Preparation and characterization of nanostructured Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-13wt.%TiO<Subscript>2</Subscript> ceramic coatings by plasma spraying

Nanostructured and conventional Al₂O₃-13wt.%TiO₂ ceramic coatings were prepared by plasma spraying with nanostructured agglomerated and conventional powders, respectively. The microstructure and microhardness of the coatings were investigated using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and microhardness measurement. Meanwhile, the friction and wear behaviors were analyzed and compared using a ball-on-disk tribometer. The results show that the conventional coating has lamellar stacking characteristic and has some pores. However, the nanostructured coating shows a bimodal microstructure, which is composed of both fully melted regions and partially melted regions. According to the microstructural difference, the partially melted regions can be divided into liquid-phase sintered regions (a three-dimensional net or skeleton-like structure: Al₂O₃-rich submicron particles embedded in the TiO₂-rich matrix) and solid-phase sintered regions (remained nanoparticles). The microstructural characteristics of the liquid-phase sintered region are formed due to the selective melting of TiO₂ nanoparticles during plasma spraying. On the other hand, the TiO₂ and Al₂O₃ nanoparticles of the solid-phase sintered regions are all unmelted during plasma spraying. Due to the existence of nanostructured microstructures, the nanostructured coating has a higher microhardness, a lower friction coefficient, and a better wear resistance than the conventional coating.     

高温空气燃烧炉内燃烧特性的数值研究

采用数值模拟法,研究了高温空气燃烧炉内不同空气预热温度、氧气浓度和燃气入口温度对火焰特性和NOx生成和排放的影响规律。研究表明,在提高空气预热温度、降低氧气浓度条件下,在较大范围内进行燃烧,火焰体积变大,炉内温度的峰值相应降低,温度分布更均匀,NOx的生成量大幅度降低。提高燃气入口温度,可抑制燃料和空气在主燃烧区的混合,使火焰内反应物的分布更加均匀,抑制了热力NO的生成,从而减少了NOx的排放量。     

表面处理对AZ91D电弧喷涂铝层性能的影响

分别采用表面腐蚀和表面喷砂对AZ91D进行表面处理,然后进行电弧喷涂工业纯铝,对比考察两种表面处理方法对涂层与基体的结合力和涂层的耐蚀性的影响.SEM分析表明,采用表面腐蚀方法处理的试样,其喷涂层锚固作用明显比表面喷砂试样强.拉伸和盐雾试验表明,采用表面腐蚀和表面喷砂处理的试样其涂层结合强度和腐蚀速率分别为:2.3750MPa、0.571×10-3g/(cm2·h)和1.7675MPa、1.057×10-3g/(cm2·h),表明在电弧喷涂工艺中,采用表面腐蚀处理方法明显优于表面喷砂.     

超音速火焰喷涂Ni/MoS_2涂层形成及拉伸破坏机理

采用喷雾造粒方法对镍包二硫化钼与纳米碳化硅粉末进行了造粒,并应用超音速火焰喷涂技术制备了镍包二硫化钼涂层、镍包二硫化钼与纳米碳化硅复合涂层.镍包二硫化钼粉末粒子涂层形成过程中,喷涂粒子嵌入软基体材料,形成弹坑,有利于涂层的形成过程,而撞击形成的破碎粒子间存在孔隙、气孔,削弱了涂层机械强度.不同的喷涂粉末粒子对涂层的拉伸结合强度有很大影响,镍包二硫化钼涂层结合强度为13.679MPa,镍包二硫化铜与纳米碳化硅复合涂层结合强度为29.748 MPa.实验结果表明,复合粉末涂层形成过程中,高硬度的纳米粒子碳化硅在喷涂过程中嵌入基体表面,同时撞击破碎的二硫化钼粒子间被纳米碳化硅粒子及金属镍所充填,减少了破碎的二硫化钼粒子间的气孔和孔隙,提高了涂层的拉伸结合强度.     

反应火焰喷涂TiC-Ni功能梯度涂层温度场和残余应力场数值模拟

详细介绍了利用自蔓延反应火焰喷涂技术在钢板表面制备TiC-Ni功能梯度涂层工艺.建立了计算TiC-Ni功能梯度涂层温度场及应力场的数学模型和反应喷涂涂层结构的物理模型.采用有限元分析软件分析了自蔓延反应喷涂层沉积过程中温度场及残余应力场的分布,深入分析了实验条件对涂层温度场的影响.同时,对沿涂层厚度方向残余应力变化规律进行了模拟,并通过模拟检验了利用该方法制备的功能梯度涂层的残余应力的连续性和缓和性,并对不同喷涂速度条件下涂层残余应力场进行了模拟与比较.结果表明,不同喷涂速度对残余应力场的分布影响不大.     

车轮踏面火焰表面淬火开裂原因初探

分析了车轮踏面产生裂纹的原因.结果表明:火焰表面淬火时加热不均匀,使得其组织交界处的拉应力和压应力并存,并交替出现,从而导致裂纹的产生.     

高速电弧喷涂铁基Cr3C2复合涂层组织及磨损特性的研究

采用高速电弧喷涂技术将自制的铁基Cr3C2型粉芯丝材制备成复合涂层,并对涂层的组织结构、力学性能及高温冲蚀磨损特性进行了研究.结果表明,该涂层组织致密,颗粒扁平细小,主要由α-Fe固溶体、(Fe,Cr)23C6、(Fe,Cr)7C3及少量FeCr2O4等氧化物相构成;涂层具有较高的结合强度和硬度、较低的孔隙率及优良的抗热震性能;铁基Cr3C2复合涂层的冲蚀磨损行为介于塑性与脆性冲蚀之间,其冲蚀机理以塑性冲蚀为主,在650℃高温环境下,涂层的抗冲蚀磨损性能高于20g钢,表现出良好的抗高温冲蚀抗力,能够解决循环流化床锅炉受热面的高温磨损问题.     

基于SLS原型的等离子喷涂模具制造工艺研究

探讨了基于SLS原型的等离子喷涂模具制造工艺,研究了从SLS原型、陶瓷过渡基模到等离子喷涂制模的工艺路线,喷涂材料涵盖从合金粉末、不锈钢粉末到陶瓷粉末,并对有关的主要工艺参数进行了适宜选择,适合于钢制模具的快速生产.     

基于IPC和PMAC的喷涂机器人控制软件体系结构的研究

以工业级计算机IPC与可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi Axis Controller)相结合的开放式运动控制方式作为六自由度喷涂机器人控制系统硬件平台,以Visual C# 2005.NET为软件开发平台,借鉴典型的控制系统层次结构ORC模式及模块化技术,结合软件工程技术,对六自由度喷涂机器人控制软件的体系结构和开发流程进行了深入的研究.     

乙烯/空气扩散火焰截面烟黑体积分数和温度分布的反投影重建

给出了基于图像双通道辐射能反投影值的火焰截面内烟黑体积分数和温度分布的重建模型,通过试验分析了乙烯/空气扩散火焰不同高度断面内温度和体积分数的分布特性.从数据结果可以看出,与温度相比,同一截面内烟黑体积分数的最大值更靠近火焰边缘,同时受温度和氧浓度影响,火焰中心乙烯气体在离开喷嘴后并没有立即参与燃烧反应,其完全着火燃烧点在火焰中部以上,而烟黑温度和体积分数截面平均的最大值也出现在这一位置.