掺杂纳米材料对等离子喷涂涂层组织性能的影响

对AT13粉掺杂纳米级材料Al2O3 13wt％TiO2的复合粉在等离子喷涂中的应用进行了研究，包括纳米级材料的分散、掺杂、制备微米粉及喷涂工艺参数。结果证明：掺杂纳米材料的涂层较常规微米级涂层结构有明显改善，涂层组织细化、分布均匀，孔隙率降低；涂层残余应力降低，亚微裂纹减少，耐磨耐蚀性能明显提高。纳米材料的加入，改善了喷涂熔融态粉末的流动性及平铺性能，改变了涂层晶粒生长机制。     

大气等离子喷涂制备Fe-Ni-B合金涂层-321不锈钢层状复合材料的射线屏蔽性能研究

为满足核辐射屏蔽材料对结构-功能一体化的需求,采用大气等离子喷涂工艺在321不锈钢基体上设计并制备了Fe-Ni-B合金涂层复合材料,用于防护从裂变反应堆释放的中子与γ射线。在介绍该层状复合材料设计与制备的关键参数与技术细节的基础上,主要研究了层状复合材料对中子及γ射线的屏蔽性能。研究结果表明,该层状复合材料具有结构-功能一体化特征,理论计算及测试结果对比分析表明该材料对中子及γ射线拥有良好的综合屏蔽能力,有望在各种核辐射反应堆屏蔽系统中使用。     

等离子喷涂工艺稳定性对陶瓷涂层组织和性能的影响

采用正交试验设计方法研究了等离子喷涂主要工艺参数对Cr2O3涂层组织、抗拉结合强度和耐蚀性的影响,并用方差分析方法对试验结果进行分析。结果表明,影响涂层性能和性能稳定的最重要的工艺参数为电弧电流,其次为涂层厚度;涂层内孔隙率是影响涂层结合性和耐蚀性的主要原因;陶瓷涂层的腐蚀为陶瓷层内部的化学腐蚀。     

等离子喷涂工艺参数对钽涂层滑动摩擦性能的影响

目前,用等离子喷涂工艺制备钽涂层及对其摩擦性能的研究报道很少。采用等离子喷涂制备钽涂层,并研究了涂层的滑动摩擦性能,探讨了喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对喷涂过程中钽粉温度和速度的影响,采用SEM分析了涂层的典型组织结构,用球盘型摩擦磨损试验机测试了室温、无润滑条件下涂层的滑动摩擦性能。结果表明,喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对钽飞行粒子的温度和速度都有较大的影响,等离子喷涂优化参数为喷涂功率36kW、喷涂距离150mm、送粉速率45g/min时,钽涂层的组织致密、耐磨性好,密度和硬度分别为15.2g/cm3,759HV,涂层的抗拉强度超过40MPa;涂层的滑动摩擦失效行为主要表现为疲劳剥落,在试验范围内,各种喷涂工艺参数获得的涂层滑动摩擦系数相近。     

粉末状态对超音速喷涂合成TiC-Ni涂层组织和性能的影响

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料通过PVA制粒和混合制粒制备两种喷涂粉末.研究表明:制粒方式在超音速火焰喷涂对涂层组织和耐磨性能有很大影响.PVA制粒粉末进行喷涂,涂层的相组成为TiC、Ni和少量Ti与Ni的氧化物,组织致密具有典型的层状涂层结构特征,涂层耐冲蚀磨损性能较强;混合制粒由于在火焰气流中缺乏SHS反应的条件,粉末喷涂后涂层中含有大量的Ti和Ni的氧化物和少量的粘结相Ni,具有较多的孔洞涂层组织疏松,耐冲蚀磨损性能较差.     

等离子喷涂参数对钽涂层组织及性能的影响

采用等离子喷涂法制备了钽金属涂层，用电子显微镜分析了不同工艺条件下钽涂层的化学成分、表面形貌，测试了涂层与基材的结合强度。结果表明，采用优化的等离子喷涂工艺参数，可以制取组织致密、厚度均匀的钽涂层；钽粉的颗粒尺寸对材料的熔化状态影响较大；在试验的喷距范围内，喷距对粉末的熔化状态和涂层结合强度均无明显影响。     

喷涂工艺参数对NICrBSi涂层显微组织和性能的影响

采用微束等离子喷涂系统制备了NiCrBSi涂层。研究了电弧功率、喷涂距离和等离子气体流量对涂层显微组织和性能的影响。试验结果表明,NiCrBSi涂层的致密程度与显微硬度随电弧功率和气体流量的增加而增加。当喷涂距离超过40mm时,喷涂距离对涂层显微硬度没有显著影响。采用微束等离子喷涂工艺制备的NiCrBSi涂层显微硬度可达HV0．2700。     

BSAS喷涂粉体制备工艺及其对涂层性能的影响

采用不同工艺制备BSAS(BaO-SrO-Al_2O_3-SiO_2)喷涂粉体。研究喷涂粉体特性及其对等离子喷涂工艺制备的环境障涂层结构和性能的影响。结果表明:粉体造粒工艺制备的BSAS喷涂粉体颗粒不均匀,流动性差。制备的涂层粗糙,孔隙率高,结合强度为24.1MPa;造粒烧结工艺制备的BSAS喷涂粉体表面圆滑,流动性好,沉积效率高。制备的涂层结构均匀,少孔隙,无裂纹,结合强度达到29.8MPa,涂层中BSAS相保留率最高,达到53.2%;熔融破碎工艺制备的BSAS粉体呈致密不规则块状,虽然流动性好沉积效率高,制备的涂层光滑且孔隙极少,但微裂纹较多,结合强度仅为14.2MPa,粉体经喷涂后发生相结构重组,BSAS相保留率为20.5%,对涂层的高温性能不利。分析认为,造粒烧结工艺制备BSAS粉体具有工艺过程简化、粉体质量好、相稳定性高等优点,更适合于等离子喷涂的要求。     

超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000 和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌.结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落.     

热喷涂发展趋势——新型高能高速喷涂方法

介绍了两种高能高速喷涂新技术－－超音速火焰喷涂及超音速等离子喷涂，分析了两种喷涂方法的发展背景及基本原理，比较了它们的涂层特点及应用范围，指出超音速火焰喷涂及超音速等离子喷涂是获得高质量涂层的新技术。     

AYSZ涂层的制备及显微结构与性能研究

采用振动研磨方法对喷涂前驱体(6%Al2O3-7%YSZ混合粉体)进行研磨处理,并通过XRD和TEM对研磨后的混合粉体进行表征.利用大气等离子喷涂技术,分别对研磨过的前驱体和7%YSZ粉体进行喷涂,制备了新型AYSZ涂层和常规YSZ涂层,采用SEM,XRD和EDS等测试方法,研究了这两种涂层的显微组织及相组成.研究结果表明:前驱体颗粒经过振动研磨后,产生大量的应变和位错等缺陷,使材料处于亚稳、高能活性状态.在等离子高温的诱导下,储存在材料内部的能量得以释放,使得AYSZ涂层的柱状晶粒尺寸减小至纳米级.相比于YSZ涂层,AYSZ涂层含有较多的c-ZrO2,提高了涂层的孔隙率、弹性模量和硬度等性能.     

等离子束熔覆铁基合金涂层的组织与性能研究

利用等离子熔覆技术,在钢基体表面熔覆了一层铁基合金,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的涂层;采用金相显微镜对熔覆层的组织进行观察,发现熔覆层整体组织由柱状树枝晶向等轴晶转变,无气孔、夹杂,其中枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;利用显微硬度计分析表明,熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体呈梯度分布;磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性是淬火45钢的2.56倍.     

粒度对超音速等离子喷涂高铝青铜合金微观结构的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢表面制备粒度范围为-280~+320目、-320~+360目、-360~+400目、-400目的4种高铝青铜合金粉体涂层。采用XRD、SEM等手段对涂层的物相组成、组织结构、显微硬度等进行了分析,研究了粒度对涂层组织及性能的影响。结果表明,粉体的粒度对涂层显微组织结构及性能有着重要影响。粉体粒度越细小,涂层的组织及性能越优良。-400目的粉体制备的涂层组织致密均匀,层流状结构明显,显微硬度可达367.5HV。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的相组成及其结构

研究纯钛表面羟基磷灰石(HA)涂层的相组成及其微观结构,为涂层性能与制备工艺优化提供依据.采用等离子喷涂法制备HA涂层,用X射线衍射仪和透射电子显微镜进行相细成与微观结构的表征.研究表明:涂层主要由晶相HA、非晶相和分解相组成,随喷涂功率的提高,非晶化加剧,CaO含量提高;在TEM下观察到HA晶体与非晶体共存区、HA与磷酸三钙徽晶的共存区,以及HA与Ti的反应产物CaTi03;除工艺原因外,羟基磷灰石复杂的结构和混合键的结合也是其形成非晶态的主要原因.     

Ti对等离子堆焊Ni基Cr3C2涂层组织与性能的影响

为了改善镍基合金涂层的组织与耐磨性,利用等离子堆焊技术在Q235碳钢表面分别制备了镍基合金涂层Ni50、添加质量分数40%Cr_3C_2的Cr_3C_2/Ni复合涂层,以及复合添加质量分数40%Cr_3C_2和1%Ti的Ti/Cr_3C_2/Ni复合涂层,研究了添加Cr_3C_2及复合添加Cr_3C_2和Ti对Ni50合金涂层组织、硬度和耐摩擦磨损性能的影响.结果表明:Ni50合金涂层主要由γ-Ni枝晶组织及其间的共晶组织组成,Cr_3C_2/Ni复合涂层主要由大量初生碳化物和细小枝晶组织组成,Ti/Cr_3C_2/Ni复合涂层中碳化物尺寸减小且分布更均匀,组织明显细化;与Ni50合金涂层相比,Cr_3C_2/Ni和Ti/Cr_3C_2/Ni复合涂层的硬度均显著提高了26%以上,相对耐磨性分别提高了1.4倍和2.1倍.     

NiCrBSi粉末火焰喷焊钢管的抗拉强度研究

采用氧乙炔火焰喷焊工艺在耐热钢管表面制备了镍基合金喷焊层,分别利用OM、SEM、EDS、TEM等方法分析了喷焊管表面与横截面的显微组织、形貌、元素分布及物相结构.通过拉伸实验测定了喷焊管的抗拉强度,观察了喷焊管的拉伸变形规律.结果表明,在实验工艺参数下,喷焊层内部形成了以γ-Ni固溶体为基体,呈弥散分布的富Cr针状第二相,以及硼硅酸盐玻璃相,在第二相粒子周围,γ-Ni固溶体内有大量位错缠绕.喷焊层与基体形成了冶金结合,整体抗拉强度高达522 MPa.拉伸后,钢管基体产生了延性裂纹,喷焊层发生了半脆性断裂.喷焊管同时具备了外层耐蚀耐磨性能与基材的良好韧性,综合性能有较大改善.     

Effect of coating on the microstructure and thermal conductivities of diamond-Cu composites prepared by powder metallurgy

Diamond-Cu composites from the direct combination of diamond and Cu show low thermal conductivities due to weak interface and high thermal resistance as a result of chemical incompatibility. In this paper, a new method is proposed to strengthen interfacial binding between diamond and Cu by coating strong carbide-forming elements, e.g., Ti or Cr on the surface of the diamond through vacuum micro-deposition. Interfacial thermal resistance of diamond-Cu composites is greatly decreased when diamond particles are coated by a Cr or Ti layer of a certain thickness before combining with Cu. Thermal conductivity is also increased several times. Cr coating can reduce more effectively interface thermal resistance between diamond and Cu than Ti coating. Moreover, it has a smaller negative impact on the thermal conductivity of the Cu matrix, resulting in higher thermal conductivity of Cr-coated diamond-Cu composites. Through the vacuum micro-deposition technology, Cr on the diamond particle surface is present in the form Cr₇C₃ near diamond and a pure Cr outer layer at 2:1. The optimum thickness is within 0.6-0.9 μm; at this depth, the thermal conductivities of 70 vol% diamond-Cu composites can be increased four times and reach as high as 657 W/m K. In this work, an original theoretical model is proposed to estimate the thermal conductivities of composite materials with an interlayer of a certain thickness. The predicted values from this model are in good agreement with the experimental values.     

化学沉积RE-Ni-Mo-P-WC复合镀层组织结构及性能研究

研究了化学沉积RE-Ni-Mo-P-WC复合镀层的组织结构及性能.结果发现:加入稀土元素能使镀层表面的晶粒急剧细化,分散性大大加强.镀层结构由非晶态转化为晶态结构.镀层的耐蚀性略有下降.硬度随WC浓度增加而增加,钼酸钠浓度为0.05g/L并经过200 ℃热处理后,显微硬度增大.氧化膜的质量随温度的升高逐渐增加,但在600 ℃以下氧化温度对镀层增重不明显.     

等离子喷涂炭/炭复合材料Cr-Al-Si涂层显微结构及高温抗氧化性能

采用等离子喷涂法在涂覆SiC内涂层的炭/炭复合材料表面制备了Cr-Al-Si外涂层。采用XRD和SEM分析了涂层的物相组成及微观结构, 并测试了复合涂层炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明: 合金外涂层主要由Al_3.21Si_0.47、 Cr₃Si及Al₂O₃组成, 厚度约为120μm, 无穿透性裂纹; 多孔结构单一β-SiC内涂层的防氧化能力较差, 氧化10h后涂层试样的氧化失重就接近10%, 外加Cr-Al-Si涂层后, 涂层试样的氧化性能显著提高, 氧化61 h后试样的失重仅为5.3%。      

EB-PVD process and thermal properties of hafnia-based thermal barrier coating

Thermal barrier coatings (TBCs) are being developed for the key technology of gas turbine and diesel engine applications. In general, 8 mass% Y₂O₃–ZrO₂ (8YSZ) coating materials are used as the top coating of TBCs. The development of hafnia-based TBC was started in order to realize the high reliability and durability in comparison with 8YSZ, and the 7.5 mass% Y₂O₃–HfO₂ (7.5YSH) was selected for coating material. By the investigation of electron-beam physical vapor deposition (EB-PVD) process using 7.5YSH ceramic ingot, 7.5YSH top coating with about 200 µm thickness could be formed. The microstructure of the 7.5YSH coated at coating temperature of 850 °C showed columnars of laminated thin crystals. On the other hand, the structure of the 7.5YSH coated at coating temperature of 950 °C showed solid columnars. From the result of sintering behavior obtained by heating test of 7.5YSH coating, it was recognized that the thermal durability of 7.5YSH coating was improved up to about 100 °C in comparison with 8YSZ coating. This tendency was confirmed by the experimental result of the thermal expansion characteristics of sintered 7.5YSH and 8YSZ.

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