等离子喷涂W-TiC涂层的组织和性能研究

分别采用普通大气等离子喷涂和超音速大气等离子喷涂技术在低活化钢表面制备了添加1.5%TiC(质量分数)的钨基涂层。研究了涂层的组织和密度、氧含量、孔隙率和热导率等物理性能。结果表明,用两种工艺制备的涂层中,TiC主要分布于钨片层之间和未熔钨颗粒周围,对片层和颗粒起连接作用;与采用普通大气等离子喷涂制备的涂层相比,超音速大气等离子喷涂的W-TiC涂层的组织更加致密,氧含量降低了0.1%,孔隙率下降近一半,热导率提高至119.6 W/(mK)。     

高韧性过渡层对大气等离子喷涂热障涂层性能的影响EI北大核心CSCD

高温服役环境下,大气等离子喷涂(APS)制备的纳米结构热障涂层受热应力作用,黏结层/陶瓷层界面附近的陶瓷层内部易形成横向裂纹而导致热障涂层失效。利用常规大气等离子喷涂和超音速等离子喷涂(SAPS)制备8YSZ高韧性过渡层。结果表明,采用APS和SAPS制备的高韧性过渡层提高了扁平化粒子间结合状态和涂层致密度,相比常规结构8YSZ涂层的断裂韧性分别提高约46%和84%,高韧性过渡层均提高了复合结构热障涂层结合强度、抗热震性能和燃气热冲击寿命,SAPS制备的高韧性过渡层厚度为30~50μm时复合结构热障涂层抗热震性能最优,当高韧性过渡层厚度为10~30μm时,相比常规结构热障涂层燃气热冲击寿命提高120%。在温度梯度作用下,热障涂层最终失效由陶瓷层逐层剥落转变为靠近陶瓷层/黏结层界面处剥落。通过高韧性过渡层设计,兼顾热障涂层的隔热性能的同时,提高了热障涂层的结合强度和寿命。     

等离子喷涂梯度热障涂层的工艺优化

用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺的4个主要参数(喷涂距离、送粉量、主气(N2)流量、喷涂电流)对梯度热障涂层的过渡层孔隙率的影响,确定了最优工艺参数,并对工艺优化后涂层的显微组织和结合强度进行研究。结果表明:在这4个工艺因素中,送粉量、喷涂距离对过渡层的孔隙率影响较大;在梯度热障涂层中,由基体到涂层表面,形成一种无宏观结合界面的成分连续变化的组织结构;工艺优化能显著提高涂层的性能,优化工艺后喷涂的梯度热障涂层结合强度达到50 MPa。     

铝基厚梯度热障涂层制备工艺及性能研究

采用单一等离子喷涂法和超音速火焰喷涂与等离子喷涂复合喷涂法在铝质LY12基体上制蔷了总厚度分别为0.6mm、10mm和2．0mm的梯度热障涂层，并对基体界面处的涂层显微结构特征进行了金相组织和扫描电镜(SEM)观察，试验结果表明，采用复合喷涂法制备的2mm厚梯度热障涂层其抗拉强度得到显著提高．达到36MPa．其主要原因是采甩JP5000喷涂粘结底层很好的改善了铝基体与游层之间的界面结合强度。基体界面结合强度高低与两者的紧密接触程度有关。     

不同工艺参数下超音速等离子喷涂层界面结合行为及其分形特性∗

随着研究不断深入，分形几何可以用来描述涂层的表面形貌和复杂性，分形维数可实现形貌结构的定性描述向定量表征转变。为研究超音速等离子喷涂层界面结合行为与其分形维数之间的关系，采用对比试验研究喷涂距离、喷涂电流等工艺参数对涂层结合界面形貌和结合强度的影响，并引入分形理论对界面结合行为进行定量表征，进而探究结合界面形貌、结合强度、分形维数三者的对应关系。结果表明：相比于喷涂电流，喷涂距离对分形维数的影响更为显著。当喷涂距离为 80 mm 和 100 mm 时，随着喷涂电流从 400 A 增大到 500 A，分形维数呈先减小后增大趋势，最小为 1.115 0；当喷涂距离为 120 mm 时，粒子在等离子焰流中的飞行时间增长，随电流增大，涂层界面分形维数则先增大后减小。界面分形维数与涂层结合强度之间存在着正相关的对应关系。当分形维数在一定范围内呈增大趋势时，涂层 / 基体结合界面处孔隙减少、结合强度增大。 因此，涂层 / 基体结合行为的分形特性研究对评价涂层质量具有重要意义。     

铜基体上等离子体喷涂钨涂层性能研究

介绍了铜基体上等离子喷涂1 mm钨涂层核聚变试验装置壁材料的制备,并对真空和大气等离子体喷涂钨涂层性能进行了比较研究,内容主要包括微观形貌、气孔率、杂质含量、结合强度和热负荷性能.结果表明,气孔率和氧杂质含量差异是大气和真空等离子体喷涂钨涂层热负荷性能差异的主要原因.     

钨/铜第一壁复合材料界面行为研究

通过等离子喷涂技术在铜合金基体上制备具有不同适配层的钨涂层第一壁复合材料,并对其界面行为进行研究.结果表明,Wu/Cu、NiCrAl和Ti适配层均能明显降低W/Cu界面热应力,但其界面仍是第一壁复合材料最可能失效的位置;W/Cu适配层能有效提高此复合材料界面的结合强度,增幅高达30%.     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

测定膜基界面结合能的努氏印痕能量法

研究了涂层与基体界面结合能的测定方法，用理论和实验技术分析了努氏界面印痕法加载过程中，膜基试样吸收外加能量而转化为塑性变形能的行为、以及表面形状改变能和涂层界面断裂表面能，建立了努氏界面印痕能量法。对铁基Ni/Fe、镍基Cu/Ni低压等离子喷涂涂层进行界面结合强度的研究和分析得到涂层界面的断裂表面能。铁基纯镍Ni/Fe涂层界面的断裂表面能比镍基铜Cu/Ni涂层的高。界面微观分析表明：镍基铜Cu/Ni涂层材料疏松，膜基界面存在较多裂纹，涂层和基体中观察不到元素扩散层。Ni/Fe涂层界面结合致密，约有2μm的元素扩散层，微观分析现象与界面结合能的测定结果吻合。     

体育器械用AZ31镁合金表面等离子喷涂涂层的组织与性能研究

对体育器械用AZ31镁合金进行等离子喷涂表面处理,对比分析了不同喷涂电流下涂层界面的微观组织和界面结合强度。结果表明,喷涂电流为500 A时,涂层与基体的结合最为致密、均匀,涂层与基体的结合强度最大。     

不锈钢表面冷喷涂铜涂层组织和性能研究

采用冷喷涂技术在不锈钢表面喷涂纯铜涂层;涂层的断面形貌和硬度分别通过光学金相显微镜观察和显微硬度计测试,同时研究了涂层的结合机理.结果表明,粉末在沉积过程中存在低速粒子,部分低速粒子沿原路径反弹后影响其他粒子的沉积;纯铜涂层与基体的结合为机械结合;涂层内部兼有部分冶金结合;涂层的硬度分布较均匀,且高于纯铜的硬度.     

钨涂层面对等离子体材料损伤演变行为研究

利用等离子体喷涂技术制备了钨涂层面对等离子体材料,并对涂层基本性能进行了表征,主要包括气孔率,相对密度,结合强度,热导率,硬度分布,进而研究主动水冷钨涂层在热负荷服役条件下损伤演变行为。研究发现,直接水冷钨涂层内部层与层之间的开裂、分层是涂层失效的原因,损伤演变过程为柱状晶体再结晶并长大、层间微裂纹出现、裂纹扩展和气孔出现、最后材料分层、失效。间接水冷钨材料的热负荷性能受到很大限制,且疲劳性能降低,失效形式是涂层开裂或脱落,甚至铜基体整体熔化。     

Substrate Effect on Microstructure and Performance of LTHVOF Sprayed Copper Coatings

The performance of copper coatings fabricated on three substrates by LTHVOF spraying process was researched.XRD shows that substrate material has little effect on phase composition of coatings,and there is no oxide in the three coatings almost.These coatings are dense,and demonstrate little difference on the microstructure of the inner part of the coatings.However,microstructure of bonding area between coating and substrate shows big difference,copper coatings bonds compacter on soft substrate aluminum than hard substrate steel.Bonding strength of coatings sprayed on the soft substrate is higher than that on the hard substrate.Microstructure analysis of fracture surface shows that strong mechanical alloying phenomena when copper particles deposited on aluminum substrate.The average bonding strength of copper coatings on 1Cr18Ni9Ti,45#steel and LY12 is relatively 18.83,17.49 and 32.14 MPa.Substrates have strong effect on microstructure and bonding strength,but little on phase composition...     

粉末粒径对低压等离子喷涂厚W涂层的影响

采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,用2种不同粒径的粉末,在铜基体上制备了厚度为0.7 mm以上的W涂层.通过扫描电镜(SEM)研究了涂层的微观形貌,并对粉末对W涂层的显微结构、结合强度、氧含量及热导率的影响进行了探讨.结果表明:细小粒径W粉所制备的W涂层孔隙率较低,但涂层存在明显的分层;粗粉所制备的W涂层结构均匀,涂层的内聚力与热导率分别达到了38 MPa和98.06 W/m·k,远高于细W粉涂层的23 MPa和75.36W/m·k.细W粉涂层较低的性能和其严重的分层有关.     

Characterisation of tungsten coatings by pulsed current plating from molten salt in air atmosphere

Pure and compact tungsten coatings with high (200)-orientation were successfully electrodeposited from Na₂WO₄–WO₃ binary oxide molten salt by direct and pulse current techniques on copper based alloy substrate in air atmosphere at 1173 K. The tungsten coatings and copper alloy substrates combined well with no obvious voids and cracks. In addition, the influence of pulse plating on the microstructure, crystal structure and Vickers microhardness of coatings, adhesive strength between coatings and substrates as well as the current efficiency was investigated. It was also observed that applied pulse current led to tungsten coatings with better mechanical properties than those obtained by direct current plating. In addition, a tungsten coating of 500 μm which had lower oxygen content and higher adhesive strength than the coating obtained by the plasma spray method was obtained.     

Effect of Substrate Temperature on Cold-Gas-Sprayed Coatings on Ceramic Substrates

This study focuses on cold-gas-sprayed deposition of metallic coatings onto ceramic substrates for application in power electronics. In order to achieve the required surface activation for bonding, the substrate is heated during spraying. The effects of substrate temperature on bond strength and coating properties are investigated for cold-gas-sprayed coatings of copper and aluminum on Al₂O₃. It is found that the adhesion strengths of the cold-gas-sprayed coatings and that of the single-impacting particles increase with the increasing temperature and roughness of the substrate. Coatings sprayed on heated substrates show relatively low compressive stresses and low hardness, while their electrical conductivity reaches high values of over 90% IACS. Overall, a higher substrate temperature is found to improve the coating properties significantly.     

CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr及NiAl/Cr3C2-NiCr涂层的结合性能

在CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层、NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层.测试涂层与基体间的结合强度及涂层的热震性能,结合SEM,EDS和XRD等分析涂层物相变化,探讨涂层的结合机理.结果表明,涂层的结合强度均较高;Ni-Al发生放热反应,生成Al4Ni3,Al3Ni2,AlNi3,剩余的铝与铜反应生成Cu3Al2,CuAl2,CuAl,局部区域形成微冶金结合;二种涂层均以机械锚合为主,在参数适合且基体相同的情况下,涂层结合强度取决于涂层材料的力学性能;相同试验条件下,NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层的热震性能优于Cr3C2-NiCr涂层.     

TC4合金表面Cu/石墨复合镀层的摩擦磨损行为

采用无氰电镀工艺在TC4合金表面制备了Cu/石墨复合镀层，研究了镀层的组织结构和摩擦磨损行为。结果表明，采用无氰电镀方法能够在TC4合金表面制备出组织致密且与基体结合紧密的Cu/石墨复合镀层，但增加镀层中石墨的含量会降低镀层与基体合金的结合强度，并导致硬度小幅下降。摩擦磨损实验结果表明，Cu/石墨复合镀层具有优良的摩擦磨损防护性能，归因于石墨有效降低了镀层的摩擦系数和磨损率；对镀层磨损形貌、磨损产物和摩擦系数的综合分析结果表明，纯铜镀层的摩擦磨损机制主要为犁削磨损、黏着磨损和剥层磨损，Cu/石墨复合镀层的磨损机制为轻微的削层磨损和疲劳磨损。     

纯铜表面热化学反应陶瓷涂层耐磨性研究

在工业纯铜表面分别用料浆法和热化学反应法制备陶瓷涂层,陶瓷涂层骨料为Al_2O_3、TiO_2和ZnO,粘接剂为钠水玻璃.研究了该涂层与基体的结合强度、涂层的抗热震性能、耐磨性,用SEM观察了涂层表面和截面的形貌.用X射线衍射法分析了涂层的相组成.结果表明,热化学反应法制备的陶瓷涂层热同化后,涂层内有NiAl_2O_4、Al_2SiO_5,新相.且这新相增加了涂层与基体的结合强度.热化学反应法制备的陶瓷涂层磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别是基体的11.26倍和7.97倍.