等离子喷涂纳米氧化锆涂层摩擦性能研究

利用大气等离子喷涂技术,在不锈钢基体上用不同颗粒尺寸的纳米粉末制备了两种纳米氧化锆涂层S1(平均粒度较小颗粒的喷雾造粒粉末所得)和B1(平均粒度较大颗粒的喷雾造粒粉末所得).运用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱和金相技术等分析手段对喷涂用的粉末原料和涂层的显微结构、物相组成进行了观察与确定;利用环-块摩擦试验在干摩擦条件下对涂层的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明,两种氧化锆涂层的摩擦系数均随载荷增大而减小.在较低载荷(100 N)条件下,S1涂层与不锈钢的摩擦系数低于B1涂层与不锈钢的摩擦系数;而在较高(400 N)载荷下,两种氧化锆涂层的摩擦系数开始趋于一致.其原因在于:较低的载荷下两种涂层与不锈钢摩擦副的摩擦磨损机制不同,S1涂层的磨损属于粘着磨损,B1涂层的磨损属于磨粒磨损;而在较高载荷下,两种涂层的磨损机制趋于一致,均为粘着磨损.     

等离子喷涂制备纳米结构涂层研究进展

等离子喷涂制备的纳米结构涂层在耐热、耐磨、耐蚀、生物相容性等方面比传统微米级涂层具有更优良的性能,从而在军事以及民用工业等领域得到了广泛应用。本文介绍了纳米结构喂料的制备方法,评述了等离子喷涂制备纳米涂层的研究进展,并对等离子喷涂纳米结构涂层的研究和发展进行展望。     

大气等离子喷涂氧化锆热障涂层研究进展

简要概述了大气等离子喷涂技术、等离子喷涂热障涂层选用氧化锆材料的原因及其具有的优异性能,同时也介绍了等离子喷涂制备热障涂层的国内外研究现状并指出了未来的发展方向.     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层的热震失效机理研究

采用合理的喷涂工艺参数制备了纳米氧化锆涂层并在1100度下测试了其热震性能,利用XRD,SEM和TEM对涂层的结构及表面形貌进行了分析。实验结果显示孔隙或早期存在的微裂纹附近的纳米颗粒在热震实验过程中会长大。通过对结构分析,我们提出了在循环应力作用下纳米涂层的失效机理。即随着纳米结构涂层中的大多数或者全部的纳米颗粒长大后,纳米结构随之变为准微米结构,其热震失效模式将类似于传统微米涂层的失效方式—裂纹形成,扩展直至最后涂层剥落。     

等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究

从纳米喂料的制备、纳米陶瓷涂层的制备及其结构和特性三方面评述了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究的进展,探讨了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究中存在的主要问题,并展望了等离子喷涂纳米陶瓷涂层的发展前景。     

等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的显微结构研究

以自制的纳米FeS-SiC复合粉末为原料，采用等离子喷涂技术制备了纳米结构FeS-SiC复合涂层。纳米粉末及涂层的形貌、成分、结构和物相组成分别由SEM，EDS，XRD表征。实验结果表明，纳米FeS-SiC复合粉末经造粒后的颗粒尺寸分布在20-80μm，流动性好，适于等离子喷涂。等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的晶粒呈现两种尺寸分布，一种是30．80nm的小晶粒，另一种是100-200nm的大晶粒。涂层的物相主要由FeS和SiC组成，还含有少量的Fe1-xS和氧化物。涂层的气孔率大约为19％。     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层组织结构研究

采用三因素三水平正交实验设计法针对喷涂电流、主气(Ar)流量和次气(He)流量三个重要工艺参数安排实验方案,采用大气等离子喷涂方法制备纳米氧化锆涂层试样,通过扫描电镜观察并分析了喷涂工艺对涂层组织结构的影响,结果表明,涂层组织结构主要由两部分组成,即常规柱状组织和纳米状等轴组织,且等轴组织处于柱状组织的包围之中;随喷涂工艺不同,两部分组织含量存在明显差别.对于热障涂层而言,等轴组织对提高涂层隔热能力有利.     

等离子喷涂氧化锆涂层及激光重熔涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂制备了常规氧化锆涂层和纳米氧化锆涂层,并对制备的纳米氧化锆涂层进行了激光重熔处理,系统地研究了3种氧化锆涂层(常规、纳米和激光重熔涂层)在常温和高温下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米氧化锆涂层耐磨性能明显优于常规氧化锆涂层,而激光重熔处理后的纳米氧化锆涂层在常温和高温下,都表现出最低的摩擦系数和最好的耐磨性能.这3种涂层的表面粗糙程度、涂层孔隙率和裂纹状况明显不同,从而表现出不同的摩擦磨损特性;说明纳米粉末等离子喷涂结合激光重熔技术是提高氧化锆涂层性能的有效方法.     

等离子喷涂纳米热障涂层热震性能

采用等离子喷涂工艺制备常规和纳米结构ZrO2-7%Y2O3热障涂层,比较两种涂层在850℃下的热震性能,并探讨其热震失效机理。结果表明,不管是首次出现宏观裂纹(局部剥落)还是达到热震失效,纳米结构热障涂层的热震次数都明显高于相应的常规涂层。相对于常规涂层,纳米结构涂层有较好的抗热震性能。等离子喷涂常规热障涂层的热震失效形式为大面积整体剥落,而纳米结构热障涂层热震失效形式为边角局部剥落。     

微束等离子喷涂氧化锆增韧羟基磷灰石复合涂层

采用微束等离子喷涂方法,在Ti-6Al-4V基体上制备了羟基磷灰石 氧化锆(70HA-30ZrO2,质量分数,%)复合涂层.将复合涂层置于模拟体液中分别浸泡了3,7,14,28 d并观察表面磷灰石的生长情况以评价涂层生物活性.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析技术对涂层浸泡前后的表面形貌和相组成进行了研究.结果表明,涂层中ZrO2主要以立方相存在;喷涂过程中羟基磷灰石(HA)出现了一定的分解,产生大量的α-Ca3(PO4)2杂质相.HA涂层熔化效果很好,但涂层中有未熔化的ZrO2颗粒.涂层在模拟体液中浸泡28 d后表面可以形成磷灰石,说明涂层具有很好的生物活性.     

等离子喷涂纳米结构YSZ涂层的结构与性能

利用大气等离子喷涂技术在300、400和500 A电流下分别制备具有不同纳米结构及含量的涂层,于1 300℃高温下分别保温20 h与50 h后,采用场发射扫描电镜,X射线衍射技术及努氏压痕法研究涂层中纳米结构的变化。在1 000℃下进行热震性能测试,观察涂层结构对抗热震性能的影响。结果表明,300、400和500A电流下涂层的平均晶粒尺寸分别为62、98和104 nm,而300 A电流下涂层具有非常高的孔隙率,约44.8%±8%。高温加热后纳米结构涂层出现烧结收缩,涂层孔隙率降低,弹性模量增加。涂层初始纳米区域颗粒尺寸越低与完全熔化区域烧结速度差异越大越有利于涂层的抗烧结性。当涂层中含有较多纳米区域时涂层抗热裂纹扩展能力有所提高,但是较高的孔隙率加速了涂层与粘结层界面的失效,此时通过降低粉体熔化程度提高纳米区域含量对热障涂层的寿命有负面作用。     

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的研究

借助扫描电镜和能谱分析,观测了等离子喷涂Al2O3-13%TiO2 ZrO2 CeO2纳米复合陶瓷涂层的显微组织和微区成分;通过硬度检测和相分析,研究了250℃和500℃低温退火对涂层硬度、晶粒度、断裂韧性以及相组成的影响.结果表明,纳米涂层呈层状结构,空隙率较低,且具有较高的硬度和结合强度;上述低温退火虽降低了纳米陶瓷涂层的显微硬度,但使其断裂韧性明显提高,而且对涂层的相组成和晶粒度影响不大.     

纳米氧化锆涂层的制备、显微结构及抗热震性能研究

利用大气等离子喷涂技术在不锈钢基体上制备了纳米氧化锆涂层.运用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱和金相技术等分析手段对涂层的显微结构、物相组成进行了观察与分析;利用热冲击试验测试涂层的抗热震寿命.结果表明,纳米氧化锆经喷雾造粒后的颗粒粒径主要分布在15～70 μm之间,流动性好,适合等离子喷涂,粉末和涂层的物相均由四方氧化锆组成;在喷涂过程中,喷涂工艺参数(氩气流量)有规律的地影响着涂层的显微结构,进而影响涂层的抗热震性能.     

火焰喷涂和等离子喷涂FeCrBSi涂层及其防滑和耐磨性能研究

目的采用大气等离子喷涂(APS)和火焰喷涂(FS)在304不锈钢基体上制备FeCrBSi涂层,并对比研究两种工艺制备涂层的防滑和耐磨性能。方法通过光学显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的显微形貌和结构进行分析,通过维氏硬度计测试涂层的显微硬度。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜,测量涂层在干摩擦条件下的摩擦系数和磨损量。结果两种喷涂方法制备的涂层多孔,在喷涂过程中极少发生氧化。与火焰喷涂涂层(749HV0.1)相比,大气等离子喷涂涂层(837HV0.1)具有更高的维氏硬度值。在摩擦试验中,火焰喷涂涂层的磨损率为(38.63±2.37)×10~(-6)m~3/(N·m),而大气等离子喷涂涂层的磨损率为(9.5±0.49)×10~(-6)m~3/(N·m),但两种涂层的摩擦系数区别较小,在频率2 Hz、载荷10 N的条件下的摩擦系数为0.6~0.7。结论两种涂层的磨损机制均为疲劳磨损,喷涂态FeCrBSi涂层具有较好的防滑耐磨性能,且大气等离子喷涂涂层性能优于火焰喷涂涂层。     

不同结构等离子喷涂热障涂层的性能研究

通过等离子喷涂,制备了常规层状结构、垂直裂纹结构的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)和铈酸镧(LCO)热障涂层,分析了涂层的微观形貌及性能。结果表明:对于YSZ涂层,垂直裂纹结构的结合强度是层状结构的1.8倍;LCO涂层的微观结构对喷涂工艺比较敏感,适当降低喷涂功率有助于提高扁平化粒子间的结合,缓解涂层中横向裂纹的产生,促进垂直裂纹形成;与层状结构的LCO/YSZ双层涂层相比,垂直裂纹结构的LCO/YSZ双层涂层的结合强度和抗热震性能未明显提高。     

等离子喷涂氧化铝碳纤维复合涂层的结构及耐磨性能

采用机械球磨方法制备了短线碳纤维,并与氧化铝粉末充分混合,利用等离子喷涂工艺制备了碳纤维质量分数为4%的复合涂层。利用场发射扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射、拉伸试验、摩擦磨损试验等对复合涂层的结构和性能进行了表征和测试分析。结果表明,碳纤维在等离子喷涂过程中较好地保持了原有结构和形貌,主要存在于氧化铝扁平粒子界面,碳纤维的加入使氧化铝涂层与基体之间的结合强度增加了38%,复合涂层耐磨性能比纯氧化铝涂层提高了64%,摩擦因数降低了50%。涂层耐磨性能的改善主要归功于参与磨损的碳纤维本身优异的润滑性能及其对氧化铝扁平粒子界面的结合作用,该复合涂层在低载荷摩擦磨损环境中具有潜在的应用价值。     

Microstructure and Creep Behavior of Plasma-Sprayed Yttria Stabilized Zirconia Thermal Barrier Coatings

The purpose of this study was to determine the creep/sintering characteristics of thermally sprayed zirconia coatings and attempt to understand the influence of microstructure on the creep resistance of deposits. The major modification, compared with more typical practice, was employment of a new powder feedstock with agglomerated sub-micron size particles (Nanox), which is compared to one of the best commercially available powders (HOSP). Thick plasma-sprayed coatings were prepared and their physical and mechanical properties were characterized. Creep/sintering experiments were then conducted to investigate the response of the materials when exposed to high temperatures under load. The results showed that it could be possible to correlate the splat thickness to the creep behavior of the coatings.     

等离子喷涂Al2O3-13％TiO2涂层微观组织形貌分析

采用微米粉末和纳米粉末,分别在45钢表面等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和孔隙率,分析了涂层的显微组织。结果表明;微米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构;纳米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层中有大量的未熔和半熔化粒子,粒子间结合紧密,涂层孔隙率小。