不同热喷涂工艺制备WC-10Co-4Cr涂层耐磨性能研究

分别利用等离子喷涂(APS)、超音速等离子喷涂(SAPS)和超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,在45#钢基体表面制备WC-10Co-4Cr涂层。分析比较了三种涂层的孔隙率、显微硬度和耐磨性能。结果表明,SAPS和HVOF制备的涂层性能相当,且相结构单一,与粉末相近;与等离子喷涂相比,这两种工艺所制备涂层的致密度和显微硬度更高,耐磨性能更优异。     

超音速火焰喷涂制备Cr2AlC涂层组织性能研究

采用真空分段烧结法制备了两种不同粒度的高单相Cr2AlC化合物粉末,并使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在GH4169高温镍合金上制备了Cr2AlC涂层,对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,测试了涂层的显微硬度、孔隙率,并采用扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末及涂层截面形貌进行了观察,结合扫描电镜能谱仪(EDS)和X射线衍射研究了涂层相组成,分析了粉末粒度对涂层微观组织结构的影响。研究结果表明:采用超音速火焰喷涂成功制备了厚度超过200μm的Cr2AlC涂层,涂层与基体紧密结合,涂层微观组织致密,采用较细的粉末有利于得到更高致密度的涂层。在喷涂过程中,有少量Cr2AlC粉末发生分解形成Cr7C3化合物。     

高效能超音速等离子喷涂制备NiCr-Cr3C2涂层特点

采用高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备了Ni Cr-Cr3C2涂层,并对涂层性能进行了测试。结果表明采用高效能超音速等离子喷涂方法制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结构致密,孔隙率约为1%左右,显微硬度约为986HV0.3,涂层具有明显的双相结构。EDS分析结果认为,涂层由Ni Cr和Cr3C2相交替组成。Ni Cr-Cr3C2涂层的结合强度达到68MPa,与超音速火焰(HVOF)喷涂制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结合强度相近。超音速等离子喷涂Ni Cr-Cr3C2涂层的沉积效率测定结果约为63.8%。     

等离子喷涂Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热障涂层相稳定性及导热性研究

采用化学共沉淀-煅烧法制备了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2陶瓷原粉,陶瓷原粉经球磨、团聚造粒和烧结处理后得到适于等离子喷涂工艺的热喷涂粉末。测试分析了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热喷涂粉末微观形貌、流动性及其等离子喷涂涂层的相稳定性及导热性。结果表明Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2材料及其等离子喷涂涂层具有优异的高温相稳定性,即使在1400℃热处理500小时依然呈四方相结构、无单斜相出现,涂层热导率比单一Y2O3稳定ZrO2涂层明显降低,Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2可以用作新型超高温热障涂层材料。     

Cr/Al_2O_3涂层制备工艺与发光性能研究

采用烧结破碎法可制备适用于热喷涂的Cr/Al_2O_3的粉末,分别采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备了Cr/Al_2O_3发光涂层,研究了粉体和不同喷涂方法制备的涂层组织形貌、相结构及发光性能。结果表明:所制备的Cr/Al_2O_3粉末呈现α-Al_2O_3的单相结构;火焰喷涂涂层呈现粉红色,表面粗糙度Ra 8.8μm和孔隙率21.5%,涂层以α-Al_2O_3相为主;等离子喷涂的涂层呈现灰白色,较低的表面粗糙度Ra 6.1μm和孔隙率8.3%,涂层以γ-Al_2O_3相为主;粉体和两种涂层均可呈现红宝石单晶R线发射,发射峰为693nm和694nm。     

大气等离子喷涂 ZrB2/SiC/TaSi2 超高温陶瓷涂层及其性能研究

高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热, 而 C/C 复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了 航天领域的广泛关注, 但也存在高温抗氧化能力不足的问题。 本文以硼化锆、 碳化硅、 二硅化钽为原料制备了复合粉体材料, 通过大气等离子喷涂 (APS) 工艺在 C/C 基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层; 采用 SEM、 EDS 等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征, 并选用氧乙炔火焰在 1800℃下对涂层样品进行了 300s 烧蚀考核。 研究结果表明, TaSi2 的加入可以降低复合粉体的共熔温度, 在喷涂时粉末可以产生更多的共熔 共晶组织, 提高粉末沉积效率; 采用大气等离子喷涂制备得到的 ZrB2/SiC/TaSi2 复合陶瓷涂层表现出了优异的高 温抗氧化性能, 涂层无明显剥落破碎等现象; 烧蚀过程中 TaSi2 可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发 的玻璃相, 涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物, 起到阻氧屏障的作用, 从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。     

等离子喷涂热障涂层组织结构与抗热震性能关系研究

采用大气等离子喷涂工艺制备了NiCoCrAlY粘结底层,选用两种微米ZrO2和一种纳米ZrO2粉末,分别采用APS1和APS2两种工艺制备面层.对三种涂层的金相组织、显微力学性能及热震性能进行了测试,对比性试验结果表明增加喷涂过程中变形粒子之间的结合强度,是提高热障涂层热震性能的途径之一;采用AOS2方法制备的热障涂层结构致密、孔隙率低、涂层硬度和弹性模量较高,具有较长的热震寿命,抗剥落性更好.     

等离子喷涂高强韧纳米TiO2涂层的制备及其力学性能研究

为提高大气等离子喷涂（APS）TiO2陶瓷涂层的结合强度及其摩擦磨损性能,采用喷雾造粒的纳米结构TiO2粉末为原料,利用APS工艺制备出TiO2陶瓷涂层,研究了涂层的显微组织、相组成、力学性能和摩擦磨损性能,并与常见的微米级TiO2粉末制备的陶瓷涂层组织性能进行了对比。结果表明,微米TiO2粉在喷涂前后相成分从板钛矿变为主为金红石和锐钛矿的混合相;而纳米团聚的TiO2粉喷涂前后无明显的相成分变化,均以金红石相为主。纳米TiO2涂层的孔隙率为1.4%,低于微米粉涂层的3.3%。纳米TiO2涂层的力学性能优于微米涂层,微米涂层硬度为934.2 HV0.1,而纳米涂层的硬度为1 349 HV0.1;纳米和微米涂层的弹性模量分别为203.1和185.8 GPa;纳米涂层的断裂韧性为2.1 MPa?m1/2,略高于微米涂层的2.0 MPa?m1/2;纳米涂层的结合强度可达46.8 MPa,是微米涂层的3.18倍（14.7 MPa）。此外,在相同的摩擦条件下,纳米TiO2涂层的摩擦因数为0.69,比微米TiO2涂层更低,纳米涂层的磨损体积也比微米涂层更少。综合来说,纳米TiO2涂层相对于微米级TiO2涂层体现出更好的综合力学性能。     

Cr2AlC/Ni5Al复合涂层组织及性能研究

采用无压烧结的方式制备纯Cr₂AlC(MAX相)粉末,将其作为Ni5Al粉体材料的增强相。采用大气等离子喷涂(APS)制备不同Cr₂AlC含量的Cr₂AlC/Ni5Al自润滑复合涂层,对涂层的组织和性能进行了分析,重点研究了复合涂层的摩擦性能。结果表明：涂层整体致密,各组分间表现出良好的润湿性,Cr₂AlC显著提高了复合涂层硬度。10%Cr₂AlC-Ni5Al的复合涂层具最低的摩擦因数和磨损率,分别为0.45、1.82×10^-5mm³/(N·m),该涂层表面裂纹明显减少,Al₂O₃的自愈合特性起到了很好的保护作用。随着Cr₂AlC含量的增多,涂层孔隙率增加导致了复合涂层摩擦学性能降低。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

大气等离子喷涂氧化铝涂层制备和介电性能研究

采用大气等离子喷涂方法,在不同喷涂功率和喷涂距离下制备氧化铝涂层,研究了喷涂工艺参数变化对涂层显微结构、气孔率以及介电常数的影响。用SprayWatch 2I热喷涂在线监测系统测量等离子体射流中熔融氧化铝粉末的表面温度和飞行速度;用扫描电镜观察涂层的显微结构;对涂层剖面照片用莱卡QWIN图像软件分析计算了涂层的气孔率;用精密阻抗分析仪测量计算氧化铝涂层的介电常数。结果表明,喷涂功率和喷涂距离的改变可影响氧化铝涂层的气孔率。合适的功率和喷涂距离能使粉末获得良好的熔融和较快的飞行速度,形成致密的涂层。较致密的氧化铝涂层介电常数亦较大。     

低压等离子喷涂CoCrAlYTa-10%Al2O3涂层组织及性能研究

在SUS304钢基体上利用低压等离子喷涂（LPPS）技术制备CoCrAlYTa-10%Al2O3涂层,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪、显微硬度计对涂层的组织与性能进行了分析,研究了涂层的耐冲刷腐蚀以及抗高温氧化性能。结果表明：LPPS制备的CoCrAlYTa-10%Al2O3涂层结构致密,硬度高,涂层与基体结合良好,具有良好的抗冲刷腐蚀及抗高温氧化性能。     

等离子喷涂WC-12Co涂层制备及耐磨耐蚀性研究

采用等离子喷涂方法,在不同送粉量和喷涂距离下制备WC-12Co涂层,研究了喷涂工艺参数变化对涂层显微结构、结合强度、表面硬度及耐磨耐蚀性能的影响.利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）测试分析了涂层的形貌和成分;利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度;利用万能试验机测定了涂层的抗拉强度;利用高速环块磨损实验机测试了涂层的耐磨性能;利用CHI660D电化学工作站和三电极体系测试了涂层的电化学性能.结果表明,喷涂过程中送粉量和喷涂距离的改变对WC-12Co涂层的结合强度和硬度影响显著,喷涂过程中有新相产生,合理喷涂工艺参数的优选可使涂层的抗拉强度和表面硬度显著提高,涂层孔隙分布均匀,耐磨耐蚀性能良好.     

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。     

新型氧化钇粉末及高纯致密氧化钇涂层的大气等离子喷涂制备

目前采用粉末原料通过等离子喷涂制备的最先进高纯氧化钇涂层的孔隙率通常为3%~5%。这种孔隙率的涂层在严重的腐蚀和侵蚀条件下会释放非常细小的颗粒。高纯氧化钇涂层主要应用于半导体领域,如,干法刻蚀腔室的抗冲蚀保护涂层(含氟和氯的等离子体),并且这些应用的需求条件也越来越严苛。当暴露于这种腐蚀性和侵蚀性气氛中时,涂层的致密度越高,它的耐侵蚀性就越强。侵蚀速率和细颗粒释放的降低将减少维护频率,从而提高生产效率。最近有文献报道通过悬浮液等离子喷涂(SPS)技术制备致密度更高的涂层,但这种新兴的工艺对制备技术提出了更高的挑战,如需要应对非常高的热通量和处理悬浮液作为原料来使用,增加了偏差的风险。本文开发了一种新的高纯氧化钇粉末,采用传统的大气等离子喷涂(APS)这种粉末能制备致密度范围与SPS技术相同的涂层。通过对粉末中颗粒致密度分布的调整和其狭窄精细粒度分布的微调得到一种独特的粉末材料来制备高质量的涂层。相比于通常报道的团聚和烧结粉末,采用Saint-Gobain ProPlasma HP等离子喷枪喷涂这种粉末显著降低了涂层的孔隙率,提高了沉积效率。     

热喷涂铜铝聚苯酯封严涂层制备和性能研究

本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料,添加粘结剂,采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀,聚苯酯和孔隙占比45.3%,涂层硬度为56.3 HR15Y、结合强度≥6.9MPa、650℃下抗热震性能良好,涂层在96小时室温中性盐雾试验外观评级达到4级,可满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。     

微米尺度与纳米尺度陶瓷颗粒等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、冷喷涂制备MCrAlY-Al_2O_3复合涂层的微结构与性能对比

陶瓷颗粒增强型金属基复合涂层在诸多工业领域都有需求,其中包括炼钢工业。本文中,MCr Al Y-Al2O3复合粉末通过球磨法制备,并且通过等离子喷涂、超音速火焰喷涂和冷喷涂分别制备了MCr Al Y-Al2O3复合涂层。实验结果显示,可以选用不优先使基体与Al2O3结合的复合粉末控制涂层中的Al2O3含量。涂层粉末的微结构在冷喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层中得到了良好的保留,这是因为喷涂粒子未熔化或部分熔化。然而,对于等离子喷涂的涂层,大多数Al2O3颗粒被隔离在层状界面,在条状界面上形成连续的氧化皮。经退火处理后,由元素扩散引起的条状界面的强化使得超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂的涂层硬度增大。此外,冷喷涂涂层由于退火后加工硬化效果的消除,硬度增加不像超音速火焰喷涂和等离子喷涂涂层那样明显。     

用于瓦楞辊防护的WC-12Co涂层组织和性能研究

采用团聚烧结法制备了一种含有纳米粒子的新型瓦楞辊专用WC-12Co喷涂粉末,并使用超音速火焰喷涂工艺（HVOF）制备了该粉末的两种涂层。测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率、开裂韧性和单道次沉积厚度。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末、涂层的组织结构进行了观察,并与进...     

大气等离子喷涂工艺对纳米结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响

纳米材料由于具有一些独特的效果而表现出了独特的性能,纳米结构稀土硅酸盐被认为是很有前景的环境 障碍涂层 ( EBC ) 材料之一。稀土硅酸盐材料中Yb2SiO5 因其卓越的高温相稳定性、对水蒸气环境的耐久性、低 热导率以及优秀的化学稳定性受到了研究者们的广泛关注。本文研究了大气等离子喷涂工艺 ( APS ) 参数对纳米 结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响,并研究了相同大气等离子喷涂工艺下,纳米结构Yb2SiO5 喂料和传统 Yb2SiO5 喂料对涂层微观结构的影响,分析了APS 制备过程中不同结构喂料对涂层结构影响机制。结果表明：相 同喷涂参数制备的纳米结构Yb2SiO5 涂层孔隙率低于传统Yb2SiO5 涂层,以及纳米结构Yb2SiO5 涂层的铺展性和 融化度均优于传统Yb2SiO5 涂层,表明纳米结构Yb2SiO5 涂层为很有前途的环境障碍涂层之一。