WC-17Co 粉末尺寸对粒子飞行状态与涂层性能的影响分析

目的 提高碳化钨涂层的性能.方法 运用Fluent软件进行超音速火焰喷涂焰流的仿真模拟,得出喷涂距离-焰流速度、喷涂距离-焰流温度曲线.采用粒子飞行监测仪对三组不同粒度(粒子平均直径分别为21.72、32.92、42.56 μm)WC-17Co粉末在超音速火焰喷涂过程中的飞行状态进行监测,并得出喷涂距离-速度、喷涂距离-温度曲线,揭示喷涂过程中焰流速度、温度对粒子速度和温度的影响.通过扫描电镜观察分析不同粒度WC-17Co粉末撞击镍718合金基体后的扁平化程度,测量不同粒度WC-17Co涂层的孔隙率,比较涂层致密度的差异,同时采用压痕法测量涂层的硬度.结果 WC-17Co粒子飞行速度和温度随喷涂距离的增加呈先增大后减小的趋势,且粒子飞行速度和温度随粉末粒径的增大而减小,根据粉末粒径的不同,其速度峰值在690～810 m/s之间变化,温度峰值在1890～2050℃之间变化.直径越小的粒子撞击基体后的扁平率越高,扁平率在1.94～2.35之间.WC-17Co涂层的孔隙率随粒子直径的增大而升高,涂层的硬度与孔隙率成反比,涂层努氏硬度在1072～1284HK之间.结论 超音速火焰喷涂过程中,碳化钨粉末的飞行速度和温度呈先增大后减小的趋势,且飞行速度和温度与粒子直径大小成反比.碳化钨涂层的致密度与硬度随粒子直径的增大而减小.     

喷涂工艺参数对硅灰石涂层结构的影响

采用等离子喷涂方法,在不同喷涂距离、主气流量和喷涂功率下制备硅灰石涂层.使用扫描电镜观察了涂层的微观形貌,研究了喷涂工艺参数对涂层结构的影响.结果表明,在较大主气流量下,随着喷涂距离增加,涂层粒子扁平化程度降低,涂层内孔隙逐渐增多;在较小主气流量下,涂层粒子扁平化程度随喷涂距离增加呈现先增加后减小的趋势.主气流量增加,涂层致密,粒子扁平充分.喷涂功率增加,粒子熔化好,涂层致密;但随喷涂功率进一步增加,涂层中出现较多的圆形孔隙.喷涂工艺参数对涂层结构的影响主要通过影响熔融粒子的温度和速度所致.     

喷距对低温超音速火焰喷涂钛涂层显微结构与性能的影响

目的分析喷距对钛涂层显微结构和性能的影响。方法采用低温超音速火焰喷涂工艺,在不同的喷距下制备钛涂层,分析钛涂层的显微组织、相结构及显微硬度,探讨涂层受喷距影响的机制。结果低温超音速火焰喷涂钛涂层的表面粗糙度较高,涂层的孔隙率随喷距的增加呈先减小、后增大的趋势,当喷距为150 mm时,涂层的孔隙率最小。钛涂层没有发生明显的氧化,粒子主要以固态形式沉积。结论当喷距为150 mm时,粒子在焰流中加热较为充分,同时具有较高的飞行速度,粒子的扁平化程度高,因此涂层具有较高的致密度。     

超音速等离子喷涂参数对粒子速度温度的影响

采用高效能超音速等离子喷涂系统,选用纯Al2O3粉末,研究了电功率、电流、电压、气体流量、送粉量对飞行粒子速度和温度的影响.研究结果表明:Al2O3粒子的温度、速度随功率的增大分别呈持续上升与先增大后下降的趋势;在相同功率时,电流对粒子速度、温度的影响大于电压的影响;加大主气流量,粒子速度和温度均先增大后减小;增大送粉量,粒子速度先增大后减小,而粒子温度则一直减小.最后结合涂层的形貌、孔隙率、显微硬度,优化出最佳的喷涂参数.     

喷距对低温超音速火焰喷涂钛涂层显微结构与性能的影响

目的分析喷距对钛涂层显微结构和性能的影响。方法采用低温超音速火焰喷涂工艺,在不同的喷距下制备钛涂层,分析钛涂层的显微组织、相结构及显微硬度,探讨涂层受喷距影响的机制。结果低温超音速火焰喷涂钛涂层的表面粗糙度较高,涂层的孔隙率随喷距的增加呈先减小、后增大的趋势,当喷距为150 mm时,涂层的孔隙率最小。钛涂层没有发生明显的氧化,粒子主要以固态形式沉积。结论当喷距为150 mm时,粒子在焰流中加热较为充分,同时具有较高的飞行速度,粒子的扁平化程度高,因此涂层具有较高的致密度。     

超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层的性能特点

超音速等离子喷涂由于喷射粒子的飞行速度(400～500m/s)相对于普通等离子喷涂(＜200m/s)有了大幅提高,所制备的WC-12Co涂层具有更高的显微硬度和结合强度.用SEM和XRD分析了两种不同等离子喷涂工艺获得的涂层的相结构和显微组织,结果表明超音速等离子喷涂WC-12Co涂层综合性能要优于普通等离子喷涂.     

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。     

等离子喷涂WC-Ni涂层的组织结构及力学性能

采用等离子喷涂技术在不同的喷涂工艺条件下制备WC-Ni涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征和观察涂层的相结构和显微组织,同时运用压痕法对涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性进行测试。结果表明,等离子喷涂工艺参数对涂层的组织结构和相结构有显著影响,等离子喷涂功率增加,粒子的熔化程度增加,适当的喷涂距离下沉积形成的涂层致密;等离子功率增加,喷涂过程中会产生WC粒子的失碳,相对于W_2C相,WC_(1-x)相的增加可以同时提高涂层的显微硬度和断裂韧性;与涂层的相组成相比,致密的组织结构对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的综合性能的提高更显著。     

等离子喷涂镍基涂层表面形貌的研究

采用HEPJ-100超音速等离子喷涂系统在Incoloy 800基体上制备Ni60A合金涂层。利用OLYMPUS MODEL GX41F金相显微镜对涂层形貌进行了观察,通过TUKON2500显微硬度计测量涂层和基体的显微硬度。结果表明:喷涂工艺参数对涂层的组织形貌和结合强度有很大影响,其主要影响因素包括喷涂功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离。通过试验获得最优的参数,喷涂功率35 k W,送粉速率25 g·min~(-1),主气流量100 L·min~(-1),喷涂距离100 mm。通过试验得到的涂层组织更致密,结合强度好,且涂层硬度明显优于基体。     

超音速等离子喷涂粒子飞行特性对纳米YSZ涂层性能的影响

采用超音速等离子喷涂(SAPS)制备不同工艺条件下的纳米结构涂层,用Spray Watch-2i在线测试等离子射流中熔融粒子飞行速度及表面温度,用扫描电镜及透射电镜表征微观结构,测量显微硬度、断裂韧性,用自制隔热试验平台测量隔热温度,研究飞行粒子熔化状态对纳米结构涂层组织及性能的影响。结果表明YSZ纳米涂层粒子温度速度分为三个区域:高温高速区(SAPS High T-V),中温中速区(SAPS Medium T-V),低温低速区(SAPS Low T-V)。纳米涂层未熔颗粒随熔融指数增加而减少,隔热温度随熔融指数增加而降低。涂层未熔颗粒和孔隙含量增加时,显微硬度降低;中温中速区域涂层断裂韧性最高,有良好的综合性能。三个区域的纳米涂层服役后未熔颗粒和孔隙率都有所降低,隔热温度也降低。     

超音速大气等离子喷涂TiB2−SiC涂层的制备与性能

将喷雾造粒制备的TiB2?SiC粉末进行真空煅烧,采用超音速大气等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层,研究喷涂功率和喷涂距离对TiB2?SiC涂层性能的影响,并对超音速等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层的工艺进行优化。结果表明:煅烧后的喷涂粉末粒径分布均匀,球形度良好,流动性增强。煅烧粉末制备的涂层结构致密、沉积效率高。当采用超音速等离子喷涂煅烧后的TiB2?SiC粉末、喷涂功率为95 kW、喷涂距离为150 mm时,制备的TiB2?SiC涂层综合性能最好:孔隙率为5.6%,显微硬度为3.57 GPa,结合强度为18.3 MPa,电阻率为10.8 mΩ·cm。     

Influence of Helium and Nitrogen Gases on the Properties of Cold Gas Dynamic Sprayed Pure Titanium Coatings

This study investigates the effect of propellant gas, helium, and nitrogen during cold spraying of titanium coatings. Coatings were characterized by SEM and were evaluated for their deposition efficiency (DE), microhardness, and porosity. In selected conditions, three particle velocities were investigated in which for each condition, the propelling gases?? temperature and pressure were attuned to attain similar particle velocities for each gas. Observations show that loosely bonded particles can be detached by high-pressure supersonic gas stream. Selected coatings were characterized by XPS to analyze the occurrence of oxidation and nitridation. Although generally accepted that coating characteristics can be affected by particle temperature, results show that for the same particle velocity, DE and coating density are also a function of substrate temperature. In addition, a thick and fully dense cold sprayed titanium coating was achieved with optimized spray parameters and nozzle using helium. The corresponding average particle velocity was 1173 m/s.     

Characterization of Cold Spray Titanium Supersonic Jet

Titanium is widely used in aerospace, highly corrosive environments, and implants due to unique properties such as high strength to weight ratio and excellent corrosion resistance. Cold gas dynamic spray (cold spray) technology, in contrast to current fabrication technologies, has provided the potential for titanium to be utilized in broader industrial applications and at lower cost. Particle velocity is the most important parameter in the cold spray process that leads to successful deposition of titanium at supersonic speeds. In this study, particle image velocimetry (PIV) is utilized to characterize supersonic flow field for a commercially pure (CP) titanium powder. The results represent experimentally determined velocity for titanium particles under supersonic conditions with respect to propellant gas, spray temperature, and stagnation pressure. The high velocity flow region outside of the cold spray nozzle was significantly extended using helium. An increase in stagnation temperature results in a high velocity region close to the axis of the cold spray nozzle. In contrast, an increase in pressure expands the high velocity regions in the cold spray plume. The PIV that is a whole-flow-field process is a practical characterization technique for optimization of parameters and validation of the future models for the cold spray process.     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2工艺的参数优化

采用四因素三水平正交试验,通过在线监测喷涂粒子的温度和速度,对电流、电压、喷涂距离和主气流量四个超音速等离子喷涂的主要参数进行优化设计.结果表明:四个因素对喷涂粒子温度的影响均较大,电压和主气流量对喷涂粒子速度的影响较大;优化的工艺参数为电压150 V、电流400A、喷涂距离85 cm、氩气流量4.2m3/h,采用该优...     

铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合涂层工艺参数优化的研究

目的 通过优化等离子喷涂工艺参数，提高铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合陶瓷涂层的结合强度和涂层表截面硬度。方法 用正交试验法，对影响喷涂涂层结合强度和硬度的4个关键喷涂参数进行优化，分别得到喷涂粘结底层Ni-5Al和工作表层Al2O3-3%TiO2的最佳优化参数。结果 通过正交试验确定影响Ni-5Al涂层综合指标的因素由主到次是喷涂电流、喷涂距离、辅气流量、主气流量，最优水平数为2、3、2、1；影响Al2O3-3%TiO2涂层综合指标的因素由主到次是喷距、辅气流量、电流、主气流量，最优水平数为2、3、2、1。Ni-5Al涂层的最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离120 mm，喷涂电流520 A，主气流量42 L/min，辅气流量7.5 L/min。Al2O3-3%TiO2复合涂层最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离90 mm，喷涂电流530 A，主气流量46 L/min，辅气流量7.8 L/min。最佳工艺下制备的Ni-5Al底层与基体的结合强度为25.2 MPa，Al2O3-3%TiO2复合涂层与Ni-5Al底层的结合强度为17.8 MPa，且其截面硬度在1000HV0.5以上。结论 对喷涂工艺参数进行优化可以得到质量高且稳定的Al2O3-3%TiO2复合喷涂涂层，与非最佳工艺参数喷涂涂层相比，各指标均有较大提高。     

Numerical Simulation of Temperature Field in Nanostructured Al2O3-13TiO2 Feedstock in Supersonic Plasma Spraying

Velocity and temperature of nanostructured Al2O3-13TiO2 feedstocks in supersonic plasma spraying was detected applying CCD thermal spray monitor.Based on the detect results,temperature field in the feedstock in spraying process was analyzed via finite element method.Result shows that the highest velocity of the flying particles exceed to 800m/s.With the increase of spraying distance,velocity decline parabolic.Surface temperature of the feedstock increase firstly and then decrease and the highest temperature exceed to 2600℃.Internal temperature of the feedstock is higher than the melting point when the distance reaches to 80mm.As the spraying distance increase,temperature gradient in the particle decreased gradually.     

新型大气长层流等离子体喷涂方法和研究进展

介绍了一种新型大气等离子喷涂方法,该方法采用特殊内通道结构的直流非转移电弧等离子发生器,可以直接在大气条件下获得长度100～1000 mm之间变化的等离子射流。在大气条件下,等离子射流的流动特性具有"长、直、准"的层流或类层流状态,工作时噪音小于80 dB。在工作参数范围内,等离子射流的长度在固定总气流量条件下可以随输出功率的增加而增长;射流的长度在固定输出功率的条件下随总气流量的增加而减小。当使用在大气等离子喷涂技术中时,会为飞行粉末颗粒带来超长的加热和加速过程。文中详细介绍了大气层流等离子喷涂技术的研究历史和研究现状,以及研究团队利用该新型技术制备的6种涂层的显微结构、颗粒的飞行和加热特点,并对比了目前其他大气等离子喷涂技术的结果。结果表明,文中介绍的方法在最低的输出功率和气流量条件下,为金属和陶瓷颗粒提供了超长的飞行和加热条件,表现为较低的颗粒飞行速度和超高的颗粒表面温度。可以在不同的射流长度或喷涂距离下,获得不同的颗粒熔化状态或涂层结构,并发现可以直接在大气条件下获得大规模气液共沉积的涂层。     

超音速等离子转移弧喷涂铝涂层的响应曲面法工艺优化

采用超音速等离子转移弧喷涂铝涂层,通过响应曲面法中的 Box-Behnken 中心组合试验设计了三因素三水平的工艺优化试验,建立了主气流量、工作电流和喷涂距离与涂层孔隙率之间的数学模型。 对最优工艺参数条件下制备的铝涂层,利用 SEM、XRD 对涂层的微观形貌和组织成分进行表征;利用 HMV-2000 型维氏硬度计和 MTS 809 万能拉伸试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试分析。 结果表明:随着主气流量增大、工作电流减小或者主气流量减小、 工作电流增大,孔隙率均呈减小趋势,得到的最优喷涂工艺为:主气流量:100 L/ min,工作电流:200 A,喷涂距离: 100 mm,丝与喷嘴的距离:10 mm,送丝速度:6 m/ min。 通过最优工艺制备的铝涂层,涂层致密,孔隙率为 2. 3%;涂层与基体的结合强度较高为 24. 4 MPa,显微硬度为 44. 5 HV_{0. 1} 。