细长管内壁涂层技术进展及应用现状

内壁涂层技术是一种可以降低管内内容物对管壁损伤的有效方法,能有效的提升细管零件的使用寿命和服役安全性.近年来,在细长管内壁涂层制备技术也受到越来越多的关注,并在制备技术和应用方面均取得了重要的进展.系统介绍了目前国内外应用于内壁涂层制备技术的发展历史及其分类,重点对热浸镀、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积技术在细管内壁涂层制备的成膜机理进行了详细的论述.基于细管内壁涂层技术的发展和应用状况,从理论研究、使用环境、技术工程化应用等方面,总结了现有研究和应用中的成果及存在的问题.重点从涂层材料体系、基体特性、厚度均匀性控制以及界面结合特征几个方面分别对上述技术的潜在应用前景进行了分析和展望.     

激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

低含量碳化钨对激光熔覆镍基复合涂层性能影响

为研究相对较低含量(质量分数≤15%)碳化钨镍基合金涂层中碳化钨对涂层性能的影响,采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体上制备了不同碳化钨含量镍基碳化钨复合涂层,表征其组织形貌,同时对比分析不同碳化钨含量复合涂层的硬度、耐磨性。结果表明,涂层熔道顶部搭接处存在明显的分界线,分界线上侧为细小等轴晶,下侧为粗大的柱状晶;碳化钨颗粒周围微熔形成析出物,同时在熔池底部有聚集趋势,且随碳化钨含量增大聚集趋势增大;镍基复合涂层硬度和耐磨性随添加碳化钨含量增大而提升,15%质量分数碳化钨复合涂层相较于纯镍熔覆涂层硬度提高约12.88%,摩擦因数降低约19.62%,磨痕形貌显示低含量碳化钨复合涂层中硬质颗粒的耐磨支撑作用相对较弱,复合涂层整体硬度提升是耐磨性能增强的主要因素。     

FeNiCoTiNb低膨胀激光熔覆涂层的组织特征及摩擦学行为

目的 借助低膨胀合金的因瓦效应,降低熔覆技术产生的热应力,在保证涂层具有低膨胀性的前提下,同时具有优良的机械性能。方法 采用激光熔覆技术在316L不锈钢体表面制备了具有低膨胀系数的FeNiCoTiNb涂层。采用SEM、EDS、热膨胀分析仪、摩擦磨损试验机等对涂层的显微组织、残余应力、热膨胀系数、硬度及耐磨性能进行了分析。结果 涂层主要由具有FCC结构的γ-(Fe,Ni)固溶体相构成,涂层底部组织主要为胞状晶和柱状晶,局部区域观察到了胞状晶与柱状晶组织向等轴晶组织转变的行为,涂层 顶部组织主要由等轴晶组成。涂层的残余应力与热膨胀系数均处于较低水平,其中残余应力平均值为 (43±15) MPa,在30~600 ℃间热膨胀系数的平均值为8.5×10-6 ℃-1,显著低于FeCrNi及NiCrBSi熔覆层。涂层的显微硬度可达到400HV0.5。涂层的磨损机制为磨粒磨损及氧化磨损,316L的磨损机制主要为粘着磨损及氧化磨损。结论 通过在316L不锈钢表面进行激光熔覆,得到了兼具低膨胀系数、高硬度、高耐磨性的FeNiCoTiNb涂层,涂层在一定程度上降低了熔覆产生的热应力。     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。     

WC含量对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及性能的影响规律研究

激光熔覆高熵合金涂层已成为表面工程领域的研究热点之一,本文系统研究了不同含量WC(WC质量分数为10%～60%)对激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层组织结构以及耐磨性、耐蚀性的影响规律。添加10%～60%WC颗粒制备的高熵合金复合涂层的成形质量均较好,未出现裂纹等缺陷。随着添加WC颗粒的质量分数由10%增加到60%,涂层由FCC单相结构向FCC、WC、W₂C和Co₄W₂C等多相转变,显微组织由顶部等轴晶、底部柱状晶向树枝晶转变,块状和鱼骨状含碳相析出且其含量逐渐增加;添加60%WC颗粒后含碳析出相的面积占比可达64.18%。涂层横截面的平均显微硬度和耐磨性随着WC添加量的增加而显著提升,添加60%WC的高熵合金涂层的显微硬度最高(为501 HV0.2)且耐磨性最佳(摩擦因数为0.472),相对于未添加WC颗粒的高熵合金涂层的显微硬度(175 HV0.2)提升了约186%且耐磨性提高了233%。另外,随着WC颗粒的加入,具有较高耐蚀的面心立方相减少,同时WC在电化学过程中与黏结相形成了原电池。因此,高熵合金复合涂层...     

激光增材制造FeNi坡莫合金及其磁性能研究

以Fe-50%Ni预合金粉末为原材料,并采用激光选区熔化（Selective laser melting, SLM）技术制备坡莫合金,通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对采用不同工艺参数制备的SLM Fe-50%Ni合金的微观组织进行观察表征,分别在直流及交流条件下采用磁性能测试仪对其稳态磁性能及动态磁性能进行测试分析,其中直流测试中最大外磁场强度为5000 A/m．同时,研究了在交流条件下外磁场强为10 mT时不同频率下的铁损变化．研究结果表明：随着扫描速度的降低,即激光体积能量密度的增加,合金样品的孔隙率降低,显微硬度升高,但是过高的能量密度也使得热应力增加而产生微裂纹,晶粒尺寸也较大;合金样品的主相均为γ-(Fe-Ni)相,微观组织主要为沿打印方向的柱状晶组织,但在其熔池边界附近也存在少量的等轴晶,晶粒大小呈现微观不均匀性;选择适合的能量密度对合金的内部质量及性能至关重要,在使用较适合的体积能量密度制备的SLM合金样品的相对孔隙率低于0.5%、矫顽力为270 A/m、饱和磁感应强度为1.2 T、剩余饱和磁感应强度为0.4 T;当磁场强度为10 mT时,随着频率从10 kHz增加至100 kHz,铁损随着频率的升高而升高．      

激光熔覆MoNbTaVW难熔高熵合金涂层微动磨损性能

研究了采用激光熔覆技术制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在不同载荷(10N、20N、30N)、不同微动磨损幅值(50μm、150μm、250μm)、不同循环次数(5 000、10 000、15 000)下的微动磨损性能及微动磨损机制。结果表明:所制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层由Fe₇Ta₃型HCP固溶体相、FCC固溶体相及(Fe,Ni)基体相组成,其中FCC相为未熔的高熵合金粉末。根据正交实验极差分析可知,微动磨损幅值对磨损体积的影响最大,微动磨损载荷对磨损体积的影响次之,微动磨损循环次数对磨损体积的影响最小,其中MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在15 000次、20N、250μm微动磨损条件下的磨损体积达到最大值;微动磨损载荷对摩擦系数的影响最大,微动磨损幅值对摩擦系数的影响次之,微动磨损循环次数对摩擦系数的影响最小,其中MoN bTaVW难熔高熵合金涂层在10 000次、30 N、150μm微动磨损条件下的摩擦系数达到最大值。MoNbTaVW难熔高熵合金涂层的微动磨损机制主要为氧化磨损和黏着磨损,磨损产生的磨损碎片主要为Ta、...     

扫描间距对激光选区熔化NiTi形状记忆合金相变行为及力学性能的影响

激光选区熔化(SLM)增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径,已成为智能材料领域的研究热点之一.本课题组采用光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、万能材料试验机等,重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金相对密度、组织结构、相变行为及力学性能的影响.结果 表明:线能量密度在100～250 J/m范围内时,可以获得连续且稳定的单熔道试样;随着扫描间距h从115 μm减小到64 μm,SLM成形的NiTi合金块体中的NiTi(B2)相含量有所减少,相对密度增大,表面粗糙度减小,相变温度Ms呈逐渐升高的趋势.扫描间距h=77 μm时成形的NiTi块体试样的综合性能最佳:相对密度为98.5％,抗压强度和抗拉强度分别为3351MPa和839MPa,第1次压缩循环后的可回复应变为5.99％,应变回复率高达97％,第10、第20次压缩循环后的可回复应变分别为5.77％和5.75％.     

激光熔覆硬质颗粒增强高熵合金复合涂层研究进展

高熵合金因其独特的合金设计理念及优异的综合性能,逐渐成为表面工程领域的热门涂层材料之一,而激光熔覆技术已成为高熵合金涂层制备的主要手段之一．目前,激光熔覆制备的面心立方（FCC）或体心立方（BCC）单相的高熵合金涂层,由于强度-塑性不匹配而导致涂层综合性能不佳,限制了其工程应用．由于硬质颗粒增强FCC结构高熵合金涂层是解决强度?塑性匹配的重要途径,成为国内外学者研究热点之一．重点介绍了直接添加和原位合成硬质颗粒增强高熵合金熔覆涂层的研究现状,分析了硬质颗粒增强高熵合金复合涂层性能的主要影响因素,并对未来硬质颗粒增强高熵合金涂层研究方向进行了展望．