电弧喷涂铁基非晶涂层的制备及其冲蚀磨损性能研究

为了筛选最佳的铁基非晶涂层制备工艺和研究涂层的冲蚀磨损机理,采用电弧喷涂技术在不同工艺参数下制备Fe基非晶态合金涂层,利用自制固液两相流冲蚀磨损试验机和电化学工作站对涂层的耐磨损、耐腐蚀性能进行研究;并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段观察分析了涂层的相结构和组织形貌。结果表明:非晶涂层结构致密、组织均匀,并具有典型的层状结构;铁基非晶涂层具有良好的耐冲蚀性能,90°攻角下涂层冲蚀失重要高于30°攻角下涂层的失重;电弧喷涂电压上升,涂层冲蚀失重随之减小;送丝速度增加,涂层冲蚀失重先降低再升高;冲蚀磨损机制主要表现为脆性剥落;非晶涂层的耐腐蚀性能随喷涂电压的上升得到提高,随送丝速度增加先增强再减弱。     

Ni基合金粉末及其非晶涂层的制备与表征

为解决非晶粉末价格昂贵、成型困难等问题,采用真空气雾化法制备了Ni FeCrMoNbBSi合金粉末,利用火焰喷涂焰流温度高、冷凝速度快有利于形成非晶相等特点,经火焰喷涂后制备了镍基非晶涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM等对粉末和涂层的相组织结构、表面形貌和微观特征进行了表征。结果表明:Ni FeCrMoNbBSi合金粉末形貌为球形或近球形,主要由晶体相FeNi3和Ni CrFe固溶体组成,非晶含量较少。制备的Ni基非晶涂层组织结构致密,主要由非晶相和Cr2Ni3金属间化合物组成,非晶含量可达70%(体积分数)。     

Fe基非晶合金涂层的等离子喷涂制备工艺研究

一种Fe基非晶合金粉末（含Si,B，Cr,Ni等）被用于大气等离子喷涂试验，结果表明，采用等离子喷涂工艺成功地制备出了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层，涂层各区域的组织均匀一致，涂层由变形良好的带状粒子相互塔接堆积而成，涂层致密度高，孔隙率低，氧化物含量较少，并具有很高的硬度，显微硬度在530～790Hv0.1范围内，涂层与基材结合良好，结合强度可达27MPa以上，能够满足实际使用要求。     

Fe基非晶合金涂层在晶化过程中的硬度与组织变化

对等离子喷涂含Cr，Ni，W，Mo，C，Si等合金元素的Fe-B基非晶合金涂层进行了100～730℃不同温度4h热处理试验。差热分析结果表明，涂层的急剧结晶温度在590℃附近。热处理试验结果表明，在450℃以下热处理时，涂层仍基本保持非晶态，硬度变化不大。在450～610℃之间热处理时，随温度升高，涂层逐渐晶化，析出以Fe23(C，B)6和Fe23B6相为主的硬质相和富Fe相，在590℃左右获得晶粒尺寸约为20nm纳米晶组织，涂层硬度随温度升高急剧增大，在610℃左右硬度达到最大值，约1270HV。在630～730℃之间热处理时，富Fe相逐渐成为主要相，并有Fe23(C，B)6，Fe23B6，Fe2B和FeB等多种硬质硼化物相形成，晶粒尺寸随温度升高长大并形成树枝晶，涂层硬度逐渐降低。     

高速电弧喷涂FeAlNbB非晶纳米晶涂层的组织与性能

为了提高钢铁材料的耐磨性和硬度,利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeAlNbB非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX),透射电镜(TEM)和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构和相组成进行了分析,研究了非晶纳米晶的形成机制.实验结果表明:FeAlNbB非晶纳米晶涂层是非晶相、α-Fe、FeAl纳米晶和Fe3Al微晶共存的多相组织,涂层中非晶相含量约36.2%,纳米晶尺寸约14.1 nm;涂层组织均匀,结构致密,平均孔隙率约2.3%;非晶纳米晶涂层具有较高的硬度,其耐磨性是相同实验条件下制备的3Cr13涂层的2.2倍.     

超音速火焰喷涂制备铁基非晶合金涂层的研究现状

非晶合金的短程有序,长程无序和不存在晶界、位错等晶体缺陷等特点,使其具有较高的强度以及优异的防腐耐磨性能,从而成为一种具有广阔应用前景的新型金属材料。 然而,由于非晶合金体系本身非晶形成能力和制备技术的限制,目前难以得到具有工程意义的大尺寸块体结构材料。为了充分利用其优异的性能和扩大其应用领域,众多学者对制备非晶合金涂层展开了广泛研究。以超音速火焰喷涂为代表的热喷涂技术由于具有加工工艺简单、热输入低、喷涂材料范围大、制备的涂层耐磨耐蚀性能好等优势成为了制备非晶合金的重要方式。目前,利用超音速火焰喷涂技术制备的非晶合金涂层主要有Fe基、Ni基和Mo基等。而在众多的非晶体系中,Fe基非晶合金涂层由于其优异的性能和低廉的成本受到了广泛关注。研究者们发现,制备性能优异的Fe基非晶合金涂层不仅需要合适的制备方法,同时合金系成分的合理选择以及制备过程中工艺参数的优化能够完善非晶合金本身的优良特性,保证非晶合金具有更好的非晶形成能力并提高涂层的质量及使用性能。 目前,通过超音速火焰喷涂的涂层孔隙度通常低于2%,在使用改进型空气超音速火焰喷涂系统后可以将涂层的孔隙度降低到0.3%以内,使得涂层更致密,减少涂层浸泡在腐蚀介质中由于孔隙造成的涂层破坏,延长涂层的使用寿命。另外,在深共晶规律、电子密度规律、热力学规律等经验规律的指导下,研究者们开发了很多成分多元的Fe基合金体系,使得制备的非晶合金涂层在耐磨耐蚀等性能上都有很大提升,例如七元合金体系中的Fe₄₀Cu₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂在干摩擦磨损实验中,磨损量仅为相同条件下45号钢的四分之一,说明其具有优异的耐磨性能;八元合金体系中的Fe₆₃Cr₈Mo3.5Ni₅P₁₀B₄C₄Si2.5在进行3.5%(质量分数)NaCl溶液的电化学腐蚀实验后,比相同条件下304不锈钢涂层表面的腐蚀坑更少、更小,拥有更好的抗腐蚀性能。 本文对超音速火焰喷涂Fe基非晶合金的研究现状进行了综述,归纳总结了合金化学成分和喷涂参数对Fe基非晶合金涂层摩擦学性能和耐蚀性能的影响。并对超音速火焰喷涂制备性能优异的Fe基非晶合金涂层的研究前景进行了展望。     

超音速火焰喷涂制备Fe基非晶合金涂层的组织与腐蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了Fe基非晶涂层,通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试技术对Fe基合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行了研究,结果表明,采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层。Fe基非晶合金涂层的耐腐蚀性实验表明,获得的非晶合金涂层具有优异的耐腐蚀性。     

高速电弧喷涂FePSiBNb纳米结构的涂层结构及电化学行为

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备FePSiBNb纳米结构涂层。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、场发射电子扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)和透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)对涂层的微观组织结构进行了表征,并系统地研究了涂层在3.5%(质量分数)氯化钠溶液中不同浸泡时间下的电化学腐蚀行为。结果表明:FePSiBNb纳米结构涂层主要由α-Fe相纳米晶组成,平均尺寸为26nm。涂层呈层状结构且结合紧凑,孔隙率为1.6%。随着浸泡时间的延长,涂层的自腐蚀电位由浸泡1h时的-826mV上升到浸泡72h时的-728mV,然后逐渐下降到浸泡168h时的-936mV;而自腐蚀电流密度呈相反趋势:先由浸泡1h时的7.235μA/cm~2下降到浸泡72h时的4.363μA/cm~2,随后逐渐升高到浸泡168h时的23.05μA/cm~2。与Q235钢基体相比,FePSiBNb纳米结构涂层具有更好的耐腐蚀性能。     

ZnNi合金用作热喷涂防腐蚀涂层材料

探讨了ＺｎＮｉ合金中镍含量对合金材料脆性的影响,结果表明,随着镍含量的增加,合金脆性增大,镍含量大于７％时,已难以制出电弧喷涂间要讨论了镍对合金喷涂层耐蚀性的作用,添加镍的Ｚｎ合金涂层的耐蚀性均高于Ｚｎ涂层,且耐蚀性随着Ｚｎ涂层,且耐蚀性能ｉ含量的增加而提高。     

Compressive fracture behavior of Cu-based bulk amorphous alloys

The mechanical properties of newly developed Cu_52.5 − xTi₃₀Zr_11.5Ni₆Al_x (x = 0, 1, 1.5, 2 at.%) bulk amorphous alloys were investigated under compressive condition. They exhibit high fracture strength of 2212 MPa, 2165 MPa, 2209 MPa and 2286 MPa, respectively. Three distinct vein patterns corresponding to the different zones can be observed on the fracture surfaces of the samples. Fracture propagation along two different directions and formation of striated vein patterns may contribute to the higher compressive fracture strength of the tested Cu-based bulk amorphous alloys.     

锆基大块非晶在HCl溶液中的耐腐蚀性研究

利用CHI660B型电化学工作站研究了4种不同成分（Zr55Al10Ni5Cu30，Zr60Al15Ni25，Zr65Al10Ni10Cu15，Xr52．5Al0Ni10Cu15Be12．5）的锆基非晶态合金以及其中两种成分（Zr65Al10Ni10Cu15，Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5）的晶态合金在2．5mol／L的HCl溶液中的腐蚀行为。通过Tafel曲线的测试结果表明，非晶合金的耐腐蚀性能与其成分有很大的关系，这4种非晶合金试样的耐腐蚀性由强到弱的顺序依次为Zr60Al15Ni25〉Zr65Al10Ni10CU15〉Zr52．5Al10Ni10Cu15Be12．5〉Zr55Al10Ni5Cu30。两种成分的非晶态合金与其对应成分的晶态试样相比，非晶态合金具有较低的腐蚀电流，显示出较好的耐腐蚀性。最后，根据电化学腐蚀原理，从合金的微观结构、化学成分以及腐蚀介质的性质3个方面探讨了影响合金耐腐蚀性的因素。     

喷涂距离对Fe基非晶涂层孔隙影响的研究

热喷涂涂层中孔隙的存在会降低涂层的耐蚀性,减少涂层寿命,而热喷涂工艺参数很大程度上影响涂层的孔隙率。本文采用计算机数值模拟和设计验证实验的分析方法,重点研究了JP-8000超音速火焰喷涂系统(HVOF)制备Fe基非晶涂层工艺参数中喷涂距离与涂层孔隙的关联性。利用商用计算软件Fluent计算平台,研究加入粉末粒子前,喷枪内火焰温度和速度的变化规律,以及加入非晶粉末后,不同喷涂距离条件下颗粒飞行过程的温度和速度的变化规律。仿真结果表明,喷涂距离为360~380 mm时,非晶粉末颗粒在撞击基板时处于半融化状态,颗粒在基板上具有良好的流动性,可获得孔隙率较低的涂层。验证实验结果与仿真结果一致。X射线衍射结果表明,粉末、不同喷涂距离所制备的涂层以及同成分的非晶条带均为完全非晶态结构。SEM和孔隙率统计结果表明,喷涂距离为370 mm时,涂层截面的孔隙较少,且孔隙率最低,为0.57%,验证了计算模拟优化的最佳喷涂距离范围。     

Cast bulk ZrTiAlCuNi amorphous alloys

Cylindrical bulk amorphous samples with diameters up to 10 mm have been prepared by casting ZrTiAlCuNi alloys in a copper mould. In order to rank glass-forming ability as a function of alloy composition, alloys were also cast into wedge-shaped moulds; to a first approximation, the thickness of the amorphous region obtained can be taken as an indication of glass-forming ability. The compositions which lead to the production of bulk glasses all have reduced glass transition temperatures in excess of 0.65 and the extremely high glass-forming ability of these compositions is discussed. We suggest that both the Al and Ti contents are determining factors for the production of bulk amorphous samples and these are believed to reduce the driving force for, and hence the rate of, crystallisation. These amorphous alloys have been found to display high thermal stability and can be annealed for several minutes in the supercooled liquid region. They are ductile at room temperature and have a high value of yield stress.     

Co对Nd-Fe-Al大块非晶合金的晶化行为和磁性能的影响

采用示差扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了Co对Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力，晶化行为和磁性能的影响。结果表明：加入Co元素后可以显著提高Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力以及提高合金的居里温度。Nd60Fe30-xAl10Cox(z=0、5、10)大块非晶合金在室温有较高的内禀矫顽力，具有硬磁性。内禀矫顽力随着Co含量的增加变化不大．但是饱和磁化强度和剩磁则随着Co含量的增加有所下降。Nd60Fe3-xAl10Cox(x=0、5、10)大块非晶合金具有的硬磁性能来自于非晶相。合金少量晶化后，磁性能变化不大。完全晶化后合金的硬磁性迅速消失。     

Zr-Al-Ni-Co块体非晶合金的成分设计

选择Zr-Al-Ni-Co合金系为研究体系,以等电子浓度和等原子尺寸为判据设计8种合金,采用吸铸法制备了直径为3 mm的合金棒,XRD结果表明了在等电子浓度面和等原子尺寸面交线上存在着一个较大范围的块体非晶合金形成区域.能够形成块体非晶合金的7种合金,具有相近的约化玻璃转变温度Trg值,最大达到0.589;它们的玻璃转变温度Tg值略有差异,且从三元Zr-Al-Co一侧至三元Zr-Al-Ni一侧,其值逐渐减小,最高Tg=713 K.将Zr-Al-Ni-Co合金系与用相同方法设计的块体非晶合金Zr-Al-Ni-Cu和Zr-Al-Ni-Fe体系进行了比较.     

大块非晶合金的性能、制备及应用

综述了大块非晶合金的性能、制备方法及应用，对比了吸铸法制备的棒状Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5,Zr57Cu20Al10Ni8Ti5,Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10(原子分数)大块非晶样品的过冷温度区间宽度(△Tx)，给出了3种大块非晶合金系列的热稳定性参数Tg、Tx及△Tx，提出了大块非晶合金领域存在的问题及发展方向．     

ZrTiCuNiBe块体非晶合金的热电阻特性及电子结构

为了揭示ZrTiCuNiBe块体非晶合金的物理性能,利用电弧炉熔炼及铜模快速铸造的方法,制备Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金.通过测量热电阻系数和电子能谱,研究了块体非晶合金的热电阻特性和电子结构.研究表明:电阻率随着温度升高而降低,紧临晶化前未出现电阻率极大现象;块体非晶态合金与晶态纯金属相比,锆的电子结合能不发生变化,其余元素电子结构明显改变.