超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

高效能超音速等离子喷涂制备NiCr-Cr3C2涂层特点

采用高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备了Ni Cr-Cr3C2涂层,并对涂层性能进行了测试。结果表明采用高效能超音速等离子喷涂方法制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结构致密,孔隙率约为1%左右,显微硬度约为986HV0.3,涂层具有明显的双相结构。EDS分析结果认为,涂层由Ni Cr和Cr3C2相交替组成。Ni Cr-Cr3C2涂层的结合强度达到68MPa,与超音速火焰(HVOF)喷涂制备的Ni Cr-Cr3C2涂层结合强度相近。超音速等离子喷涂Ni Cr-Cr3C2涂层的沉积效率测定结果约为63.8%。     

高效能超音速等离子喷涂射流与涂层特点

超音速等离子喷涂技术是热喷涂技术发展的重要方向之一。通过简化模型计算,比较了常见热喷涂技术的粒子飞行时间、等离子喷嘴喉口的能量密度,探讨了高效能超音速等离子喷涂典型陶瓷、易氧化纯金属、金属陶瓷复合材料、非晶材料等粒子飞行特征和涂层主要性能。结果表明:高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)所具有的高温、高速双高特点,使其能够对各种熔点、易氧化、易失碳材料实现低成本、高效率、高质量的涂层制备,是一种非常具有应用潜力的热喷涂技术。     

超细25%NiCr-Cr_3C_2粉末制备及HVOF涂层性能研究

本文采用超细碳化铬粉末通过团聚烧结工艺制备球形25%NiCr-Cr3C2复合粉末,使用超音速火焰喷涂工艺制备耐高温磨损涂层,分析了超细25%NiCr-Cr3C2复合粉末的化学成分和表面形貌,通过涂层的结合强度和显微硬度与常规粉末的对比实验,研究超细Cr3C2颗粒对超音速火焰喷涂涂层的性能影响。     

超音速等离子喷涂氧化铝涂层组织性能研究

采用超音速等离子喷涂工艺制备了氧化铝涂层。利用扫描电镜和纳米测试仪研究了电弧功率及喷涂距离对氧化铝涂层的微观组织与性能的影响。试验结果表明:功率为60kW,喷涂距离为100mm时涂层的孔隙率最低,微观硬度和弹性模量最高;氧化铝涂层的微观硬度和弹性模量主要受涂层中的孔隙和微裂纹的影响,两者随电弧功率与喷涂距离的增大均呈现先增后减的相同趋势。     

超音速等离子喷涂制备先进陶瓷涂层的特点

采用最新开发的第二代超音速等离子喷涂系统,通过工艺优化,制备了目前常见的几种陶瓷涂层(如ZrO_2/MCrAlY梯度功能涂层,Nano-ZrO_2涂层,Cr_2O_3以及Ti-Al金属间化合物涂层等),并采用SEM、EDS、TEM、XDR等手段对陶瓷涂层的组织结构进行了分析表征。结果表明,相对于传统的等离子喷涂,上述涂层的致密性和界面结合状态都得到了明显改善。     

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂制备Cr3C2-NiCr涂层及耐磨、耐蚀性能研究

为了研究通过超音速火焰喷涂不同工艺下制备的 Cr3C2-NiCr 涂层的耐磨和耐腐蚀性能, 利用 HVOF 在 P92 钢基体表面通过不同工艺制备出 Cr3C2-NiCr 涂层, 并通过电子显微镜 (SEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 分析涂层 的微观组织形貌和物相组成。 通过电化学工作站对不同工艺下的涂层样品以及 P92 钢基体进行测试, 探索各样品 在 0.5% H2SO4 溶液中的耐腐蚀性能。 通过磨擦磨损试验机测试各涂层的耐摩擦磨损性能, 并通过激光共聚焦得 到各样品的三维形貌和表面轮廓图。 结果表明, 影响涂层硬度的主要因素是涂层中存在的碳化物硬质相颗粒, 不 同工艺得到的涂层内部的硬质相颗粒分布不同。 在喷距 380 mm, O2 流量 880 L/min, 煤油流量 23 L/h 时获得的 涂层硬度最高 (995 HV5), 磨损率会随涂层硬度的降低而升高, 因此在该工艺参数下的涂层耐磨性能最好。 由于 影响耐蚀性的主要因素为涂层孔隙率, 在电化学腐蚀实验中, 在喷距 380 mm, O2 流量 830 L/min, 煤油流量 23 L/h 时获得的涂层具有最低孔隙率 (1.21%), 腐蚀电流密度为 0.51μA?cm-2。 相比于 P92 钢基体, 腐蚀电流密度减 小约 3 个数量级。     

超音速等离子喷涂制备WC-Co涂层的技术经济分析

介绍了应用自行开发的高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)制备WC-12Co涂层的一些性能与技术特点,并与APS和目前应用较多的超音速火焰(HVOF)喷涂方法进行了技术经济对比分析。结果表明HEPJet制备的WC-Co涂层中WC的分解和失碳现象较APS显著改善,而涂层的氧化低于HVOF,使涂层的性能优于APS,与HVOF相当;另一方面由于HEPJet制备WC-Co涂层的沉积效率高,能耗低,综合喷涂成本下降,显示出良好的技术经济特色。     

微米尺度与纳米尺度陶瓷颗粒等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、冷喷涂制备MCrAlY-Al_2O_3复合涂层的微结构与性能对比

陶瓷颗粒增强型金属基复合涂层在诸多工业领域都有需求,其中包括炼钢工业。本文中,MCr Al Y-Al2O3复合粉末通过球磨法制备,并且通过等离子喷涂、超音速火焰喷涂和冷喷涂分别制备了MCr Al Y-Al2O3复合涂层。实验结果显示,可以选用不优先使基体与Al2O3结合的复合粉末控制涂层中的Al2O3含量。涂层粉末的微结构在冷喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层中得到了良好的保留,这是因为喷涂粒子未熔化或部分熔化。然而,对于等离子喷涂的涂层,大多数Al2O3颗粒被隔离在层状界面,在条状界面上形成连续的氧化皮。经退火处理后,由元素扩散引起的条状界面的强化使得超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂的涂层硬度增大。此外,冷喷涂涂层由于退火后加工硬化效果的消除,硬度增加不像超音速火焰喷涂和等离子喷涂涂层那样明显。     

超音速等离子喷涂抗冲蚀 7YSZ 热障涂层

针对热障涂层在航空发动机低压涡轮导向叶片上应用时易发生冲蚀的问题,使用超音速等离子喷涂(SAPS)方法制备了7%氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)热障涂层,对比普通等离子喷涂7YSZ涂层进行了研究。结果表明SAPS涂层熔化效果更好、微观结构更致密且呈小孔隙弥散分布。涂层的结合力、显微硬度、抗热震性能和抗高温冲蚀效果更好。两种涂层的隔热性能在薄涂层时(厚度150μm)相差不大,在厚度达到200μm时SAPS涂层会有降低。     

F92 阀芯件表面 HVOF 制备 NiCr-Cr3C2涂层高温摩擦磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术 (HVOF) 在 F92 阀芯材料表面制备 NiCr-Cr3C2单层和 NiCr+NiCr-Cr 3C2双层涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、高温摩擦试验机等探究了两类涂层的显微形貌、相结构、力学及高温摩擦学性能。结果表明：两种涂层成分均匀、结构致密。其中,单层涂层的表面硬度较低(810.19±22.74HV),且摩擦系数范围由低温的 0.4~0.9 到高温的 0.3~0.7,磨损率从 3.19×10 -6 mm3 /(N?m) 到 3.06×10 -5 mm3/(N?m),单层涂层在高温下 (630℃ ) 表现出更为优异的耐磨性能;双层涂层具有较高的表面硬度 (869.68±44.12 HV), 且摩擦系数受摩擦往复频率影响在0.4~0.8波动,磨损率维持在2.5×10 -5 mm 3 /(N?m)左右,受磨损频率因素影响较小,更能适用于频率频繁变换 (1 Hz~5 Hz) 的服役环境中。C 析出生成的 Cr7C3与高温氧化生成的 Cr 2O3之间的协同作用能够提高涂层的高温摩擦磨损性能,磨损机理分析表明：两种涂层的高温摩擦磨损形式相似,整个磨损过程由磨粒磨损、黏着磨损构成。     

Y2O3对NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层热腐蚀性能影响行为研究

本文利用超音速火焰喷涂技术(HVOF),在20G钢表面制备了掺杂1wt.%、3wt.%、5wt.%三种不同含量Y2O3的NiCr-Cr3C2金属陶瓷复合涂层,并探究了其在650℃,Na2SO4/K2SO4熔盐环境中的热腐蚀性能。利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征,利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、X射线能谱仪(EDS)对复合涂层热腐蚀产物形貌、物相进行分析。结果表明掺杂1wt.%Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层结构致密、孔隙率低、结合强度高,显微硬度达到801HV。热腐蚀过程中掺杂Y2O3的NiCr-Cr3C2复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的Cr2O3膜。随着Y2O3掺杂量的增加,涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降,当Y2O3掺杂量为1wt.%时,复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。     

SiC 添加相对 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。     

In-flight particle characterization and coating formation under low pressure plasma spray condition

Yttria-stabilized zirconia( YSZ) coatings were deposited by low pressure plasma spray( LPPS) in 1.0× 10~4 Pa,1.5 × 10~4 Pa,and 2.5 × 10~4 Pa. Both in-flight particle diagnostic detected by DPV-2000 system and ANSYS-FLUENT software were used to study the connection between the parameters of flying particles and the coating formation,which might help to recognize the relationship between the operation parameters and the coatings quality. The results of simulation showed that particles in a lower spray pressure could achieve a higher velocity. The particle velocity was around 380 m/s at a distance of 35 cm from the nozzle at 1.0 × 10~4 Pa while only 300 m/s at 2.5 × 10~4 Pa in actual measurement.The results showed that the velocity of particles increased with decreasing the spray pressure,which might enhance the flattening rate of coatings and thereby decreased the porosity. The deposited YSZ coating with the lowest porosity can be gained under 1.0 × 10~4 Pa condition.     

用烧结型粉末喷涂的镍铬-碳化铬耐磨涂层

镍铬-碳化铬涂层是航空发动机常用的高温耐磨涂层之一。本研究通过优化大气等离子喷涂工艺,用烧结型粉末制备了镍铬-碳化铬涂层。涂层显微组织均匀,氧化物弥散分布、孔洞及未熔颗粒较小。Cr3C2-30%NiCr涂层的拉伸结合强度不小于40MPa,显著高于Metco81VF-NS粉末喷涂的涂层,用两种粉末喷涂涂层的表面洛氏硬度及耐砂粒冲蚀性能相近。Cr3C2-30%NiCr涂层性能符合设计要求,喷涂工艺现已被用于某型号发动机的前轴承机匣零部件的喷涂生产。     

等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆涂层的分形特征与断裂韧性

采用超音速等离子喷涂和普通大气等离子喷涂制备了微米级氧化钇稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia,YSZ）基热障涂层,使用SprayWatch-2i系统测试喷涂过程中粒子飞行速度及表面温度,通过扫描电镜和图像分析技术表征涂层微观结构,利用压痕法测试了断裂韧性和弹性模量,采用基于分形思想的面积-周长幂率定量表征两种工艺条件下孔隙不规则形态,并研究了分形维数对涂层断裂韧性的影响。结果表明:超音速等离子喷涂和普通大气等离子喷涂YSZ涂层孔隙都具有分形特性;超音速等离子喷涂YSZ涂层分形维数是普通等离子喷涂涂层的1.12倍,孔隙结构更复杂,涂层断裂韧性更高。     

等离子喷涂Ni-Cr-B-Si/Al2O3-TiO2金属陶瓷工艺参数的优化

通过正交试验方案分析了等离子喷涂主要工艺参数, 即等离子弧电流、等离子弧电压、送粉率、喷涂距离, 对NiCrBSi/Al2O3-TiO2涂层的显微硬度及孔隙度的影响, 结合用光学显微镜对涂层显微形貌的观察和分析, 得出的最佳工艺参数为电流I=600A, 电压U=55V, 送粉率F=15g/min, 喷涂距离S=10cm; 并且表明, 采用适当的喷涂距离、较大的等离子弧电流和电压、较低的送粉率, 可以提高涂层的显微硬度并降低其孔隙度.     

超音速等离子喷涂Al-35Si-4Fe涂层制备工艺优化及摩擦学性能

为改善铝硅合金的摩擦学性能,以YL113铝硅合金为基体,喷涂功率、总气流量和喷涂距离为试验因素,显微硬度和孔隙率为考核指标,采用三因素三水平的正交试验法得到了超音速等离子喷涂Al-35Si-4Fe涂层的最佳制备工艺;研究了此工艺下涂层的摩擦学性能。结果表明：喷涂功率为65 kW,总气流量为110 L/min,喷涂距离为95 mm时,涂层质量为最佳。此时,Al-35Si-4Fe涂层的显微硬度达到465±24.4 HV0.2,涂层孔隙率为1.3%。实验条件下,Al-35Si-4Fe涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,磨粒磨损为辅。Al-35Si-4Fe涂层的磨损率为1.88 ×10-4 ^mm3^/Nm,摩擦因数为0.37。优化后的Al-35Si-4Fe涂层能有效保护内部YL113铝硅合金,延长其使用寿命,并应对更加复杂的工况。     

等离子体熔化离心雾化喷涂粒子的特性

研制了一种基于离心雾化原理的内孔热喷涂设备，简要介绍了该设备的工作原理和粒子的雾化过程。对试验收集的雾化粒子进行了观察与统计分析，用扫描电镜观察了雾化粒子的表面形貌，并统计分析了消耗电极在不同转速下的粒子粒度及其分布。结果表明，雾化粒子的球形度较好，粒度较均匀。还研究了消耗电极转速和直径的变化对粒子粒度以及粒度变化率的影响。分析表明：提高消耗电极的转速和直径会使粒子的粒度减小；但是，当电极转速和直径增大到一定程度后，继续增大这2个参数对粒子直径变化的影响将大大减小，说明存在一个最佳的消耗电极转速和直径范围，在此范围内设备稳定性和喷涂粒子直径都可以达到最佳。