静态自蔓延法制备陶瓷内衬弯管工艺研究

研制了陶瓷内衬弯管自蔓延熔涂实验装置,利用静态自蔓延法进行陶瓷内衬弯管熔涂工艺实验,探索了大口径弯管的自蔓延陶瓷涂层制备工艺,并针对实验中出现的问题进行了分析.     

基于自蔓延技术的钢/陶瓷涂层半固态加工模具研制

由于模具等一系列问题,黑色金属半固态加工技术迟迟没能大规模进入工业实用化阶段.采用静态自蔓延法进行了制备半固态金属加工用陶瓷涂层模具研究.内容包括熔涂前的表面预处理、熔涂后涂层磨削加工、熔涂工装研制、熔涂工艺、热震性测试和铝合金及高温钢质液态模锻应用试验.获得的制件质量良好、陶瓷涂层无损坏,表明涂层模具具有优异的工艺适应性,静态自蔓延技术可以用于半固态金属加工模具表面强化处理.     

反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层工艺优化及耐磨性

应用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235钢基体表面制备了耐磨性能优异的TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层.采用5因素4水平正交实验法,研究了熔覆电流、钨极直径、氮气流量、熔覆速度和预涂厚度对涂层耐磨性的影响规律,优化了工艺参数.结果表明:熔覆电流、氮气流量和熔覆速度对涂层耐磨性的影响高度显著,预涂厚度对涂层耐磨性的影响一般,而钨极直径基本不影响涂层的耐磨性.优化的最佳工艺为:熔覆电流200 A,钨极直径1.6 mm,氮气流量12 L·min-1,熔覆速度2 mm·s-1,预涂厚度1.5 mm.     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

激光熔覆陶瓷涂层的研究现状

激光熔覆技术是近几十年来迅速发展起来的一种高新表面改性技术,为工程材料制备耐磨、耐蚀及耐热的表面涂层开辟了广阔的应用前景.系统地介绍了激光表面熔覆纯陶瓷涂层、金属基陶瓷复合涂层、生物陶瓷涂层及自生陶瓷涂层的研究现状和发展前景;并根据熔覆材料与基材的匹配要求及激光熔覆陶瓷涂层过程中产生的相关问题设计了陶瓷涂层的选择原则,为陶瓷材料的选择提供了参考.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

特种管件陶瓷内衬涂层静态自蔓延熔涂工艺

通过对静态自蔓延法制备弯管、三通管、细管、厚壁管及双层涂层管工艺的研究,提出了静态-离心法复合工艺,并探讨了作为隔热层应用于发动机气缸套、排气管、排气道领域的可能性.采用静态自蔓延法研制了半固态金属加工用陶瓷涂层模具,并进行了涂层熔涂工艺参数优化设计、X射线无损探伤、热震性测试和铝合金及高温钢质液态模锻应用试验.试验表明,在半固态金属加工模具内表面用静态法制备陶瓷涂层,将显著提高模具的使用寿命.     

石墨棒辅助SHS反应制备陶瓷内衬复合细长管

针对当前国内SHS小口径陶瓷内衬复合管制备长度短的研究现状,采用石墨棒辅助SHS反应的新型制备工艺,成功制备了长650mm的陶瓷内衬复合细长管,使小口径陶瓷内衬复合管的制备长度有了大幅度增加。利用新工艺制取的复合管内衬层厚度约为2mm,涂层组织结构致密,与基体结合紧密,各项力学性能相对于传统工艺均有所提高。     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法,以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相,添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃,在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析,并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明,适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织,使涂层组织更加均匀,涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细,涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.     

感应熔涂温度对FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层抗高温氧化性能的影响

为了解决超超临界锅炉管等高温部件在极限高温工况下的氧化问题，探索抗高温氧化FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层制备工艺的可行性。利用火焰热喷涂与感应熔涂相结合的方法，在15CrMo钢基体上采用不同的感应熔涂温度制备了3种FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层，并对3种涂层和基体分别进行高温氧化试验，通过金相观察、XRD、SEM和EDS分析对比涂层氧化前后的物相组成、微观结构和元素组成，分析其高温氧化性能。结果表明，990、1020和1050℃熔涂涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律，在900℃氧化120 h后，上述3种涂层的氧化质量增加分别为0.58、0.50和0.54 mg/cm²,而基体的氧化质量增加为73.28 mg/cm²,约为涂层氧化质量增加的146倍。由此可见涂层的抗高温氧化性远优于基体，其中熔涂温度为1020℃的涂层具备最好的抗氧化性。     

不同气氛对激光熔覆IN718涂层形貌、组织与性能的影响

目的研究不同气氛条件下激光熔覆IN718高温合金涂层的微观偏析。方法利用激光熔覆技术,在不同送粉气和不同保护气条件下制备了IN718高温合金涂层,并对制备的涂层进行双时效热处理。采用光学显微镜观察显微组织结构和特征,采用扫描电镜和能谱仪对涂层组织和相成分进行分析,采用维氏硬度计对涂层热处理前后的硬度进行测定。结果送粉气种类对熔覆层的形貌和组织有一定影响,而保护气种类对熔覆层的形貌和组织影响不明显。与氩气作为送粉气制备的涂层相比,氦气作为送粉气制备的涂层组织更加细密,Laves相的尺寸更小且分布更均匀,Laves相的体积分数由氩气送粉的9.35%减少到氦气送粉的5.25%,并且Laves相中Nb的质量分数由20%下降到16%,涂层硬度由287HV0.2提高到306HV0.2。双时效热处理后,涂层的显微硬度明显提高,氦气作为送粉气制备的涂层硬度为468HV0.2,高于氩气作为送粉气制备的涂层硬度447HV0.2。结论氦气作为送粉气能有效降低激光熔覆IN718涂层的Nb元素偏析,同时细化涂层组织,提高涂层显微硬度。氦气作为保护气对涂层形貌和组织的影响不明显。     

以蔗糖为前驱体制备反应等离子熔覆高铬铁基复合涂层

以铁、铬、钨、镍粉末和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过碳化制备了反应等离子熔覆Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末,采用同步送粉反应等离子熔覆设备和优化的反应等离子熔覆工艺,在调质C蕉钢(C≤0.35%)基材表面制备了高铬铁基复合涂层.结果表明,采用前驱体碳化复合技术制备的Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末粒度均匀、无有害相生成;熔覆所得到的涂层以(Cr,Fe)7C3/γ共晶为基体,其上分布大量的(Cr,Fe)7C3初生相.涂层与基材界面为完全冶金结合.涂层断面上的平均显微硬度约为1 100 HV.相同条件下所获涂层的磨损体积大约是常规等离子熔覆Ni60涂层的1/7.     

高铬铸铁表面制备陶瓷涂层的研究

以Ti-B4C-蔗糖-Al和Ni-Al自粘结复合粉为喷涂体系,通过白蔓延反应火焰喷涂技术,采用梯度过渡涂层设计,在高铬铸铁泵叶表面制备了梯度过渡陶瓷涂层.主要研究了喷涂工艺、涂层性能以及喷涂前后基体组织及性能变化等问题.结果表明:利用自蔓延反应火喷涂技术在高铬铸铁表面制备梯度过渡陶瓷涂层是可行的:引入梯度过渡涂层设计后尽管使涂层的显微硬度有所下降,涂层孔隙率有一定增大,但可以明显改善陶瓷涂层与基体的结合,提高结合强度,同时不会造成基体材料和性能发生明显变化.     

钛合金表面等离子弧熔覆原位自生镍基耐磨涂层的制备及微观结构表征

目的 在钛合金表面制备陶瓷相增强复合耐磨涂层。方法 采用等离子弧熔覆技术,在Ti6Al4V钛合金表面制备了原位自生TiB2、TiC、CrB陶瓷相增强镍基耐磨涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪检测了涂层的物相组成、组织组织以及微区化学成分,采用显微硬度计测试了涂层的硬度。结果 涂层靠近熔合线区域由Ni-Ti树枝晶及枝晶间的共晶组成,在涂层的中上部,大量原位增强相分布于镍基固溶体基体之中。在熔覆过程中,钛合金基材中的Ti元素同熔覆粉末中的B、C元素发生原位冶金反应形成TiB2、TiC增强相,CrB增强相为Ni基熔覆粉末中Cr、B元素反应形成,增强相的形态由各自的晶体结构及熔池凝固热力学与动力学条件决定。涂层的显微硬度得到显著提高,最高达1037HV0.2。结论 采用等离子弧熔覆技术,利用熔池内Ni-Cr-Ti-B-C合金体系的原位冶金反应,可以在钛合金表面制备原位自生TiB2、TiC、CrB增强镍基复合耐磨涂层。同Ti6Al4V基材相比,由于涂层具有大量增强相分布于镍基固溶体的组织特征,其显微硬度得到了显著提高。     

泡沫碳化硅陶瓷表面原位合成Silicalite-1沸石的研究

采用泡沫碳化硅陶瓷作为载体,在其表面制备沸石分子筛涂层.首先,通过聚氨酯泡沫热解结合可控熔渗反应烧结制备泡沫碳化硅陶瓷. 然后通过原位水热合成法在泡沫碳化硅陶瓷表面制备Silicalite-1沸石涂层. 沸石涂层和泡沫碳化硅载体所组成的复合材料具有独特的微孔/大孔结构,高的比表面积和界面结合强度.这种材料将会在催化、吸附/分离领域有广泛的应用前景.     

基体预热对激光熔覆制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层裂纹敏感性的影响

目的 为了解决钛合金表面制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层存在的陶瓷涂层脆性大、易开裂等问题,有效增强钛合金耐高温、耐磨损性能,扩大其在高温、重载等严苛条件下的使用范围,方法 通过基体预热方式对在钛合金表面制备的Al2O3-ZrO2陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行改善,通过进行熔覆试验和对熔覆层微观组织形貌分析、性能测试分别评...     

激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展

讨论了激光熔覆外加陶瓷增强金属基复合涂层技术中外加陶瓷相与基体的界面问题及一般的解决方法,指出原位合成技术与激光熔覆技术结合可有效解决界面问题,从铁基、镍基等复合涂层的原位反应材料体系、反应机理分析、组织结构和性能的改善等几个方面,综述了激光熔覆原位自生陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展,最后从微观反应机制和宏观实际应用2个角度提出了今后的研究方向:原位合成试验与热力学理论的互相补充与验证,及计算机数值模拟技术的应用.     

碳钢表面激光熔敷镍基碳化钛涂层组织特征

利用Ni60自熔合金粉末、TiFe粉、石墨、CaF_2和稀土经适当比例混合后采用激光熔敷技术制备TiC/Ni基涂层,同时研究对熔敷涂层宏观形貌、显微组织、微观形貌、物相结构及硬度的影响。结果表明:经激光熔敷可在镍基涂层中形成陶瓷硬质相TiC,熔敷涂层表面光滑平整;熔敷层底部与基体的结合处有一条白亮带,熔敷层组织由Ti C,Fe3Ni,NiO等相组成,TiC颗粒以球状、团聚状和花瓣状分布于(Ni,Fe)固溶体;熔敷层硬度分布较均匀,硬度为HV_(0.2)550~HV_(0.2)650,明显高于基体硬度HV0.2240~HV0.2260。     

SHS火焰喷涂梯度过渡陶瓷涂层的显微组织及耐磨性分析

以Ti-B4C-C团聚粉和Ni-Al“自粘结”复合粉的混合物为自蔓延反应火焰喷涂体系,在45钢基体表面制备Ti(Cx,Ny)-TiB2和NimAln梯度过渡的复相陶瓷涂层,分析研究了梯度过渡涂层的显微组织结构与耐磨性。研究表明:Ti(Cx,Ny)-TiB2复相陶瓷与NimAln金属间化合物实现了沿涂层厚度方向的梯度过渡连接。梯度过渡陶瓷涂层的耐磨性是普通45钢耐磨性的14倍。     

高性能陶瓷涂层及其制备工艺发展趋势

从功能、用途方面分类综述了耐磨、耐蚀以及热障三大类高性能陶瓷涂层,在此基础上,介绍了高性能陶瓷涂层常用的制备工艺,重点探讨了不同制备方法的特点和适用场合,指出了制备方法的发展方向。物理气相沉积技术(PVD)制备的陶瓷涂层纯度高、致密性好,并且与基体结合牢固,但其生产成本高,生产效率低,因此物理气相沉积技术向着高效率、低成本的方向发展。化学气相沉积技术(CVD)制备的陶瓷涂层涂覆率高、致密性好,但其反应温度高,并且伴随着有毒有害气体产生,因此化学气相沉积技术向着低温、环保的方向发展。等离子喷涂技术(PS)制备陶瓷涂层成本低、效率高、适应性强,但涂层孔隙率高,并且涂层与基体的结合强度低,因此等离子喷涂技术向着高致密、高结合强度的方向发展。激光熔覆技术制备的陶瓷涂层组织细小、力学性能优良,但其操作工艺复杂,产品质量很难控制,因此激光覆熔技术向着工艺简单、质量可控的方向发展。最后,展望了高性能陶瓷涂层及其制备工艺的发展方向和可能的研究内容。