喷涂轨迹对齿柱表面耐磨涂层沉积均匀性的影响

设计和采用不同的喷涂轨迹,通过超音速火焰喷涂技术在铝齿柱表面制备了WC-10Co4Cr涂层,利用金相显微镜(OM)、SEM和显微硬度测试等进行了涂层的微观组织观测和厚度、硬度均匀性分析。结果表明:涂层致密,与基体结合非常好。涂层厚度和硬度分布不均匀,齿槽底沉积率高,厚度偏大,啮合面和齿顶位置厚度在160～210μm之间,数值分散性较小,齿槽底涂层硬度低,HV0.3≈700～800,啮合面和齿顶位置涂层硬度高,HV0.3在1150～1300范围内。齿形件的喷涂轨迹参数2 H影响齿顶面、啮合面和齿槽等不同位置的喷涂角度和沉积环境,导致涂层形貌、沉积率和硬度均有差别。2 H=55mm时,不同齿形位置的涂层厚度和硬度分布更均匀,但齿槽底涂层存在孔隙,硬度偏低。     

Cr_2O_3-8%TiO_2等离子喷涂层结合强度、表面状态与喷涂层厚度的关系

以往,有关等离子喷涂CrO3-8%TiO2涂层厚度与涂层性能关系的报道较少,为此,通过优化工艺参数,在45钢表面等离子喷涂不同厚度(350,450,550μm)的Cr2O3-8%TiO2涂层,研究了涂层厚度与其结合强度、硬度和孔隙率之间的关系。涂层厚度为350,450,550μm时,结合强度分别为29.2,11.5,7.2MPa,显微硬度分别为2528,2190,1930HV;孔隙率分别为3.80%,3.95%,4.45%。结果表明,随Cr2O3-8%TiO2喷涂层厚度的增加,涂层的结合强度减小,孔隙率增加,造成显微硬度降低。     

退火处理对含纳米陶瓷粉电弧喷涂层组织结构与高温冲蚀性能的影响

开发含纳米组分的粉芯丝材,采用超音速电弧喷涂技术获得复合涂层,对涂层进行退火处理,结合金相、硬度、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析方法对喷涂层的组织结构和高温冲蚀性能进行表征.结果表明:喷涂过程中粉芯丝材的表皮材料和芯粉材料能相互熔解和融合形成较均匀的固溶体;涂层中硬度分布较均匀;退火处理使涂层缺陷减少,应力消除,亚稳相分解,同时结晶度提高,从而显著提高涂层硬度;退火处理后涂层耐高温冲蚀性显著提高.     

等离子沉积氧化锆涂层显微组织及性能研究

目的以氧化锆粉末作为喷涂材料,使用等离子喷涂的方式制备出性能优异的氧化锆涂层。方法通过不同的工艺参数来对涂层的显微组织及性能进行优化,分别利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)等方法,研究了工艺参数对涂层显微组织影响,并通过高温氧化测试来研究涂层的抗高温性能。结果在其他喷涂条件固定的情况下,涂层的厚度与喷涂时送粉量有关,送粉量越高则涂层厚度越大;当改变喷涂距离时,涂层的致密度则随着喷涂距离的增加而降低;在高温氧化40h后,涂层表面没有发生明显变化。结论通过等离子喷涂制备的氧化锆涂层具有较好的致密度,孔隙率最低仅为3.24%;涂层具有良好的热稳定性,能够长时间在高温下稳定使用。     

支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响研究

支承刚度对自动变速器齿轮副的啮合质量有着重要影响,研究支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响具有重要意义。以某七挡双离合自动变速器的一挡斜齿轮副为研究对象,建立了2种不同支承刚度的齿轴系统刚柔耦合模型,分析了不同工况下支承刚度对斜齿轮副啮合特性的影响规律;通过FCL-250H齿轮精测试验台得到有/无磷酸锰转化涂层齿轮的齿形齿向参数,并将其代入有限元模型进行仿真分析;进行齿轮接触疲劳点蚀实验,对比齿面涂层处理前后齿轮的接触疲劳寿命,并从齿轮表面形貌、动力性能及跑合性能等角度进一步揭示了涂层的强化机理。研究结果表明：齿轴跨度增大,支承刚度减小,则齿轮单位长度所受最大载荷和啮合错位量对输入扭矩的变化更为敏感;有涂层齿轮跑合后更有利于啮合,其疲劳寿命得到提高。研究结果为汽车自动变速器齿轮传动系统的结构优化和齿轮疲劳寿命的提高提供了参考。     

双丝电弧喷涂Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层显微组织及性能

借助双丝电弧喷涂技术在316L不锈钢基体表面成功制备了高硬度、高强度的FeNi(WC)复合涂层,并对涂层显微组织结构及性能进行了分析研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层截面显微组织形貌,并用其配置的X射线能谱(EDS)对涂层不同区域进行能谱分析,确定涂层中元素组成及分布情况,通过X射线衍射仪(XRD)对涂层进行相组成分析,并使用ImageJ图像处理软件测定涂层的孔隙率,采用维氏显微硬度计分别测定了基体和涂层显微硬度。实验结果表明,双丝电弧喷涂技术所制备的FeNi(WC)复合涂层与基体结合良好,组织均匀致密,涂层中含有部分孔洞和裂纹,但对基体的整体性能影响不大。FeNi(WC)复合涂层中主要物相为Fe和Ni组成的金属固溶体化合物FeNi、Fe_3Ni_2和硬质相WC、W_2C。基体平均显微硬度为213 Hv_(0.1),涂层平均显微硬度高达714 Hv_(0.1),约为基体硬度的3～4倍。涂层EDS面扫描得出涂层中元素均匀混合分布,C和W均匀分布在Fe和Ni元素之间,O元素的存在是喷涂过程中氧化所致。FeNi(WC)复合涂层是由Fe、Ni、C和W等主要元素组成的粘结相和硬质相交叉分布形成的典型层状结构,粘结相中弥散分布的硬质相使得涂层的硬度及整体性能得到明显提高。     

高强钢冷喷涂铝锌复合涂层性能研究

采用冷喷涂技术在高强钢(300M)表面制备铝锌复合涂层作为抗腐蚀涂层.利用扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、显微硬度测试仪研究涂层的微观形貌结构及显微硬度;综合涂层中性盐雾加速实验及户外暴晒实验结果并与300M基材进行对比,对涂层的抗腐蚀性能开展全面评价;考核冷喷涂后对300M钢基材疲劳性能影响.结果表明:冷喷涂铝锌复合涂层结构致密,平均孔隙率为0.8％,显微硬度为59.8HV0.025,中性盐雾实验1000h时无腐蚀,即使涂层破损也可以达到770h,户外大气暴晒实验12个月后涂层表面无腐蚀发生,冷喷涂后对300M钢基材的疲劳性能没有影响.     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

热喷涂轨迹对涂层结构及性能影响的研究进展

热喷涂技术是表面工程中一门重要的学科,是重要的表面防护和强化技术之一。针对热喷涂轨迹对涂层结构及性能的影响,综述了热喷涂过程中喷枪移动路径、移动速度、倾斜角度以及喷涂距离等工艺参数对平面和曲面涂层厚度均匀性、孔隙率、应力分布、沉积效率等指标的作用;将基体分为平面和曲面两种类型,归纳了喷涂轨迹参数对涂层结构和性能的影响规律。最后,对热喷涂轨迹规划的未来研究重点做出了展望。     

等离子喷涂WC-12Co涂层的组织与性能

为了提高WC-12Co涂层的喷涂质量,采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层,探讨了不同工艺参数下涂层的组织与性能,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)研究涂层形貌和微观组织及涂层成分演变规律,采用显微硬度计测试涂层显微硬度。结果表明:涂层主要由WC和W2C以及少量的Co3W3C和Co6W6C相组成;涂层主要以机械结合方式为主,厚度大约在300μm,粘结层厚度约为60μm。该试验最优工艺参数为电流300 A,送粉率50 g/min,喷涂距离110 mm;优化后涂层硬度为1 169HV0.5 N,孔隙率为3.6%。     

电弧喷涂工艺参数对Zn-Al伪合金制模涂层性能的影响

为了提高电弧喷涂模具的复制精度和使用寿命,研究了喷涂工艺参数变化对电弧喷涂制模中Zn-Al伪合金金属壳的硬度和致密性的影响.试验采用Zn丝作阴极,Al丝作阳极进行电弧喷涂.在固定喷枪移动速度和喷涂角度为90°的条件下,分析得出,送丝速度和喷涂距离对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较小,而电弧电压和压缩空气压力对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较大,并通过正交分析法得出了电弧喷涂制备Zn-Al伪合金涂层的最佳工艺参数:电弧电压30 V,送丝速度5m/min,喷涂距离200mm,压缩空气压力0.5 MPa.最后分析了不同工艺参数下涂层的金相组织.     

氧燃比对爆炸喷涂碳化钨涂层结构和性能的影响

通过优化爆炸喷涂工艺制备硬度高、结构均匀致密的碳化钨涂层,用扫描电子显微镜(SEM)观察喷涂粉末的形貌、用显微硬度计测试涂层的维氏显微硬度、用光学显微镜、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)观察分析涂层的结构组成。结果表明:提高氧燃比,涂层的硬度和结合强度先增后降;孔隙率则先降后增。氧燃比较低,粒子飞行速率低和熔融不足是涂层致密性和力学性能下降的主要原因;氧燃比过高,粒子脱碳和黏结相在冷却过程中收缩不均匀是影响涂层结构和性能的决定因素。氧燃比为1.15时可有效减少涂层的氧化和脱碳,涂层的综合性能最优;截面维氏显微硬度HV0.3达到1178kg·mm~(-2)、孔隙率为0.86%,涂层与基材间的结合强度达到152MPa。     

钛-铝双丝超音速电弧喷涂层显微硬度特性研究

利用SAS-Ⅱ型超音速电弧喷涂设备、工业级钛、铝丝材在LY12铝合金基体上制备了钛铝复合涂层,并对其显微硬度进行了测定.根据均匀设计实验方案和二次多项式逐步回归分析,获得了实验范围内,显著水平为0.002、相关系数为0.98的钛铝超音速电弧喷涂涂层显微硬度与喷涂电压、喷涂电流和喷涂距离的关系式.进一步分析表明:当喷涂电流较小时,随喷涂电压的增大,涂层的硬度逐渐下降;当喷涂电流较大时,随电压的增大,涂层的硬度随之增大,而且喷涂电流越大,其硬度的上升速度越快.而喷涂距离对涂层显微硬度的影响呈弱线性递增的关系.     

反应等离子喷涂功率对Ti-C—N涂层性能的影响

Ti-C—Ni涂层的性能受反应等离子喷涂工艺参数的影响较大。采用反应等离子喷涂以不同的功率30．0,27．5,25．0kW在45钢表面制备了Ti—C—N涂层。对涂层进行了SEM,XRD,EDS,显微硬度分析和电化学行为分析。结果表明：不同功率制备的Ti—C—N涂层厚度约为150μm;随喷涂功率降低,涂层的硬度下降,喷涂功率为25．0kW时获得的涂层较为致密,在3．5％NaCl溶液中的阳极极化存在很宽电位范围的钝化区,电流密度维持在较低水平,耐腐蚀性最佳。     

剃齿啮合的接触特性分析及中凹误差形成机理研究EI北大核心CSCD

探索剃齿过程中接触特性对齿形中凹误差的影响规律,对研究中凹误差形成机理具有重要的理论和实际意义。基于弹塑性理论和齿面承载接触分析技术(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA),构建力学模型分析不同载荷条件下剃齿啮合接触特性,阐述了中凹误差形成机理。应用有限元法明确了不同载荷条件下的齿面接触应力及齿廓弹塑性变形区域的划分,并与剃齿试验相比较。结果表明:随着载荷的增加齿廓上塑性变形区域随非线性增大;齿根部位较之齿顶所受的应力和变形量更大,峰值出现在节圆附近的中部位置,该区域最易出现塑性变形,同时随着剃齿低周啮合,塑性变形量不断累积,齿形误差复映,最终会在齿廓上出现明显的中凹误差现象;有限元仿真的接触应力和弹塑性区域划分结果可靠,试验验证理论分析及研究结论正确。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层的性能研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层,结果表明,采用超音速火焰喷涂工艺成功制备了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层.涂层各个区域的组织均匀,孔隙率小,呈典型的层状分布;其孔隙率约为2.2%,具有很高的硬度,平均显微硬度为1065.0HV50.并且所获得的非晶合金涂层具有较高的热稳定性,在596.0℃以下使用,不会发生晶化过程.     

工艺参数对超音速电弧喷涂钛-铝涂层表面粗糙度的影响

利用SAS-Ⅱ型超音速电弧喷涂设备、工业级钛、铝丝材在LY12铝合金基体上制备了钛铝复合涂层,通过均匀设计方法实验研究了超音速电弧喷涂工艺参数对涂层表面粗糙度(Ra)的影响规律.结果表明:在一定的雾化条件下,随喷涂电压的增大,涂层的Ra逐渐增大,当电压增至32V时,Ra达到最高值,此后,随喷涂电压的继续增大,Ra逐渐下降;随喷涂距离的增大,涂层的Ra逐渐降低,当喷涂距离增至一定程度时,涂层的Ra降到最小值,随喷涂距离的继续增大,涂层的Ra又逐渐增大;随喷涂电流的增大,涂层的Ra呈线性增大的趋势.涂层Ra最小的超音速电弧喷涂工艺参数:喷涂电压为20V,喷涂电流为20A,喷涂距离为0.242m.     

剃齿啮合的接触特性分析及中凹误差形成机理研究

探索剃齿过程中接触特性对齿形中凹误差的影响规律,对研究中凹误差形成机理具有重要的理论和实际意义。基于弹塑性理论和齿面承载接触分析技术(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA),构建力学模型分析不同载荷条件下剃齿啮合接触特性,阐述了中凹误差形成机理。应用有限元法明确了不同载荷条件下的齿面接触应力及齿廓弹塑性变形区域的划分,并与剃齿试验相比较。结果表明:随着载荷的增加齿廓上塑性变形区域随非线性增大;齿根部位较之齿顶所受的应力和变形量更大,峰值出现在节圆附近的中部位置,该区域最易出现塑性变形,同时随着剃齿低周啮合,塑性变形量不断累积,齿形误差复映,最终会在齿廓上出现明显的中凹误差现象;有限元仿真的接触应力和弹塑性区域划分结果可靠,试验验证理论分析及研究结论正确。     

超音速火焰喷涂CoCrMoSi涂层的组织与性能

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在连铸结晶器(CrZrCu合金)表面喷涂CoCrMoSi合金涂层,通过金相显微镜、扫描电镜考察涂层的微观组织,并利用显微硬度计、磨损试验机等研究了涂层的耐磨性能.结果表明:利用HVOF技术制备的CoCrMoSi涂层均匀致密,边界氧化物含量较少,孔隙率为2.83%,涂层平均硬度为840 HV,是基体材料的4倍以上;加载150 N、磨损3 min后,未喷涂试样表面为黏着磨损,磨屑体积为256.594 mm3,摩擦系数为0.802 7;已喷涂试样表面为磨粒磨损,磨屑体积为1.607 mm3,摩擦系数为0.612 5;由此可见,CoCrMoSi合金涂层提高了基体硬度,降低了摩擦系数,显著地改善了CrZrCu基体的耐磨性能.     

等离子喷涂纳米ZrO_2-8%Y_2O_3涂层的结构及性能

热障涂层能提高工件的性能,延长其使用寿命,但目前对其厚度0.5 mm以上的研究报道不多.为此,以纳米ZrO2-8%(质量分数)Y2O3粉末(YSZ)为原料,用等离子体喷涂法制备了3种厚度(0.6,0.8,1.2 mm)的热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究.结果表明:纳米涂层主要由未熔粉末及周围的柱状晶、等轴晶组成,可观察到大量纳米晶,喷涂电流对组织结构的影响远大于喷涂距离;热障涂层结合强度随涂层厚度的增加而降低;涂层隔热性能随涂层厚度的增加而提高,温度越高优势越明显.