WC颗粒尺寸对超音速火焰喷涂WC–10Co4Cr涂层组织及力学性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术(high velocity oxygen-fuel, HVOF)制备了纳米结构、亚微米结构及常规结构的WC-10Co4Cr涂层, 研究了沉积过程中颗粒尺寸对WC脱碳行为的作用, 分析了WC颗粒尺寸对复合涂层微观组织、硬度、断裂韧性及界面结合强度的影响。结果表明: 随着WC颗粒尺寸的增大, WC脱碳率和涂层孔隙率先增大后减小, 而涂层硬度和断裂韧性先减小后增大, 界面结合强逐渐降低。在100 g压痕载荷下, 亚微米和常规结构涂层硬度的Weibull分布呈双峰特征, 而在300 g压痕载荷下, 3种结构涂层硬度的Weibull分布均呈单峰特征, 这是3种结构涂层的WC脱碳程度、层间结合力和孔隙率综合作用结果。WC-10Co4Cr纳米结构涂层呈现出低脱碳率、高硬度、高界面结合强度和适中断裂韧性的优异综合性能。     

超音速激光沉积WC/Cu复合涂层的微观结构及耐磨性能表征

针对纯铜具有良好的导电、导热和加工性能,但同时也具有硬度低,耐磨性能差的特点。采用超音速激光沉积(Supersonic laser deposition,SLD)和冷喷涂(Cold spray,CS)技术在纯铜表面制备了WC/Cu复合涂层,并对所制备涂层的微观结构、相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了对比分析。研究结果表明,CS涂层的厚度约为1128μm,WC含量为7.73%,显微硬度为147.4HV0.2,但涂层/基体结合处存在明显间隙。SLD涂层厚度随着激光功率的逐渐升高而增加,最高涂层厚度达2344μm,WC含量可高达17.22%,显微硬度可达161.3HV0.2,且涂层/基体结合良好。SLD涂层能基本保留原始粉末的相组成,但高激光功率下制备的样品存在轻微氧化。SLD涂层相比于CS涂层和铜基体具有更小的摩擦因数、磨损宽度以及磨损量,表现出更好的耐磨性能,为铜及其合金的表面性能优化提供了一种新方法。     

α径迹法用于分辨高浓铀和Pu微粒的方法研究

擦拭样品微粒分析技术是核保障环境样品分析的一种主要手段，从大量灰尘颗粒中识别并定位含高浓铀（HEU）或含Pu微粒是微粒分析首先需要解决的问题。本文以HEU和Pu微粒为研究对象，建立了用于微粒α径迹测量的样品制备方法，采用CR-39固体径迹探测器为α径迹探测器，测量了不同蚀刻时间2种微粒产生的α径迹星的径迹参数。结果表明：可通过测量径迹短轴与曲率直径并作图来分辨HEU和Pu微粒，该方法对于蚀刻时间大于10 h的微粒径迹星，均能明显分辨，对于径迹非常密集的径迹星，也能准确分辨。     

HVOF喷涂WC-12Co粒子沉积行为分析

目的 研究不同超音速火焰喷涂条件下WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积变形行为。方法 基于Johnson-Cook塑性材料模型与Thermal-Isotropy-Phase-Change热材料模型，采用LS-DYNA进行建模分析。结果 不同喷涂参数下，WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积行为存在明显差异。沉积过程中，粒子等效塑性应变幅度高于基体;粒子边缘位置等效塑性应变幅度高于粒子中心轴线位置;粒子初始速度与初始温度的增加有助于提升结合界面温度与粒子扁平化程度;粒子初始温度与粒子初始速度对接触界面能量变化影响程度基本一致，单位粒子初始速度与温度提升的能量贡献比 分别为0.78以及0.76，二者的能量贡献比近似相同;适度的基体预热( =500 K)可以促进粒子变形，加深沉积坑深度，增大粒子与基体的结合面积，有助于提升粒子与基体之间的结合强度。基体过冷( =300 K)将导致粒子“翘曲”，降低粒子与基体之间的结合面积，基体过热( =600 K)将导致二者结合处于不稳定状态，易引起粒子剥落，二者均不利于粒子与基体的有效结合。结论 一定范围内提升粒子初始速度、温度与基体初始温度，可以提高粒子扁平化程度，增大粒子与基体结合面积，提升粒子与基体的结合性能，进一步提高涂层质量。     

HVAF喷涂Inconel625涂层在生物质发电环境的高温腐蚀行为

秸秆等生物质焚烧发电时产生的含氯气体和碱金属氯化物腐蚀使受热面金属管道的服役寿命比煤电机组显著降低。 管材表面堆焊镍基耐腐蚀合金的技术尽管可显著提高管道服役寿命,但存在工作效率低、不适合现场施工、管道热变形等诸多问题。 采用可现场施工的空气超音速火焰喷涂(HVAF)在 TP347H 耐热钢表面,制备了 Inconel 镍基耐高温腐蚀涂层,研究了 TP347H 耐热钢喷涂 Inconel 625 合金涂层前后的长期高温腐蚀特性(550 ℃ ,500 h),验证了 HVAF Inconel 625 合金涂层的高温含氯腐蚀防护作用。 显微观察结果表明,优化工艺参数条件下 HVAF 涂层组织致密、 孔隙率低至 0. 72%,与基材结合良好。 腐蚀增重结果表明,采用 HVAF 制备 Inconel 625 合金涂层后,TP347H 耐热钢的腐蚀增重降低 7. 6 倍,耐腐蚀性能显著提升。 冲蚀试验结果表明,HVAF Inconel 625 合金涂层在最初阶段由于表层凸起颗粒的剥落而冲蚀性能极低,进入稳定阶段后耐冲蚀性能提高,与 TP347H 基材的耐冲蚀性能相当。     

常规超音速和低温超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的断裂韧性

以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用常规超音速火焰喷涂(HVOF)和低温超音速火焰喷涂(LTHVOF)技术制备WC-10Co-4Cr涂层。借助于扫描电子显微镜、粗糙度测试仪、显微硬度仪和3D形貌仪对涂层的显微结构、粗糙度和显微硬度进行了表征。结果表明:LT-HVOF下WC-10Co-4Cr粒子为微熔化状态,HVOF下WC-10Co-4Cr粒子为半熔化状态;HVOF涂层的主晶相为W2C,LT-HVOF涂层的主晶相为WC;LT-HVOF涂层的粗糙度(Ra约为1.22μm)远低于HVOF涂层的,而显微硬度[Hv0.3=1 316±85]和断裂韧性(KC=3.23MPa·m1/2)均高于HVOF涂层的。HVOF涂层的裂纹沿富Cr带扩展,LT-HVOF涂层的裂纹扩展到WC硬质相时偏转至CoCr黏结相,富Cr带的存在对涂层的韧性有明显降低作用。     

基于阳离子表面活性剂缔合微粒共振瑞利散射光谱法测定痕量O_3

以pH=4.0 HAC-NAAC缓冲溶液为介质,用硼酸碘化钾溶液(BKI)作为O3吸收剂。O3将I-氧化生成为I2,溶液中过量的I-与I2又可形成I-3,有阳离子表面活性剂(CS)如氯代十六烷基吡啶(CPCI),溴代十四烷基吡啶(TPB),十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB),十四烷基苄基二甲基氯化铵(TDMAC)存在时,CS与I-3形成稳定的(CS-I3)n缔合微粒,在470 nm处有一个较强的共振瑞利散射峰(RRS),随着O3浓度的增大,体系中的I-3增多,I-3与CS形成的(CS-I3)n缔合微粒越多,470 nm处的RRS强度I增强,O3浓度与其增强值ΔI成线性关系,各体系的线性范围分别为15~50,50~100,5~25,1~50μmol·L-1,回归方程分别为ΔI=8.81c-4.01,ΔI=5.44c-3.11,ΔI=15.39c-1.55,ΔI=16.88c+0.51,检出限分别为4.9,12,2.85,0.56μmol·L-1O3。实验考察了共存物质的影响,当O3浓度为2.5×10-6mol·L-1,相对误差在±10%内时,4.0×10-5mol·L-1Hg2+,8.7×10-5mol·L-1Fe3+,5.0×10-5mol·L-1Ca2+,2.5×10-5mol·L-1Zn2+和Cu2+,2.8×10-6mol·L-1Pb2+和Cr3+,4.2×10-5mol·L-1Mg2+,Mn2+和Ba2+对体系的测定无干扰。说明该方法具有良好的选择性。选用TDMAC体系检测空气中的O3,结果令人满意。采用激光散射技术研究了(TDMAC-I3)n缔合微粒体系的粒径分布。当通入O3后,过量KI与O3反应形成I-3,I-3与TDMAC反应生成(TDMAC-I3)n缔合微粒,其粒径集中分布在1 106~3 091 nm之间。     

镍基SiC纳米微粒复合电镀研究

以镀层中SiC复合量为参考标准,通过正交试验,考察了SiC纳米微粒、电流密度、pH和空气流量四个因素对SiC复合量的影响,发现镀液中的SiC纳米微粒质量浓度对复合量影响最大。根据正交试验结果得出镍基SiC纳米微粒复合电镀的最佳工艺条件。在最佳工艺条件下,对Ni-SiC复合镀层表面形貌和能谱进行分析。