超音速火焰喷涂制备钼基非晶纳米晶涂层的研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术，在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上成功的制备出了一种Mo基非晶纳米晶复合涂层。这种涂层组织均匀致密，孔隙率小，约为3．4％，呈典型的层状分布；涂层是由非晶和纳米晶组成，在非晶基体中均匀分布了纳米晶粒。根据衍射峰的半高宽，计算出Mo基涂层中的晶粒平均尺寸为25～70nm，与通过透射电镜的观察得到晶粒大小数20～70nm相符；涂层具有较高的硬度，平均显微硬度为859．0HV50；所获得的非晶纳米晶涂层具有较高的热稳定性，在1020．1℃以下使用，不会发生晶型转变。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶/纳米晶涂层的组织性能特征

采用超音速火焰喷涂设备制备了Fe基非晶／纳米晶涂层，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计等对涂层的微观形貌、结构特征及显微硬度进行了研究。涂层由变形带状粒子、未熔颗粒及少量孔隙组成，涂层致密。由于该方法的冷却速度高，涂层中形成了非晶，后续涂层的加热使部分非晶转变为纳米晶。涂层的显微硬度平均为1084HV0.2，明显高于基体；靠近涂层的基体表面产生了加工硬化。     

HVOF喷涂成形纳米晶FeAl厚涂层的结构和热稳定性

采用超音速火焰喷涂(HVOF)成形工艺喷涂球磨粉末，成功制备了纳米晶FeAl厚涂层(5mm)．分别利用SEM、图像分析、TEM以及Vickers硬度表征了该涂层的微观结构，并与用相同的喷涂参数和原料粉末制备的纳米晶薄涂层(300μm)进行了比较，研究了不同的喷涂条件对涂层的结构及其硬度的影响．同时，探讨了厚涂层的热稳定性．结果表明，由于涂层中较好地保留了未融粒子中的纳米晶，从而在600℃仍能保持原有的高硬度．     

超音速火焰喷涂NiCrC涂层的滑动摩擦磨损行为

采用空气助燃超音速火焰(HVAF)喷涂技术,分别以相同成分的气雾化合金粉体和低温球磨纳米晶合金粉体作为喂料,制备出高质量的耐磨耐蚀粗晶和纳米晶NiCrC合金涂层。利用SRV摩擦磨损试验机、表面形貌仪和扫描电镜等设备对两种涂层和45钢试样的滑动摩擦磨损行为进行了对比研究。结果表明:在载荷为10～30 N的无润滑剂常温滑动摩擦条件下,两种涂层具有较为接近的滑动摩擦系数,但纳米晶NiCrC涂层的抗磨损性能远优于常规粗晶涂层。三种测试材料都呈现出磨粒磨损和粘着磨损的特征,随着载荷的增加,磨损程度逐渐加剧,同时粘着磨损的特征更加突出。此外,两种涂层材料在磨损过程中都出现了颗粒部分或整体剥落的现象,加剧了涂层的磨损程度。     

超音速火焰喷涂FeCrSiBMn非晶/纳米晶涂层的长期腐蚀行为（英文）

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备FeCrSiBMn非晶纳米晶涂层,涂层厚度为700μm,孔隙率为0.65%。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究FeCrSiBMn涂层和对比样镀铬层在3.5%溶液中的长期腐蚀行为。结果表明,与镀铬层相比,FeCrSiBMn涂层具有较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度。FeCrSiBMn涂层的孔隙电阻(Rp)和电荷转移电阻(Rct)比镀铬层的高。此外,在Na Cl溶液中浸泡28 d后,FeCrSiBMn涂层表面仅观察到微小的孔隙。FeCrSiBMn涂层与镀铬层相比具有优异的耐腐蚀性能。这主要与FeCrSiBMn涂层致密的结构,较低的孔隙率及非晶相的存在有关。     

超音速火焰喷涂纳米结构涂层研究进展

超音速火焰(High Velocity Oxy -Fuel,简称HVOF)喷涂具有高速和相对较低的温度两个重要特征,能够获得比普通火焰喷涂或等离子喷涂(Plasma Spray,简称PS)结合强度更高的致密涂层.纳米材料具有独特的表面效应、体积效应及量子尺寸效应,其电学、力学、磁学、光学和热学等性能产生了惊人的变化.随着材料科学技术的深入发展, 在实际生产和生活中运用性能优良的纳米材料倍受人们关注,其中,采用热喷涂技术制备纳米结构涂层是构筑纳米结构材料的最具前途的方法之一.从目前国内外的情况来看,HVOF喷涂纳米结构涂层技术的研究取得了较大的进展.综合国内外文献,总结了HVOF喷涂制备纳米结构涂层的研究现状,着重阐述了热喷涂纳米涂层的基本过程和结合机理,指出了利用HVOF喷涂纳米结构涂层存在的问题,并对热喷涂纳米结构涂层的发展前景作了展望.     

超音速火焰喷涂（HVAF）Ni-WC合金涂层组织与显微硬度分析

0前言 20世纪90年代研制成功的超音速火焰喷涂（HVOF）技术是热喷涂领域一次革命性的进步,与等离子喷涂技术相比,HVOF可以大幅度提高热喷涂涂层的结合强度,并且同时减小甚至消除了涂层中的氧化物含量.     

热喷涂技术制备纳米涂层的研究现状

目前热喷涂技术在军事装备、交通运输、航空、机械等领域已经获得了广泛的应用,但由于传统热喷涂涂层在耐磨损与耐腐蚀性能方面存在着一些不足,导致传统涂层出现使用寿命较低等问题,热喷涂纳米涂层为更有效解决上述问题开辟了新途径。本文介绍了制备纳米涂层的各种超音速热喷涂技术及近来研究进展,并对超音速喷涂技术的发展前景做了展望。     

热处理工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe准晶涂层性能影响

目的 使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备Al-Cu-Fe准晶涂层,研究热处理温度对涂层中准晶相含量和性能的影响以及封孔处理对涂层耐蚀性的改善。方法 以304不锈钢为基体和真空雾化Al-Cu-Fe准晶粉末为热喷涂材料,采用超音速火焰喷涂方法制备准晶涂层,并进行550～700℃热处理。利用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析准晶粉末和涂层的衍射花样、微观形貌、成分和相结构。分别使用显微硬度仪和电化学工作站对比测量304不锈钢和准晶涂层的硬度和耐蚀性能。结果 粉末中二十面体准晶相(I相)为主相,并伴生准晶类似相(β相)。经过超音速火焰喷涂后,涂层中I相和β相的含量分别为78.7%和21.3%,相组成与原始粉末接近。550℃和600℃热处理1h后,涂层中β相消失,I相占比进一步上升,并伴随Al₂Cu(θ相)产生。随着热处理温度继续升高至650℃,β相开始重新析出;当热处理温度升至700℃,β相占比增至13.5%。热处理后准晶涂层的最高硬度为674HV,为304不锈钢硬度(182HV)的3.7倍。准晶涂层经过热处理和表面封孔后,其在3.5%NaC...     

爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层的组织及硬度研究

为了研究热喷涂工艺对爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层组织和硬度的影响规律，采用三种爆炸喷涂工艺参数在Q235A低碳钢基体上制备涂层，借助XRD、SEM和OM等技术手段对粉末和涂层的组织结构进行分析，并检测涂层横截面的孔隙率和显微硬度。结果表明，用于喷涂的A165Cu20Cr15准晶粉末中含有二十面体准晶相i-A165Cu24Cr11和极少量具有单斜结构的晶体相θ-Al13Cr2（即Al83Cu4Cr13）；而爆炸喷涂涂层中除i和θ两相外，生成了新相——体心立方结构的α-Al69Cu18Cr13（准晶i的晶体类似相）和Al2O3相。涂层呈典型层状结构，其它条件不变的情况下，涂层中各晶体相与准晶相i最强峰衍射强度的比值α／i、θ/i和Al2O3／i随爆炸喷涂工作气体流速的成比例提高而增加，同时涂层截面的孔隙率下降而显微硬度HV0.1升高。     

Fabrication of conventional and nanostructured NiCrC coatings via HVAF technique

The conventional and nanostructured NiCrC （with chemical composition of 80%NiCr-20%CrC） coatings with high quality were fabricated via high velocity air-fuel（HVAF） spraying technique. The microstructures of these coatings were characterized by means of metallographic microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffractometry. A Vickers microhardness tester was used to determine the mechanical properties of the as-sprayed coatings. The single-line approximation（SLA） method was employed to calculate the grain size and microstrain of as-sprayed nanostructured coating based on the XRD data. The results show that nanostructured NiCrC coating possesses a more uniform and denser microstructure, much higher microhardness and better fracture toughness than its conventional counterpart. Both TEM observation and calculation results based on XRD profile show that as-sprayed nanostructured NiCrC coating has a homogeneous nanocrystalline microstructure with an average grain size of 40 nm.     

硼含量对Ti-B-N纳米复合涂层显微结构与性能的影响

将硼加入Ti－N涂层,使用活化离子镀制备出了硼含量为（5～16）at％的Ti－B－N涂层,并着重研究了硼含量对Ti－B－N涂层结构与性能的影响。EPMA与AES分析表明,Ti－B－N涂层元素Ti、B、N在涂层内分布均匀,但在膜／基界面处有一界面扩散区。TEM显微分析表明,Ti－B－N涂层为致密微细的纳米晶多相复合结构,晶粒度不超过50nm。XRD与XPS综合分析表明,Ti－B－N涂层主要由面心立方TIN、简单正交TiB、立方BN与简单六方Ti－B－N相组成,且随着硼含量的增加,含硼相含量增加。Ti－B－N涂层的硬度、韧性与附着强度等力学性能比相应的Ti－N涂层要好得多,且其沉积温度更低。     

液氮球磨过程中钛粉的形貌和组织演变

采用液氮球磨技术制备出纳米晶钛粉。运用SEM、XRD和TEM研究了液氮球磨过程中钛粉的形貌和组织的演变。结果表明:钛粉颗粒在液氮球磨过程中以脆性开裂的方式细化,经8h液氮球磨后钛粉颗粒从球磨前的45μm减小到5μm左右,颗粒表面出现大量裂纹;采用液氮球磨方法制备纳米晶Ti粉仅需8h。     

低温球磨制备块体纳米晶7050铝合金的组织和性能研究

采用低温球磨、热等静压和挤压等工艺制备了块体纳米晶7050铝合金。分别利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对制备铝合金的微观组织和断口形貌进行了观察,并对该铝合金的化学成分、密度、硬度和拉伸性能进行了测定。结果表明,制备的块体纳米晶7050铝合金的平均晶粒尺寸为100~200 nm,密度为2.76 g/cm3,HV显微硬度为1184 MPa。抗拉强度和延伸率分别为412 MPa和5.2%。经时效处理后,材料的拉伸性能虽有所提高,但仍低于传统7050铝合金。分析认为,由于雾化参数和球磨参数的选取欠合理,导致了薄片状粉体的产生。而薄片状的形貌又使得粉体不能有效充填包套,最终得到的块体材料致密度低,内部缺陷较多。这些缺陷使得块体材料内部的晶粒(或颗粒)之间形成弱界面连接,降低了材料的拉伸性能。     

Thermal stability of nanostructured NiCrC coating prepared by HVAF spraying of cryomilled powders

Thermal stability of nanostructured NiCrC coating prepared by high velocity air-fuel (HVAF) spraying of cryomilled feedstock powders was investigated.Transmission electron microscopy (TEM),differential scanning calorimetry (DSC),and X-ray diffraction (XRD) were utilized for characteristic analysis.Recrystallization and normal grain growth occur when isothermal treatment is performed at 923 K (0.55 TM) for up to 100 h,and the average grain size increases from initial 41 nm for as-deposited state to around 100 nm for nearly equilibrium state.Isochronal treatment at 823 K and 1023 K was also conducted for comparison.Accordingly,for 0.49 to 0.61 T/TM,the time exponent n deduced from D1/n - D1/0/n = kt increases from 0.15 to 0.30.The observed high thermal stability is attributed primarily to a Zener pinning mechanism arising from the fine Cr2O3 dispersions and the solute drag effect as well.     

铁基非晶纳米晶涂层组织及耐冲蚀性能的研究

利用高速电弧喷涂技术制备FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等对涂层的组织结构进行表征,着重分析非晶纳米晶的形成机制,并对涂层的高温耐冲蚀性能进行研究.结果表明:涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;其结构致密,组织均匀,孔隙率低,为1.7%;非晶纳米晶涂层具有良好的耐高温冲蚀性能,攻角增加,涂层冲蚀率随之增加;冲蚀温度升高,涂层耐冲蚀性能也随着提高.     

激光退火工艺对化学沉积Ni-Mo-P镀层组织及硬度的影响

目的研究两种激光退火工艺(线光斑无搭接扫描、圆光斑搭接扫描)对非晶态结构的Ni-4.6Mo-12.4P镀层晶化组织特征及硬度的影响。方法在Q235钢基体上化学沉积Ni-Mo-P镀层,然后用两种激光工艺对其进行热处理。通过XRD测试并结合Jade软件定量分析镀层晶化程度、结晶相质量分数及其晶粒尺寸,利用SEM/EDS确定镀层的成分及表面形貌,采用纳米压痕技术对镀层进行硬度测试,最后对两种激光工艺进行对比。结果 Ni-Mo-P镀层在线光斑扫描速度低于12 mm/s、圆光斑扫描速度低于10 mm/s时,发生Ni_3P晶化反应,同时伴有Ni-Mo固溶体形成。Ni_3P相的晶粒尺寸大于Ni/Ni-Mo相尺寸,但扫描速度为6 mm/s时,Ni/Ni-Mo相尺寸大于Ni_3P相尺寸。扫描速度相同时,线光斑扫描镀层比圆光斑扫描镀层获得更高的晶化程度和Ni_3P质量分数,而线光斑扫描的Ni_3P相尺寸小于圆光斑扫描的尺寸。扫描速度为6~10 mm/s时,除扫描速度10 mm/s外,线光斑扫描镀层的硬度较高。结论能量密度高的线光斑无搭接扫描比能量密度低的圆光斑搭接扫描更有利于Ni_3P相的析出,而圆光斑搭接扫描易于Ni_3P相尺寸的长大。镀层的硬度主要受Ni_3P相的尺寸及其质量分数的影响。     

功率对激光熔敷Ni基WC涂层组织与硬度的影响

利用6kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计,研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明：WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后以块状、条状、粒状等形态存在;随着激光功率的增加,熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加,熔覆层平均硬度先增加后减小,当激光功率为2500W时能够获得最高硬度,可达基体硬度的5倍左右。     

热处理对NiCrWB-WC复合涂层组织和性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术(HVAF)在铜基体上制备了镍基-碳化钨复合涂层,用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、MM-200型磨损试验机等分析研究了热处理前后涂层的组织结构变化、结合强度、硬度、耐磨性等性能.结果表明,随着热处理温度的提高,涂层中出现新的相组成,涂层与铜基体之间的结合由机械结合转变为冶金结合,涂层硬度和耐磨性有所增加,但两者无明显的线性关系.