镁合金表面冷喷涂纳米WC-17Co涂层及其性能

采用冷喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)在AZ80镁合金表面制备了纳米WC-17Co涂层。利用SEM分析了原始粉末形貌、喷涂粒子沉积行为及涂层显微结构,并采用球盘式摩擦磨损实验机考察了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的WC-17Co涂层,涂层的显微硬度为(1 380±82)HV,磨损率为9.1×10-7 mm3/Nm,其耐磨性较HVOF制备的WC-17Co涂层提高了1倍,较镁合金基材提高了3个数量级。研究表明,冷喷涂WC-17Co涂层在不对镁合金基体产生热影响的情况下,可以显著提高镁合金的表面性能,是一种新型镁合金表面强化工艺。     

粉末结构对冷喷涂纳米结构WC-Co沉积行为的影响

纳米结构WC-Co具有比常规WC-Co更高的硬度,因此受到了广泛关注.冷喷涂制备纳米结构WC-Co涂层过程中,因粒子温度低于熔点,沉积过程需要依靠WC-Co粒子的塑性变形,然而WC-Co粒子变形能力有限,使得WC-Co涂层难以实现有效沉积.文中从粉末结构角度出发,选用3种不同孔隙结构的WC-12Co粉末,运用扫描电镜研究不同结构WC-12Co单个粒子在基体上的沉积行为,分析了3种粉末在相同喷涂工艺参数下沉积的涂层的组织结构.研究发现,定点喷涂容易实现,沉积的WC-12Co沉积层组织结构致密,硬度接近块材,为粉末的连续沉积制备涂层提供了可能.涂层的连续沉积需要粉末和基体材料均产生一定的变形,具有一定孔隙结构的纳米结构WC-Co粉末,因其多孔结构促进了粉末拟变形的发生,适合于冷喷涂制备纳米结构WC-Co涂层.     

铸钢轧辊电火花沉积WC-4Co涂层组织和性能分析

采用新型电火花沉积设备,把陶瓷WC-4Co电极材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了WC-4Co沉积涂层,研究了其微观组织及耐磨性能.结果表明,沉积层主要由Fe3W3C,Co3W3C,Fe和SiC等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层组织主要是柱状晶结构组织;Fe3W3C和Co3W3C等硬质相弥散分布于沉积层Fe基体上,部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸;沉积层硬度的平均硬度为1617.2HV;沉积层较铸钢轧辊的磨损性能提高了2.1倍,沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素.     

粉末制备工艺对冷喷WC金属陶瓷涂层性能的影响

采用包覆、机械混合与团聚烧结工艺制备了多尺度WC-17Ni和ZYT10001A(WC-17％ Co),WCTN(WC-17％ Co)金属陶瓷粉末.用3种粉末冷喷涂沉积涂层,运用扫描电镜分析了涂层的组织结构、X射线衍射表征粉末与涂层的物相结构,用压入法测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性.研究结果表明,3种粉末沉积的涂层均具呈现致密的组织结构,涂层中的相结构没有发生变化.3种涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性分别在(650.8±40.4)～ (1350.0±115) HV0.3、(182.6±66.6) ～(309.9±52.9)GPa和(13.12±4.44)～ (24±1)MPa·m1/2之间变化,其中以ZYT10001A(WC-17％ Co)涂层的硬度值最大及断裂韧性值最小.     

HVOF喷涂纳米结构WC-12Co涂层的组织结构分析

纳米结构WC-12Co涂层的研究目前已受到了广泛重视,对其组织结构及影响因素的研究有利于提高涂层性能.采用HVOF工艺制备了纳米结构、多峰结构及普通微米结构3种WC-12Co金属陶瓷复合涂层,并采用SEM、XRD等对粉末及涂层的显微形貌、组织结构进行了分析;探讨了粉末在喷涂过程中的氧化脱碳机理,并指出了与之相关的影响因素.结果表明:纳米结构WC-12Co涂层结构致密,孔隙率低,与基体结合状态良好;纳米粉末在喷涂过程中比微米粉末氧化失碳严重,并发生了不同的纳米晶粒的长大;纳米粉末在喷涂过程中的氧化脱碳程度不仅与喷涂工艺有关,还在很大程度上取决于粉末本身的结构特性.     

激光等离子复合热源喷涂工艺沉积机理研究

目的提高涂层的结合强度和改善微观组织结构。方法选取WC-10Co4Cr喷涂材料,分别通过激光等离子复合热源喷涂工艺以及等离子喷涂工艺制备涂层,对涂层组织与基本性能进行检测,对两种不同喷涂工艺的沉积机理作对比分析研究。研究复合热源喷涂涂层微观组织结构以及涂层与基体间结合方式较等离子喷涂涂层的变化。利用高速摄像仪对激光等离子复合热源喷涂以及等离子喷涂的工艺过程进行跟踪监测和分析,研究复合热源沉积过程中,基体表面微熔池的形成及粉末粒子在不同沉积工艺过程中熔融状态的对比,分析等离子喷涂涂层和复合热源喷涂涂层的沉积机理。结果等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层以机械结合方式为主,涂层结合强度为39.5 MPa,孔隙率为1.7%,而激光等离子复合热源喷涂WC-10Co4Cr涂层实现了冶金结合,其结合强度提升到91 MPa,孔隙率降低到0.86%。结论激光等离子复合热源喷涂工艺可以有效提升涂层的结合力,改善涂层组织致密性,更有利于涂层的耐磨耐腐蚀性能。     

45钢表面沉积WC-8Co涂层的工艺参数研究

利用DZ-4000(Ⅲ)多功能表面强化机,以纯氩气为保护气体,92WC-8Co为电极,在45钢表面沉积WC-8Co涂层.用正交实验方法设计实验方案,通过试件表面粗糙度、涂层厚度和硬度的缺陷选择沉积时间、输出电压、输出频率和输出电容.最佳工艺参数为:10min、80V、3kHz、180 μF,此时涂层没有明显的微裂缝和气泡等缺陷,电极和基体之间没有明显的界限,结合较好,厚度64μm,显微硬度1421HV.     

电火花沉积与激光熔覆复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆工艺和电火花沉积工艺在Q235钢上熔覆铁基合金粉末和WC陶瓷硬质合金,形成复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对复合涂层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明:复合涂层主要是由Fe3W3C、Co3W3C、Si2W、W2C和(Fe0.51Mn0.46 Ni0.03)6C等相组成;复合涂层与基体呈冶金结合,复合涂层中电火花区域中细小的硬质相弥散分布于沉积层中;复合涂层的厚度为140～160 μm,其中电火花沉积区域约为40μm,激光熔覆工艺的涂层厚度为100～120 μm;电火花沉积层的硬度最高可达1262.9 HV,平均硬度为1151.6 HV,电火花沉积区域与激光熔覆区域之间的过渡区域的显微硬度为884.8 HV,激光熔覆区域的显微硬度平均值为578.3 HV;复合涂层的耐磨性较基体耐磨性提高2.3倍,强化层的磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损.     

粉末粒度对HVOF制备WC-12Co涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在45钢基体表面制备三种不同粒度的WC-12Co涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等仪器对涂层的组织结构与性能进行分析,研究了粉末粒度对涂层表面性能的影响。结果表明:随粉末粒度的减小,涂层致密度和显微硬度明显提高,WC分解逐渐增多,出现了微量的W2C和Co6W6C。微纳米复合粉末制备的WC-12Co涂层表现出了较好的性能。     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。     

电火花沉积工艺及沉积层性能的研究

为了研究电火花沉积工艺对沉积层组织结构及沉积层性能的影响,改善电火花沉积层的表面质量.采用新型电火花沉积设备,以YG8电极材料,H13(4Cr5MoSiV)钢为基体材料进行了沉积实验.通过工艺实验,研究了沉积时间、沉积功率、沉积电压、沉积频率和沉积气氛对沉积层的影响规律,用X射线衍射仪分析了沉积层的组织结构,通过硬度实验和抗磨损实验测定了沉积层的纤维硬度和抗磨损性能.试验表明,电火花沉积工艺对沉积层的组织结构和沉积层性能有影响,沉积层内的白亮层含有大量复杂化合物,具有高的纤维硬度和高的耐磨性.     

718钢电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织特征及性能

利用电火花沉积技术,采用自制Ni-Cr合金电极在718模具钢表面制备了Ni-Cr合金涂层,分析了涂层的显微组织、硬度及耐磨性能.结果表明:涂层靠近基体的组织为细小的枝晶,而涂层中部及外层组织为超细晶粒;能谱分析显示,在涂层与基体界面处,Fe及Ni,Cr元素的含量发生突变;涂层的硬度由表层向基体方向呈梯度分布,最高可达8...     

电火花沉积Invar/非晶复合涂层的组织与性能

采用电火花沉积技术在45Mn2钢基材表面沉积了Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、摩擦磨损试验仪和电化学工作站等分析了沉积层的组织结构、摩擦磨损和电化学腐蚀性能。结果表明,制备的涂层致密、均匀,与基材呈冶金结合。采用Invar合金打底,获得了约60 μm厚度的无显著裂纹Invar/非晶/Invar涂层。Invar涂层为FCC固溶体结构,Invar/非晶和Invar/非晶/Invar涂层为非晶/固溶体复相结构。Invar、Invar/非晶和Invar/非晶/Invar沉积层的平均硬度分别为176.6、 757.7和772.8 HV0.1,摩擦因数分别为0.44、0.21和0.19。提高沉积层非晶含量可提高硬度,降低摩擦因数,提高耐磨性。沉积层在3.5%NaCl溶液中没有明显的钝化现象,Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层的自腐蚀电位分别为-0.74、 -0.54、-0.34和-0.31 V,自腐蚀电流密度分别为7.08、5.15、3.78和3.11 μA·cm^-2。电火花沉积的Invar/非晶/Invar涂层致密、均匀、无裂纹,可极大提高45Mn2钢基体表面的耐磨及耐蚀性能。     

Metal particle deposition stimulation by surface abrasive treatment in gas dynamic spraying

Processes of supersonic blasting for producing thin metal coatings and of cold spray for producing thick coatings by solid metal particle jets are based on the particle plastic deformation. Extensive plastic deformation of accelerated metal particles at the surface roughness was observed. The possibility of stimulation of metal particle deposition by the substrate and coating blasting by ceramic particles was experimentally confirmed. The process of thick coating creation by the mixed metal-ceramic powder supersonic jet is presented.     

氧化锆粉体的制备及其在热障涂层中的应用

分别描述了纳米氧化锆粉体与空心球氧化锆粉体的制备工艺，分析了不同工艺影响氧化锆产物形态、结构、粒度等方面的因素，并将2种粉末制备的涂层分别与传统微结构涂层进行性能对比。在分析由不同氧化锆粉末制备而成的涂层性能时，除了工艺参数外，更多的是考虑初始氧化锆粉末对涂层性能所带来的影响。期待在未来的研究中，能够优化现有或者探索出更优异的制粉工艺，研究出性能更加优良的新型粉末，以期能够提高热障涂层的性能，满足高精尖领域在未来的使用需求。最后，针对不同制粉工艺及不同粉末制备涂层的发展方向进行了展望。     

电火花沉积技术研究现状与展望

电火花沉积技术被广泛地应用于零部件表面涂层的制备与损伤的修复.简要介绍了电火花沉积技术的原理,概括了其进行表面强化与修复的优点.系统地讨论了电火花沉积技术主要工艺参数(电压、电容、比沉积时间和氩气流量)对涂层的沉积效率、形貌、缺陷、组织结构和性能的影响规律,其中热量的输入与释放速率是工艺参数对涂层制备产生影响的关键因素,低能量输入下易获得高性能的涂层,但沉积效率较低.针对电火花沉积技术自身裂纹与孔洞缺陷多、沉积效率低、制备涂层不均匀等问题,介绍了在沉积过程自动化、沉积原理优化、与其他技术复合方面做出的技术改进.其中,通过实现与其他表面强化技术的复合是进一步提高涂层性能的有效方式,将是未来研究的重点内容之一.随后,基于工程实际对高性能涂层的需要,介绍了电火花沉积技术在制备陶瓷、高熵合金、非晶涂层中的应用,电火花沉积技术快热急冷的特点,使其在制备涂层的过程中表现出极佳的细晶、非晶、固溶相形成能力.最后总结了电火花沉积技术存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望.     

GH4169表面电火花沉积NiCrAlY涂层的制备

采用电火花沉积技术在GH4169合金上制备不同铝含量的NiCrAlY涂层，通过真空退火处理高铝的NiCrAlY涂层厚度.测试电火花沉积涂层的增重曲线，用扫描电子显微镜观察涂层的组织，用X射线分析仪测试涂层的物相组成，研究退火以及不同涂层的元素含量对NiCrAlY涂层组织的影响规律.结果表明,高铝含量的NiCrAlY涂层存在涂覆极限厚度；退火处理后再次涂覆可进一步增加涂层厚度.在四次涂覆+退火后涂层达到极限厚度，厚度约为45 μm.低铝含量的NiCrAlY涂层没有涂覆到极限厚度.对高铝含量的NiCrAlY涂层XRD结果表明,退火前主要物相为NiAl，退火后出现Ni3Al，涂层可以继续涂覆.低铝的NiCrAlY涂层物相为Ni3Al，没有涂覆极限.和NiAl相比，Ni3Al和GH4169的线膨胀系数接近，使含有Ni3Al相的涂层能够继续涂覆.     

电火花沉积Ni基合金涂层的摩擦磨损特性

利用电火花沉积技术,在调质45钢表面制备了Ni基合金涂层,研究了涂层的组织结构及摩擦磨损特性.结果表明:涂层组织致密,与基体实现了良好的冶金结合;涂层的物相为γ-( Ni,Fe),M7C3,CrB,Ni3 Si.涂层的硬度为基体的2倍,而基体的磨损体积为涂层的3.6倍.涂层中硬质相的弥散强化及晶粒细化是涂层硬度及耐磨性...     

电火花沉积钨涂层的温度场和残余应力有限元模拟

目的 通过模拟钢基体表面电火花沉积钨涂层过程中的熔池区域温度场变化及其残余应力分布,以便更好地理解电火花沉积钨涂层的工艺过程,得到钨涂层成膜过程中的温度场分布和残余应力形成机制.方法 采用电极低速旋转与上下点动相结合的电火花沉积工艺,由点到线、再到面的沉积顺序,在钢基体表面均匀制备抗烧蚀钨涂层.同时,采用ANSYS仿真...     

Disperse-strengthening by nanoparticles advanced tribological coatings and electrode materials for their deposition

Two types of electrode materials were developed using self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and powder metallurgy: 1- composite with nanosized additives; 2- nanostructured cemented carbide WC-Co. Electrospark deposition (ESD) was applied to produce tribological coatings which were disperse-strengthened by incorporation of nanosized particles. Nanostructured electrodes of cemented carbides WC-8% Co provide increasing density, thickness, hardness, Young's modulus, and wear resistance of ESD-coatings. Positive effects of nanostructural state of the electrodes on the deposition process and structure/properties of the coatings are discussed. In that case the tungsten carbide phase becomes predominant in the coatings. A mechanism of the dissolution reaction of WC in Ni at the contact surface of the electrode was proposed. It was shown that formation of the coating structure is initiated on the electrode and accomplished on the substrate.