显微硬度和好的抗氧化性;HVOF涂层为典型的层状结构,含氧量高,显微硬度低,抗氧化性差;LT-HVOF涂层含氧量大大降低,具有优良的抗氧化性;三种涂层都发生了元素扩散。     

高性能纳米氧化锆热障涂层性能研究

采用HVOF 技术喷涂金属粘结层NiCrAlY 作为底层,采用APS 技术喷涂纳米氧化锆陶瓷层作为面层,制备高性能热障涂层。设计正交试验优化HVOF 和APS 工艺,分析了优化工艺制得的热障涂层的微观形貌及性能。分析表明,NiCrAlY 涂层孔隙率小于2%,纳米氧化锆涂层孔隙率为15%。通过胶膜法测得纳米氧化锆热障涂层喷涂态的结合强度为30.4 MPa,且涂层经1100 益水淬50 次后表面无宏观裂纹,热生长氧化层为致密的Al2O3。     

铝合金异形曲面热喷涂涂层的制备及性能研究

采用大气等离子喷涂（APS）（液态CO2气化冷却和未冷却）和超音速火焰喷涂（HVOF）,在模拟加力泵涡壳的异形铝合金工件内曲面,制备了耐气蚀性较好的3种涂层,并考察涂层和异形曲面基体的结合情况及涂层的相组成、显微硬度和孔隙率。结果表明：HVOF在其焰流无法垂直喷涂的部位涂层与基体结合较差;未使用CO2冷却的APS涂层卷曲,涂层中有明显裂纹;使用CO2冷却的APS涂层与基体结合良好,涂层中没有裂纹,该工艺是目前在铝合金异形曲面制备热喷涂涂层的有效途径。     

HVOF喷涂NiCr-Cr3C2过程中Laval管壁结瘤成因的探讨

围绕超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层时在Laval管内壁产生结瘤的问题，在分析结瘤产物显微结构的基础上探讨了形成结瘤的原因。研究发现，结瘤产物具有层状组织结构，说明结瘤的形成机制与涂层形成机制相似；在HVOF喷涂时，导致Laval管内壁结瘤的原因主要包括：喷涂材料、喷涂粉末颗粒粒度、喷涂工艺参数、Laval管的内表面粗糙度。     

HVOF喷涂WC系金属陶瓷涂层腐蚀磨损行为研究现状

对国内外HVOF喷涂WC系金属陶瓷涂层的腐蚀磨损行为进行综述,系统介绍了HVOF喷涂WC系金属陶瓷涂层的腐蚀机制、磨损机制及其相互作用,依据腐蚀磨损机制将建立的模型进行归纳,并对HVOF喷涂WC系金属陶瓷涂层腐蚀磨损失效研究的发展方向进行了展望。     

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S—APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC—12Co涂层，分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳，以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明，在所试验的条件下，超音速等离子喷涂WC—12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。     

镁合金表面冷喷涂纳米WC-17Co涂层及其性能

采用冷喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)在AZ80镁合金表面制备了纳米WC-17Co涂层。利用SEM分析了原始粉末形貌、喷涂粒子沉积行为及涂层显微结构,并采用球盘式摩擦磨损实验机考察了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的WC-17Co涂层,涂层的显微硬度为(1 380±82)HV,磨损率为9.1×10-7 mm3/Nm,其耐磨性较HVOF制备的WC-17Co涂层提高了1倍,较镁合金基材提高了3个数量级。研究表明,冷喷涂WC-17Co涂层在不对镁合金基体产生热影响的情况下,可以显著提高镁合金的表面性能,是一种新型镁合金表面强化工艺。     

热循环对锅炉管热喷涂Ni-Cr基纳米涂层的影响（英文）

采用机械球磨法制备Ni-Cr基纳米原料粉末。粉末颗粒在行星球磨机中反复经历焊合、碎裂和重焊合过程。采用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)在碳钢管上喷涂球磨纳米粉末。利用金相显微镜、XRD、扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、能谱(EDS)和显微硬度测试对原料粉和HVOF喷涂涂层进行表征。对喷涂和未喷涂试样进行热循环分析,研究相、冶金性能和显微硬度的变化。与传统喷涂试样相比,Ni-Cr纳米涂层试样具有更高的力学和冶金性能。与传统涂层相比,纳米涂层的显微组织更均匀和紧密。     

铜基体超音速火焰喷涂碳化物涂层界面研究

使用扫描电子显微镜及透射电子显微镜，对铜基体超音速火焰喷涂（HVOF）碳化物涂层的形成过程，组织结构和界面形态进行了研究。结果表明，HVOF涂层界面显微组织非常复杂，存在纳米晶，非晶和大量位错孢，非晶是粘结相在喷涂中受热，骤冷形成的，而涂层中的纳米晶来自半熔碳化物的破碎。     

铝合金部件HVOF替代爆炸喷涂的可行性分析

提出采用超音速火焰喷涂(HVOF)作为爆炸喷涂的替代技术在铝合金基体上制备金属陶瓷涂层,通过对比两种工艺的技术特点,指出超音速火焰喷涂制备的金属陶瓷涂层性能已经达到爆炸喷涂的水平,在设备的喷涂效率及可操作性方面优于爆炸喷涂的,但是在降低高温焰流对基体的热效应以及针对铝合金基体/涂层界面的形成机制等方面还有很多工作要做。     

热喷涂钴基合金涂层的耐气蚀性能

评价了用于耐蚀涂层的热喷涂钴基合金涂层的抗气蚀性能。钴基合金涂层分别用低压等离子喷涂(LPS)和高速氧燃料气火焰喷涂(HVOF)喷涂在AISI304不锈钢基体上,其中每种涂覆试样的一半试样进行了1073K×1h的后续加热处理。在本试验中,为了进行评价而测量了试样的重量损失。由气蚀试验得到如下结果:1)用LPS喷涂的两种涂层(喷后加热处理的和喷涂态的)比HVOF涂层具有更优越的抗气蚀性能;2)对于LPS喷涂层,喷后加热处理过的涂层与喷涂态的涂层具有相同的重量损失;3)对HVOF涂层喷后热处理非常有效地改善了抗气蚀性能。     

超音速火焰喷涂WC涂层抗热疲劳性能的研究

采用HVOF技术喷涂了WC涂层,并对涂层的抗热疲劳行为进行了研究.试验结果表明,HVOF涂层经过15次整体热震试验后,涂层均保持完好无损,未出现裂纹及剥落等任何缺陷;而等离子喷涂的WC涂层经过3次热震试验后就基本开裂和脱落.这充分说明了HVOF涂层具有非常高的抗热疲劳性能.