电爆过程中能量密度与爆炸产物变化的关系

电爆应用于材料喷涂有独特优势.电爆过程中爆炸产物的特性及其演变直接影响涂层质量.利用高压电场中金属丝段电爆方法,通过改变初始充电电压和金属丝的直径,调节沉积在金属丝上的能量密度,进行系列电爆试验;同时,利用探针收集电爆过程中的产物并进行显微分析.结果表明,金属丝电爆最初产物中含有液相和气相,随着膨胀距离的增大转变为固相.当基体处在爆炸产物未凝固的膨胀距离内,可得到液相喷涂层或气相喷涂层.提高能量密度可以提高产物中气相的膨胀距离,同时减少产物中液相成分所占比例.当能量密度大于125 J/mm3,爆炸产物中液相成分可达5%,气相膨胀距离约为9.5 mm.     

腔内约束电热爆喷涂涂层的形成

在内径为7 mm的聚乙烯爆炸腔进行钼丝的电热爆喷涂试验,用扫描电镜观察涂层的表面和截面形貌、涂层厚度,分析涂层与基体的结合情况.结果表明,爆炸腔内钼丝的爆炸产物在基体上会形成一个喷涂圆面,由中心涂层区和外围粘结层组成.中心涂层区在喷涂距离5～8 mm时,所得涂层致密、厚度均匀,与基体结合良好,局部界面附近存在元素扩散现象;外围粘结层随喷涂距离的增大而消失.大面积喷涂层可由单个喷涂圆面的合理搭接来形成,通过多次喷涂可增加涂层的厚度.     

丝电爆喷涂过程工艺参数对涂层性质的影响

采用气体放电式丝电爆装置进行丝电爆喷涂试验,利用扫描电镜分析涂层性质特点,认识喷涂距离和能量密度对涂层性质的影响。结果表明,在不同工艺参数下,可获得四类性质的涂层,其中液相喷涂层和气相沉积涂层与基体结合强度较高;沉积在金属丝上能量密度和喷涂距离直接影响涂层性质。     

电学参数对电爆炸喷涂高碳钢涂层性能的影响

在铝合金圆筒内表面进行了相同喷涂能量密度而不同电压与电容组合下电爆炸制备高碳钢涂层的实验.通过对高碳钢丝上的能量加载情况进行分析,并利用扫描电镜、维氏硬度仪等检测手段对涂层进行研究.结果表明:当喷涂能量密度一定时,低电压、高电容组合中用于高碳钢丝爆炸喷涂的能量较多,所制备的涂层平均厚度、表面粗糙度和平均硬度均较小;高电压、低电容组合中用于高碳钢丝爆炸喷涂的能量较少,所制备的涂层平均厚度、表面粗糙度和平均硬度均较大.     

钢管内表面偏心电热爆炸喷涂钼涂层

设计了爆炸丝偏心安置实现圆管内表面电爆炸喷涂方案。通过对涂层厚度与喷涂距离之间关系的理论推导和试验研究,建立了电爆炸丝偏心安置工艺参数的计算方法。进行了圆管内表面偏心电爆炸喷涂试验,在φ57mm×120mm钢管内表面制备钼涂层。结果表明:利用偏心爆炸喷涂方法得到的涂层,在钢管轴向和周向都有较好的均匀性,电热爆炸喷涂对基体组织的影响很小。     

管约束WC粉末电爆喷涂涂层的形成

采用压敏胶载送粉末连续电爆喷涂方法,进行WC粉末电爆喷涂,分析初始电压与喷射腔横截面积对涂层形成的影响。结果表明:在3~7 mm喷涂范围内,可形成表层为液相喷涂层和底层为气相沉积层的复合涂层。在较小的喷射腔横截面积下升高初始电压,能提高爆炸的区域温度和产物速度,增加气相份额。分析认为:气相优先形成气相沉积层,且气相沉积层与基体结合致密;残留的液相滞后喷射,并覆盖在气相沉积层上形成液相喷涂层。     

粉末电热爆炸喷涂方法制备钼涂层的工艺试验

利用粉末电爆喷方法制备涂层的过程中,爆炸产物粒径的大小分布对所形成的涂层质量和均匀性有重要影响。采用自主开发的连续粉末电爆喷涂设备,改变粉末涂敷量和初始充电电压等工艺参数,在304不锈钢基体上进行钼粉电爆炸喷涂试验,得到不同工艺参数下的钼涂层。通过分析其表面和截面的组织,研究了电热爆炸喷涂的工艺参数与爆炸产物粒径的大小分布之间的相关性。结果表明:初始电压和粉末涂敷量对爆炸产物粒径的分布均有影响。初始电压由小升大的过程中,产物粒径大小总体上先减小后增大,初始电压过高还会发生沿面放电现象。粉末涂敷量由少变多,产物粒径大小总体上增大。     

管约束钼丝电爆喷涂涂层特性

采用连续送丝的管约束电爆喷涂方法,进行钼丝的电爆喷涂实验,分析不同初始充电电压和喷涂距离所得涂层的结合强度,以及涂层表面形貌和截面特征。结果表明:在一定的喷涂距离范围内,可获得完全由液态金属撞击基体表面形成的液态喷涂层。根据VDI3198检测标准,液态喷涂层的结合强度属于HF-1～HF-3级。随着喷涂距离的增加,喷涂材料中掺杂的固相颗粒增多,所得涂层的结合强度变小。初始充电电压升高,获得液态喷涂层的最大喷涂距离减小。     

铝合金基体电热爆炸喷涂钼涂层的制备工艺与性能

采用电热爆炸喷涂技术在铝合金基体上制备钼涂层,用SEM、划痕仪、显微硬度计、表面粗糙度仪、微磨损试验机等表征了涂层性能。借助正交试验方法分析了钼涂层制备中各工艺参数对涂层质量的影响,确定了最佳工艺参数。结果表明:用电热爆炸喷涂方法制备的钼涂层均匀致密,孔隙率低;涂层与基体形成冶金结合,结合强度高;涂层硬度为基体的4.9倍,体积磨损量仅为基体的11.2%,耐磨性大幅增加。电爆炸喷涂的工艺参数中,对涂层质量和结合力影响最大的是喷涂距离,其次是喷涂次数,影响最小的是喷涂电压。     

电爆炸喷涂技术用于模具表面强化的研究

采用电爆炸喷涂技术,将商用材料2Cr13喷涂在生物质能材料固化颗粒成形模具表面,通过对涂层进行扫描电镜、能谱分析、强度试验可知,2Cr13经电爆炸喷涂技术在模具表面形成的涂层致密、无微裂纹、空洞较少、合金元素烧损少、与基体结合强度高。将这种经电爆炸喷涂强化后的生物质颗粒成形模具用于生产考核,寿命可提高一倍。试验与生产考核的结果为人们采用普通钢+电爆炸喷涂表面强化工艺代替用昂贵的模具钢来制作模具提供了依据。     

面向工业设计的塑料表面铝涂层的结合强度

目的采用电弧喷涂方法在环氧树脂和ABS塑料表面喷涂铝涂层,研究涂层结合强度的影响因素。方法第一组试验是塑料表面喷砂后,喷涂铝涂层;第二组是塑料表面喷砂后,涂覆一层高强度环氧树脂结构胶,再喷涂铝涂层。选择喷涂气体压力、喷涂电流和喷涂距离三因素进行正交试验,采用粘结拉伸法测试结合强度,并用照相法测量铝液和环氧树脂塑料、Q235钢的接触角。结果本试验条件下,二种塑料电弧喷涂铝涂层结合强度的影响因素主次顺序为:空气压力喷涂电流喷涂距离。最优方案是:喷涂气体压力为0.7 MPa,喷涂电流为220 A,喷涂距离为160 mm。未涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度最大不超过3 MPa;涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度达到近20 MPa。铝液和Q235钢的接触角是45°,和环氧树脂塑料的接触角是135°。结论环氧树脂和ABS塑料表面电弧喷涂铝涂层的结合强度低的主要原因是铝液和它们之间的润湿性差。涂覆高强度环氧树脂结构胶后,喷涂工艺参数对涂层的结合强度影响不明显,结合强度受控于环氧树脂结构胶的粘接作用,使涂层的结合强度显著提高。     

氧燃比对爆炸喷涂WC-12 Co涂层组织和力学性能的影响

目的提高直升机旋翼系统连接件的耐微动磨损疲劳寿命,解决传统镀铬工艺引起的环境污染问题。方法采用爆炸喷涂工艺,通过调节氧气和乙炔混合气体氧燃比,在35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体上制备不同的WC-12Co涂层,研究氧燃比对涂层组成、结构和力学性能的影响规律。结果随着氧燃比的提高,涂层C含量逐渐降低,硬度、致密性、弹性模量和结合强度则先升后降。氧燃比低于1.1时,粒子飞行速度低和熔融不充分是涂层硬度和致密性下降的主要原因;氧燃比高于1.3时,爆炸焰流为氧化气氛,WC粒子的氧化和分解加剧了C元素的流失,使得涂层性能下降;氧燃比为1.2时,涂层无明显氧化和脱碳,截面维氏显微硬度(HV0.3)达到12.9 GPa,孔隙率为0.86%,与基材间的结合强度达到148 MPa。结论爆炸喷涂中高速飞行的粒子对35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体具有一定的表面强化作用,喷丸试棒经爆炸喷涂工艺沉积WC-12Co涂层后,疲劳寿命提高107.4%。氧燃比对爆炸喷涂沉积WC-12Co涂层的组成、结构和力学性能影响较大,氧燃比为1.2时,涂层的综合力学性能最佳。     

电热爆炸法原位合成Fe-Al系金属间化合物涂层的研究

利用电热爆炸喷涂装置将纯铝喷涂到Q235钢基体上原位合成FeAl和Fe3Al金属间化合物涂层,通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对涂层的物相进行了分析.结果表明,采用电热爆炸法在合适的喷涂距离下可合成具有亚微米晶的Fe3Al金属间化合物涂层,该涂层的硬度达630 HV0.05.涂层与Q235钢基体实现了冶金结合.     

电爆喷涂方法的研究进展

电爆喷涂是一种新兴的热喷涂方法,它是利用高电压对喷涂材料脉冲放电,瞬时大电流将其加热并发生爆炸,产生高温粒子伴随冲击波喷射到基体表面形成涂层。其特点是喷射粒子速度高,设备尺寸小,适用于孔腔内壁喷涂。本文综述了电爆喷涂方法的发展现状,其经历了自由、定向和约束电爆喷涂。自由喷涂的电极直接接触,烧损严重,并对管径有限制,仅用于小直径管/孔内壁;定向喷涂的约束腔常用陶瓷材料,在爆炸冲击时易破裂或烧蚀;约束喷涂采用消融材料制作约束腔,气体放电导入电流,使这些问题得以解决。其次,阐述了该方法制备的涂层特性,即涂层与基体呈冶金结合,形成了超细晶、纳米晶结构的致密涂层,且具有良好的耐磨和抗腐蚀性及较高的硬度;给出了过程参数与涂层的关系,能量密度和喷涂距离是影响涂层性能的主要因素。最后分析了将来需要研究的问题,展望了电爆喷涂方法的发展趋势。     

粉末电爆喷涂方法制备Ti3SiC2涂层

在自制的连续送粉电爆喷涂设备上,以Ti3SiC2粉末为电爆喷涂材料制备了Ti3SiC2涂层.根据所制备涂层的表面形貌和截面特征,分析了充电电压、粉末粒径、石墨掺入量对电爆喷涂过程的影响.结果表明,粉末粒径为28μm,充电电压高于15 kV、掺入的石墨粉为10％时,涂层沉积率较高,均匀性较好.XRD分析表明,涂层由TiC...