超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层的结构及冲蚀磨损机理

目的改善流体机械部件的耐冲蚀磨损性能。方法采用超音速等离子喷涂(Supersonic Plasma Spraying)系统制备NiCr-Cr_3C_2涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析了喷涂粉末和涂层的物相结构。采用扫描电子显微镜(SEM)及配套的能谱分析仪(EDS)观察和分析了涂层的微观形貌及化学成分。采用透射电子显微镜(TEM)从超微观角度分析了涂层的晶粒结构。采用Image J2x孔隙率计算软件测定了涂层的孔隙率。采用显微硬度仪、纳米压痕仪及万能拉伸试验机分别测定了涂层的显微硬度、弹性模量和结合强度。采用动载磨料试验机进行了冲蚀试验,冲蚀角度为90°,砂浆比为5:8,冲蚀时间为3 h。结果获得的超音速等离子喷涂Ni Cr-Cr_3C_2涂层主要含有NiCr、Cr_3C_2、Cr_7C_3等物相,至少含有单晶、纳米晶、过渡区三个区域。涂层的显微硬度值为911HV0.3,约为基体的3倍,孔隙率为1.4%,结合强度为66 MPa,弹性模量为215.3 GPa。在90°攻角下,涂层的冲蚀磨损失效以疲劳剥落磨损为主。结论用超音速等离子喷涂系统在基体表面制备的Ni Cr-Cr_3C_2涂层具有较好的耐冲蚀磨损性能。     

活塞杆表面制备CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层的性能研究

采用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合的方法,在启闭机活塞杆用45钢表面制备了CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2复合涂层。分析了该涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能和电化学性能等,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:涂层的孔隙率为0.57%,涂层的平均显微硬度达1332.3HV0.2,涂层结合强度均值达到63.7MPa,涂层的抗摩擦磨损性能是基体45钢的84.3倍,CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良的抗磨损性能。CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体的。利用超音速火焰喷涂与高焓等离子喷涂相结合制备的CoNiCrAl/Cr_2O_3·SiO_2·TiO_2涂层具有优良好的应用前景。     

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr_3C_2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析.结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压.Cr_3C_2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500 A,电压65 V,喷涂距离100 mm,送粉气流量7 L/min.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层.     

AZ31B镁合金表面SHS反应热喷涂复相陶瓷涂层的制备及性能

采用SHS反应火焰喷涂技术,把Al-TiO2-B2O3铝热反应剂引入喷涂材料中,采用机械球磨和聚乙烯醇(PVA)造粒制成喷涂复合粉末,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析了喷涂复合粉末和复合陶瓷涂层的组成及形貌,并对涂层的热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性进行测试.结果表明:复合粉末经12 h球磨后发生铝热反应,粉末呈球形及少量片状,造粒后形成相互包覆的球形结构.涂层中生成TiB2、MgAl2O4等新相.该复合涂层熔化较充分,涂层与基体结合紧密,界面处Mg元素有扩散.复合涂层热震次数可达45次,清漆封孔后,孔隙率为0%,致密性很好,最大显微硬度值达1224 HV0.1,耐磨性比镁合金基体提高8倍以上.涂层热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性明显优于普通热喷涂陶瓷涂层.     

高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的组织与性能

用高速火焰喷涂法在20钢上制备Fe-Al／Cr3C2复合涂层。利用配有能谱仪的扫描电镜分析涂层表面形貌和所含元素,利用X射线衍射仪分析涂层的相组成,并测试了涂层的结合强度、显微硬度、孔隙率等性能。结果表明,高速火焰喷涂Fe-Al／Cr3C2复合涂层中主要包括Fe、Al以及FeAl、Fe3Al、Cr3C2相,Cr3C2增强相呈点状均匀分布涂层中;涂层具有较高的结合强度、硬度和较低的孔隙率。     

HVOF喷涂纳米WC-12Co涂层的性能研究

为促进HVOF喷涂纳米WC-12Co涂层在工业上的应用,采用HVOF喷涂法分别制备了纳米和微米结构WC-12Co涂层.研究了涂层的结合强度,测试了两种涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对喷涂粉末、涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.研究结果表明：两种涂层中纳米涂层显微硬度是普通涂层的1.5倍,最高达到1610 HV,纳米涂层中W C颗粒的分布更均匀,冲蚀率是微米级涂层的1/2左右,性能更优越.     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂与耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB2复合涂层和常规Ni60-TiB2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB2,以及次生的TiO2、NiTiO3、SiO2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂层及耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB_2复合涂层和常规Ni60-TiB_2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB_2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB_2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB_2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB_2,以及次生的TiO_2、NiTi O_3、SiO_2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

汽车磨损零件的喷涂修复工艺

采用4种不同的表面喷涂工艺对汽车磨损零件进行了修复处理,对喷涂涂层的孔隙率、显微硬度、表面喷涂涂层形貌和磨损形貌进行了观察。结果表明,4种喷涂修复粉末颗粒中,NiCrBSiFe粉末颗粒的尺寸分散性最大,但是圆整度最高。整个涂层中显微硬度与孔隙率有一定关系,复合涂层中并不是粉末种类越多越好。较为适宜的汽车磨损零件喷涂修复粉末的组合为:TiO_2+Cr_2O_3+NiCrBSiFe,这是因为此时的涂层中同时含有陶瓷相和润滑相,且孔隙率较低而显微硬度较高。     

NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的组织与性能

采用离子喷涂和超音速火焰喷涂技术分别制备了NiCoCrAlY/Al₂O₃耐磨复合涂层,通过SEM、显微硬度计和万能材料测试机研究了粉体和涂层的显微结构、显微硬度和结合强度。结果表明,Al₂O₃颗粒表面包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,涂层与基体结合良好,超音速火焰喷涂涂层的孔隙率仅为等离子喷涂涂层的1/7。超音速火焰喷涂涂层的显微硬度和结合强度均高于等离子喷涂涂层。两种方法制备的涂层的破坏属脆性断裂机理。     

Tribological properties of high velocity arc sprayed Fe-Al based composite coatings at elevated temperature

Fe-Al based intermetallic composite coatings were in-situ synthesized using Fe-Al/Cr3C2 or Fe-Al/WC cored wires and high velocity are spraying (HVAS) technology. The tribological properties of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were investigated using a ball-on-disc tribotester from room temperature to 650 ℃. The results show that the coatings have relatively high bond strength and micro-hardness. The tribological properties of Fe-Al/Cr3C2 and Fe-Al/WC composite coatings were further analyzed and compared. Low and stable wear rates of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were indicated from room temperature to 650 ℃. The excellent wear resistance of the composite coatings in high temperature was discussed.     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

高速电弧喷涂含稀土FeMnCrNiAl/Cr3C2复合涂层的组织与耐磨性能

利用高速电弧喷涂技术在20钢表面分别制备了含稀土和不含稀土的FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、显微硬度、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织、显微硬度、结合强度、常温滑动摩擦磨损、高温冲蚀磨损等性能进行研究。结果表明:FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层具有较高的结合强度、显微硬度和耐磨性能,加入稀土能降低涂层摩擦系数、提高涂层常温滑动磨损和高温冲蚀磨损性能。     

等离子喷涂Al2O3-13％TiO2涂层微观组织形貌分析

采用微米粉末和纳米粉末,分别在45钢表面等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和孔隙率,分析了涂层的显微组织。结果表明;微米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构;纳米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层中有大量的未熔和半熔化粒子,粒子间结合紧密,涂层孔隙率小。     

HVOF喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备了3种镍基涂层，并对涂层的性能进行测试。结果表明：烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度达44．6MPa、显微硬度963．8HV，均明显优于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层；Ni包C涂层孔隙率最高，达5．4％，并含有许多的未熔软质相；涂层中的镍起粘结作用，能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度。     

添加BaF_2/CaF_2对爆炸喷涂Cr_3C_2基金属陶瓷涂层性能的影响

采用爆炸喷涂制备添加BaF2/CaF2共晶的Cr3C2基金属陶瓷涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及显微硬度仪等检测方法观测了喷涂粉形貌、相组成及涂层微观组织、硬度等性能,探讨了BaF2/CaF2共晶的加入方式及其含量对爆炸喷涂Cr3C2基金属陶瓷涂层性能的影响,结果显示:10%的BaF2/CaF2共晶与Cr3C2-25%NiCr粉体经高能球磨1h,粉体粒度最小,尺寸均匀性最高。爆炸喷涂后涂层组织致密,孔隙率小于0.8%;共晶的加入,降低了涂层的显微硬度(Hv),且随加入量的增加,涂层硬度及孔隙率逐步降低;共晶与NiCr合金的预先球磨,有助于提高涂层均匀致密性和硬度,孔隙率为0.2%,显微硬度(Hv)为665.6。     

超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能研究

采用超音速等离子喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了纳米和微米WC-Co涂层,并对比了两种涂层的孔隙率、结合强度、硬度和耐磨性。结果表明,纳米涂层的致密性和结合强度均高于微米涂层,其孔隙率仅为0.56%,结合强度大于69.2 MPa;纳米涂层和微米涂层的硬度是基体的3.9和3.8倍,硬度值从涂层的表面到底部逐渐增加;基体磨损为磨粒磨损 粘着磨损 层状剥落,两种涂层磨损均为磨粒磨损。纳米涂层的孔隙率低、硬度高、表面抗压性强使其表现出更优的耐磨性。     

WC-Co复合粉末的原位合成及于硬质合金涂层制备中的应用

目的为解决超细/纳米WC-Co热喷涂时易于脱碳等瓶颈问题,制备具有高的硬度、断裂韧性、耐磨性和表面质量等优异综合性能的超细及纳米结构硬质合金涂层,并推广其在工业领域中的应用。方法以原位合成技术批量制备的超细/纳米WC-Co复合粉末为原料,利用团聚造粒技术制备得到具有高球形度和致密性,并保持原有超细/纳米结构的喷涂喂料粉末,利用超音速火焰喷涂工艺制备低脱碳、高致密的超细结构WC基涂层。结果降低喂料粉末孔隙度可有效减少涂层中W2C等脱碳相的含量,在优化工艺下制备的超细结构WC基涂层的硬度达到1450HV0.3以上,韧性相对于常规微米结构涂层提高40%以上,在两种载荷和磨料条件下均表现出更高的耐磨性。结论利用原位反应技术批量合成的超细/纳米WC-Co复合粉制备的硬质合金涂层具有优良的综合性能,可应用于对涂层的硬度、耐磨性、强韧性配合和表面质量有较高要求的工况。     

铬锆铜表面等离子喷涂Cr3C2p/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。