等离子喷涂工艺参数对FeCrBSi合金涂层结合强度的影响

采用等离子喷涂工艺在Q235钢基体上直接制备了FeCrBSi合金涂层,使用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层结合强度的影响,并对喷涂工艺参数进行了优化,同时在优化参数的基础上进一步研究了涂层厚度对结合强度的影响。结果表明：等离子喷涂制备FeCrBSi合金涂层的最佳工艺参数为喷涂电流900A,主气流量44．8L·min-1,辅气流量27．8L·min-1,喷涂距离110mm;采用最佳工艺制备的涂层与基体的结合强度为18．2MPa,内聚强度为33．5MPa;随着涂层厚度的增加,涂层与基体的结合强度明显下降,而涂层的内聚强度先上升后下降,较佳的涂层厚度为347．2μm。     

结晶器铬锆铜板表面等离子喷涂镍铬-碳化铬涂层的研究

利用等离子喷涂技术在结晶器CrZrCu基体上制备了Cr3C2-30NiCr涂层,采用正交试验法研究了喷涂工艺参数对Cr3C2-30NiCr涂层与基体间结合强度的影响,观察了断口宏观形貌和涂层的显微组织结构,并对涂层进行了显微硬度试验.结果表明,影响涂层与基体结合强度的因素的主次关系为:送粉速率＞主气流量＞喷涂距离＞功率;正交试验得出的最佳工艺参数为:喷涂距离130mm,主气流量120L/min,送粉速率30g/min,功率22kW;涂层与基体间的最高结合强度大于32.86MPa;涂层截面的显微硬度服从正态分布.     

正交试验设计优化等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2涂层工艺参数

为了深入研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)工艺参数与涂层性能之间的关系,采用正交试验设计法,针对等离子喷涂过程中喷涂距离、喷涂电流、主气压力及辅气压力等4个主要参数,选用L9(34)正交表,以涂层结合强度为指标开展制备工艺参数的优化。结果表明,影响涂层结合强度的因素主次顺序是喷涂电流、喷涂距离、主气压力、辅气压力;等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2最佳工艺参数为:喷涂距离110mm,喷涂电流870A,主气压力0.31MPa,辅气压力0.97MPa,优化工艺喷涂的涂层结合强度达到31.5MPa。     

超音速火焰喷涂硅酸盐玻璃涂层工艺研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了硅酸盐玻璃涂层,通过扫描电镜、能谱、衍射和强度试验研究了涂层的组织特征、机械性能等.研究表明,制备玻璃涂层的最佳工艺为:粉末颗粒尺寸为25～50μm,氧气流量34～36m3/h,煤油流量13～14L/h,喷涂距离25cm;涂层组织较致密,玻璃涂层厚度可达到0.5mm以上;涂层基本呈非晶态,热喷涂后玻璃涂层冷却速度对涂层的析晶行为有一定影响;涂层与基体之间的结合形式为机械结合,涂层的内聚强度约为8MPa,其拉伸断裂形式为宏观脆性断裂,涂层具有一定硬度和抗冲击性能.     

氧气流量对超音速火焰喷涂多尺度WC-17Co涂层组织结构与性能的影响

工艺参数对超音速火焰喷涂WC-Co涂层的组织结构、硬度、耐磨性影响较大,但相关研究较少。采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在4种氧气流量(322,402,482,543 L/min)下将多尺度WC-17Co粉末(含30%纳米WC和70%微米WC)喷涂在Q235钢基体表面制备WC-17Co涂层。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的截面形貌和物相,测试了涂层的硬度值,通过销盘磨损试验机测试涂层的耐磨损性能,研究氧气流量对多尺度WC-17Co涂层组织结构与耐磨性能的影响。结果发现:4种氧气流量下所制备的涂层组织致密,孔隙率为0.306%~1.290%;随着氧气流量降低,涂层中WC分解更严重,当氧气流量为322 L/min时,涂层中分解相(W_2C、W和Co_3W_3C)最多;涂层的硬度随着氧气流量增加而增加,当氧气流量为543 L/min时,涂层的硬度[(933.8±29.3)HV_(3N)]是Q235钢[(183±7)HV_(3N)]的5倍;随着氧气流量增加,涂层磨损失重逐渐减小,当氧气流量为543 L/min时,涂层的磨损失重仅为(8.57±0.95)mg,耐磨损性能较基材明显提高。     

等离子转移弧喷涂铁基非晶涂层的组织与耐蚀性能

为解决电弧喷涂铁基非晶涂层氧化严重等问题，采用等离子转移弧丝材喷涂(PTWS)在20NiCrMo基体上制备铁基非晶涂层，通过响应曲面法设计四因素三水平工艺参数优化实验，建立氩气流量、氢气流量、工作电流以及喷涂距离与孔隙率之间的数学模型关系。利用最佳工艺参数制备铁基非晶涂层，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、硬度测试仪(HV-1000A)和电化学工作站(IM6ex)对涂层进行微观形貌、相组织、硬度及极化分析。结果表明：当工作电流不变时，氩气增大、喷涂距离减小或是氩气减小、喷涂距离增大都会导致孔隙率呈下降趋势。在最优工艺参数下，即Q_Ar=115 L/min,Q_H2=4 L/min,I=300 A,D=150 mm,d=12 mm,V_wire=60 mm/s,所获铁基非晶涂层的孔隙率为2.14%,平均硬度为960HV_0.1,腐蚀电势为-0.4841 V以及腐蚀电流为3.716×10^-5 A·cm^-2,表明涂层具有良好的耐腐...     

曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用

为了提高WC-12Co涂层质量,采用曲面响应法对等离子喷涂WC-12Co涂层的工艺参数进行优化,以涂层显微硬度为评价指标,设计了以电流、氩气流量和喷涂距离三因素的Box-Behnken实验模型.利用方差分析三因素的显著性及交互作用,采用BP神经网络建立3×9×1的神经网络模型,并与回归模型预测结果进行比较.通过实验方法对优化参数进行验证,同时分析了不同喷涂距离对涂层组织与性能的影响.研究表明:回归模型复相关系数R2为0.979 9,BP神经网络的复相关系数R2为0.999 1;神经网络的平均相对误差为0.46%,低于多项式回归模型的平均相对误差1.56%.喷涂距离对涂层显微硬度影响最为显著,最优工艺参数为:电流I=390 A,氩气流量QAr=2 500 L/h,喷距d=130 mm,能够预测的最大硬度为1 336.9HV0.5.     

工艺参数对HVOF喷涂WC-Co涂层磨损性能的影响

采用滑动磨损试验机对不同工艺参数下HVOF喷涂WC-Co涂层进行滑动磨损试验,并分析了涂层的表面失效行为。氧气流量和燃气流量对涂层磨损性能的影响呈不同的变化规律,较小的氧气流量、适中的燃气流量和喷涂距离条件下制备的涂层磨损率较低。涂层滑动磨损失效具有解理断裂特征。失效过程中碳化物颗粒的剥落对涂层磨损起关键作用,涂层中的粘结相、孔隙对疲劳裂纹的扩展有很大的影响。     

基于灰色关联分析与回归分析WC-12Co涂层工艺参数的多目标优化

以Q235钢为基体,采用等离子喷涂法制备了高质量WC-12Co涂层,对WC-12Co涂层显微硬度、沉积厚度和结合强度进行综合评价。基于主气流量、电流和喷涂距离工艺参数设计了Box-Behnken实验模型,利用层次分析确定评价指标的权重,用灰色关联分析和回归分析对工艺参数进行优化。研究结果表明,层次分析后评价指标的权重矩阵为W_j=[0.44,0.17,0.39]。通过灰色关联分析法得到最优参数为气流量2 500L/h、电流350A、喷涂距离130mm,回归分析得到最优参数为主气流量2 500L/h、电流349.08A、喷涂距离129.18mm。两种方法优化结果基本一致,可以应用于工艺参数的多目标优化。     

响应曲面法优化超音速等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层工艺

为获得低孔隙率的Al2O3-40%TiO2(AT40)涂层,采用响应曲面法(RSM)优化超音速等离子喷涂AT40涂层的工艺参数,利用Box-Behnken(BBD)设计分析送粉量、喷涂功率、氩气流量、氢气流量4个主要因素对涂层截面孔隙率的影响规律,利用Design Expert软件设计试验方案,统计分析试验数据,并得到二次多元回归模型.研究表明,在本试验条件下,4种因素对孔隙率影响顺序依次为氩气流量氢气流量喷涂功率送粉量,最优工艺参数为送粉量30 g/min,喷涂功率51.4 kW,氩气流量3.0 m3/h,氢气流量0.45 m3/h,试验测得此时涂层孔隙率为2.74%.     

超音速火焰喷涂多尺度WC-17Co粉末制备的金属陶瓷涂层的组织结构与性能

在不同氧气流量(322 L/min、402 L/min、482 L/min和543 L/min)条件下,将多尺度WC-17Co粉末(60%(质量分数)纳米WC和40%(质量分数)微米WC陶瓷颗粒)通过超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备WC-17Co金属陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射技术(XRD)分别对涂层的组织形貌和物相进行分析,并测试了涂层的硬度值和耐磨损性能。结果表明,随着氧气流量降低,涂层中WC颗粒分解更为严重,在氧气流量为322 L/min时,涂层中WC陶瓷相最少。HVOF喷涂过程中氧气流量对最终形成的涂层中W、W2C与Co3W3C相的含量及涂层的硬度值和耐磨损性能有重要影响,其与前者呈负相关,与后二者呈正相关。当氧气流量控制在543 L/min时,HVOF喷涂形成的涂层中主要物相仍为WC相;通过硬度测试发现,随着氧气流量增加,涂层的硬度值逐渐增加,在氧气流量为543 L/min时,涂层具有最高硬度值((979±52. 9) Hv0. 3)和仅为(6. 6±0. 57) mg的磨损失重量。     

超音速等离子高铝青铜磷光粒子复合发光涂层的性能研究

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体表面制备了Cu-14Al-X与SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)复合发光涂层,研究了不同喷涂工艺参数(H_2气流量)对制备涂层性能的影响。利用XRD、SEM、EDS及荧光/磷光发光光度计研究分析了喷涂层物相组织、形貌结构及其发光性能。结果表明,涂层均由Al_(0.5)Fe_(0.5)、AlFe_3、Cu_9Al_4、SrAl_2O_4相及少量SrAl_4O_7和SrFe_2O_4构成。随着H_2气流量从1L/min到16L/min增加,喷涂材料沉积率增大,磷光粒子沉积率增加明显,同时,涂层的发光强度随H_2气流量增加而增强,涂层结合强度、显微硬度及致密性也随H_2气流量增加而显著提高。     

热输入量对HVOF铁基非晶涂层制备及性能的影响

目的以FeCoCrMoCBYS非晶粉末为喷涂材料,采用几组不同的热输入量,使用超音速火焰喷涂(HVOF)制备成铁基非晶涂层,通过对涂层性能进行分析,研究热输入量对涂层的影响。方法通过调整煤油流量和氧气流量两个参数来控制喷涂时的热输入量。分别利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、维氏显微硬度计等设备,研究热输入量对涂层显微组织和显微硬度的影响,并通过电化学工作站测试涂层在1 mol/L FeCl_2溶液中的极化曲线进而分析其耐蚀性能。结果不同热输入量下制备的涂层均具有较高的非晶含量。保持其他参数不变,随着热输入量的增加,涂层变得更加致密,孔隙率最小达到1.56%。涂层显微硬度先增大后减小,涂层横截面中部位置硬度大于表面和接近基体位置。结论当热输入量达到6.4×10~5 J时,非晶含量高达96.7%,自腐蚀电流密度低,耐腐蚀性最好。     

微束等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层特性

采用轴向中心送粉式微束等离子喷涂系统在2kW级的小功率条件下制备了Al2O3陶瓷涂层.研究了电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与涂层组织结构和性能的影响.采用光学显微镜观察涂层的组织结构,采用X射线衍射分析涂层的相结构,采用磨粒磨损质量损失表征涂层的性能,用热辐射粒子速度温度测量系统测试工艺参数对喷涂粒子速度的影响.结果表明,电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度的影响都比较明显,粒子速度随着电弧功率和工作气体流量的增加而增加,随着喷涂距离的增加而下降.涂层的磨粒磨损质量损失随电弧功率的增加而减少,而随工作气体流量和喷涂距离的增加而增加.分析表明粒子的温度对涂层磨粒磨损质量损失有较大的影响.采用微束等离子喷涂可以制备磨粒磨损性能与传统等离子喷涂在38kW下制备的涂层相当的Al2O3涂层.     

电弧喷涂工艺参数对Fe基涂层组织及耐磨性的影响

为保证大面积施工过程中电弧喷涂涂层质量的稳定性,采用正交设计方法研究了电弧喷涂工艺参数对Fe基耐磨涂层耐磨性的影响.确定最佳电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流180 A,喷涂电压32 V,喷涂压力0.55 MPa,喷涂距离100 mm.试验结果表明:采用优化后的最佳工艺参数喷涂,涂层相对耐磨性为Q235钢的15.6倍,比优化前的1号涂层相对耐磨性提高近1倍.涂层中的孔隙率是影响涂层耐磨性的主要因素,采用适中的电弧电压可减少涂层中的孔隙率和氧化物数量,有利于提高涂层的耐磨性,获得具有良好综合性能的涂层.     

低压等离子和超音速火焰喷涂NiCoCrAlYTa层的结构和性能

NiCoCrAlYTa高温氧化防护涂层是发动机高温叶片的重要防护层,已得到广泛应用。分别采用空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF)、氧气助燃的超音速火焰喷涂(HVOF)、低压等离子喷涂(LPPS)和低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa涂层,并研究了4种工艺制备的涂层的结构与性能。结果表明:4种工艺制备的NiCoCrAlYTa涂层主要由γ’-Ni3Al,β-NiAl和固溶体γ-Ni相组成,含少量单质Cr,而β-NiAl相的含量比喷涂粉末中低;除LT-HVOF涂层外,其他3种涂层中均有未熔或部分熔融颗粒存在;HVOF涂层中存在大量氧化物区;HVAF涂层沉积率较低;LT-HVOF涂层致密度高,没有明显的氧化物区;LPPS涂层中也没有氧化物区,但致密度比其他涂层低;LPPS涂层含氧量低,但致密度和结合强度均低于HVAF和HVOF涂层;LT-HVOF涂层含氧量与LPPS涂层相当,但致密度和结合强度优于LPPS涂层。     

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr粒子速度的影响

运用热辐射法测定了超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr粒子速度,研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对粒子速度的影响规律,结果表明,燃气流量、氧气流量对粒子速度具有显著影响,当燃气流量在37～46L/min范围内增加,氧气流量在368～447L/min范围内增加时,粒子速度上升显著.适中的氧气流量有利于获得较高的粒子速度.粒子速度随喷涂距离呈现先增加后减小的变化规律,粒子的加速过程主要在距枪口160mm的范围内进行.     

超音速火焰喷涂TiB2-50Co涂层及其性能

在322、402和462 L/min 3种氧气流量条件下采用超音速火焰喷涂技术制备了3种TiB₂-50Co涂层,通过SEM和XRD对涂层的微观组织和物相结构进行分析,测试其硬度,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融铝硅(Al-12.07wt%Si)合金腐蚀和耐磨粒磨损性能.研究结果表明:3种TiB₂-50Co涂层的物相均为TiB₂和Co;3种涂层的组织均致密,其中以氧气流量为322 L/min条件下制备的涂层试样最致密,其孔隙率最低(1.76%),涂层硬度值最高,达到(558±90) HV_0.3;氧气流量为462 L/min条件下制备的涂层抗热震性能最差,涂层截面出现明显裂纹;在熔融Al-12.07wt%Si合金中腐蚀60 h后,3种涂层均具有良好的耐熔融Al-12.07wt%Si腐蚀性能;在载荷为6 N的条件下,3种涂层均具有良好的耐磨损性能,以氧气流量为322 L/min条件下制备的涂层试样最佳.     

铝基粉芯线材电弧喷涂工艺参数优化研究

为了使铝基粉芯线材电弧喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层孔隙率为判据,通过正交试验和OLYC IA m3金相图像分析系统对铝基粉芯线材电弧喷涂工艺进行了优化,同时采用SprayW atch热喷涂监控系统对喷涂过程中粒子的飞行速度和温度进行了测定.经研究得到了铝基粉芯丝材电弧喷涂的最佳工艺参数.结果表明,影响铝基涂层致密性的工艺因素按主次顺序分别为喷涂气压、喷涂电压和喷涂距离;在所选试验范围内,随气体压力和喷涂电压的增大、喷涂距离的减小,涂层的孔隙率降低;在优化的喷涂工艺参数条件下,铝基涂层最小孔隙率可达1.3%.     

激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在TC11合金表面成功制备NiCrBSi-Ti_3SiC_2-CaF_2-WC耐磨自润滑涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析熔覆层的物相及微观组织;利用显微硬度仪对其硬度进行了测量。分别在室温(25℃),300℃和600℃条件下对涂层进行干滑动摩擦磨损实验,并分析其磨损机理。结果表明:涂层主要由γ-Ni共晶相,M_(23)C_6,TiC,(Ti,W)C,Ti_5Si_3硬质相以及少量的Ti_3SiC_2,CaF_2,TiF_3润滑相组成。激光熔覆层的显微硬度大幅度提高,显微硬度平均值为863.63HV_(0.2),约为基体的2.46倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,在300℃条件下,涂层具有最低的摩擦因数(0.275)和磨损率(4.8×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1))。