喷涂距离对等离子喷涂WC-12Co涂层抗冲蚀磨损性能的影响

为提高WC-12Co涂层抗冲蚀磨损性能,在Q235钢基体上采用大气等离子喷涂(APS)方法制备WC-12Co涂层,研究了喷涂距离对粒子温度与速度、涂层组织结构、力学性能及抗冲蚀磨损性能的影响。结果表明:喷涂距离对涂层质量影响较为明显,喷涂距离为130 mm时涂层质量较好,粒子速度与温度达到较好的配合,涂层抗冲蚀磨损能力较强。喷涂距离为120 mm与140 mm时涂层抗冲蚀磨损能力较差。550μm(30目)沙粒直径对涂层冲蚀磨损量大,沙粒速度为15.68 m/s比13.33 m/s沙粒速度冲蚀磨损量大;冲蚀角为60°时冲蚀磨损量最大,30°冲蚀磨损量最小。     

等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层组织和冲蚀性能的研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在Q235钢基体上制备微米级Al_2O_3-13%TiO_2涂层,研究不同电流下涂层组织形貌、成分、显微硬度、冲蚀性能。研究表明,电流在400A时涂层组织形貌较好,无明显裂纹,显微硬度达1 376 HV。电流增加或者减小都会降低涂层的显微硬度,且电流过高涂层裂纹增多。涂层以30°冲蚀角时主要表现为切削磨损,增加冲蚀角度冲蚀磨损会增大,脆性断裂现象会更明显。冲蚀角度为90°时冲蚀量最大,主要表现为脆性断裂。     

镍-铬基及其复合涂层的冲蚀磨损性能研究

采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基复合涂层和Ni-Cr/ZrO2梯度涂层.研究了涂层的冲蚀磨损性能,并对涂层的冲蚀磨损形貌及冲蚀磨损机理进行了分析.结果表明,随着冲蚀角度的增大,Ni-Cr基复合涂层与Ni-Cr/ZrO2梯度涂层的冲蚀率都呈现先增加后减小的趋势,并且大约在60°冲蚀角时,冲蚀率达到最大值.     

冲蚀角对等离子喷涂WC-12Co涂层冲蚀磨损的影响

金属材料表面涂层在长期工作过程中,受到强风、沙尘的综合作用,使涂层表面发生冲蚀作用,造成设备失效。通过自制的干砂型常温冲蚀磨损试验机对等离子喷涂WC-12Co涂层进行冲刷试验,并结合流体力学软件FLUENT,利用试验和模拟相结合的方法研究了冲击角度对其冲蚀磨损性能的影响及其冲蚀磨损机理。结果表明:在冲蚀角度为60°时,涂层的冲蚀磨损量较大,90°次之,30°最小。30°时涂层的失效形式为微切削冲蚀,90°时涂层的失效形式为疲劳剥落。     

高速火焰喷涂Fe—Al／SiC复合涂层的冲蚀性能研究

采用高速火焰喷涂方法,制备出Fe-Al/SiC复合涂层,对涂层的抗冲蚀特性进行研究,利用扫描电镜,对冲蚀后涂层表面形貌进行分析.结果表明,复合涂层随温度的升高,其冲蚀特性由脆性冲蚀逐渐转变为塑性冲蚀;冲蚀角度对涂层的耐冲蚀性能有较大影响,45°时涂层的抗冲蚀能力优于90°;45°时涂层损失主要以刮削为主,90°时涂层损失主要以凿削为主.     

等离子喷涂纳米ZrO2复合陶瓷涂层冲蚀行为

以常规和纳米团聚体ZrO3-7wt%Y2O3复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了常规和纳米结构陶瓷涂层,并对其进行冲蚀实验,研究了涂层微观组织和性能对涂层抗冲蚀性能的影响,以及不同工艺参数下涂层冲蚀性能.用扫描电镜(SEM)和XRD分析了涂层组分和微观结构,同时利用显微硬度计对涂层的硬度进行了测试.结果表明,等离子喷涂纳米ZrO2涂层抗冲蚀性能明显高于常规ZrO2涂层.当冲蚀角为90°时冲蚀失重最大,表现为脆性冲蚀,随着速度的增大冲蚀失重也随之增加.等离子喷涂纳米ZrO2涂层由熔化区和部分熔化区组成,部分熔化区属微纳米结构,熔化区在沉积急冷和冲击应力的作用下会形成细晶,微纳米结构与细晶共同作用下的纳米陶瓷涂层的平均粒度将远远小于常规陶瓷涂层的平均粒度,使其硬度增加;微纳米区域在涂层中其局部晶界的强度特别高,裂纹难以沿着晶界扩展,起到了良好的增韧的作用,硬度和韧性的提高使涂层的抗冲蚀性能增强.     

电弧喷涂工艺参数对7Cr13增强Fe基涂层组织及性能的影响

采用电弧喷涂技术在A3钢表面制备7Cr13增强Fe基涂层,利用正交试验研究了喷涂工艺参数对涂层硬度、孔隙率和磨损质量损失的影响。结果表明,在研究范围内,影响涂层硬度和磨损质量损失最主要的参数为喷涂电流,影响涂层孔隙率的最主要参数为喷涂电压。优化的工艺参数为:喷涂电流160 A,喷涂电压36 V,喷涂距离200 mm,喷涂气压0.5 MPa,7Cr13增强Fe基涂层组织呈现出典型的网络框架结构,其涂层硬度为373.7 HV,孔隙率为19.5%,磨损质量损失1.27 mg,具有较好的综合性能。     

电弧喷涂工艺对Zn-Cu合金制模涂层性能的影响

采用电弧喷涂技术在石膏表面制备Zn-Cu合金涂层,利用正交试验研究了喷涂工艺参数对涂层硬度、孔隙率和磨损量的影响。结果表明,在研究范围内,影响涂层硬度最主要的参数为喷涂电压,影响涂层孔隙率和磨损量的最主要参数为喷涂电流。喷涂电压为30V,喷涂电流为220A,喷涂距离为340mm、喷涂气压为0.5 MPa时,Zn-Cu合金涂层组织呈现出典型的网络框架结构,其涂层硬度(HV)为150.8,孔隙率为6.4%,磨损量为0.005 5g,具有较好的综合性能。     

HVOF热喷WC-12Co和Ni60涂层在不同攻角下的固体粒子冲蚀行为

目的 解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法 采用超音速火焰喷涂（HVOF）方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和Ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪（XRD）分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固冲蚀试验机开展30°、50°、90°3种攻角下固体粒子冲蚀（SPE）试验。采用扫描电子显微镜（SEM）观察SPE试验前后表面和截面的微观形貌,开展基材和2种涂层的SPE机理及冲蚀速率研究。结果 在30°攻角下,SPE机理以犁削为主,冲蚀速率受表面硬度的影响较大,20#钢冲蚀速率最大,而WC-12Co涂层的冲蚀速率最小;在50°攻角下,SPE机理为犁削和多冲疲劳混合机理,20#钢的冲蚀速率仍然最大,Ni60涂层和WC-12Co涂层的冲蚀速率相当,均较小;在90°攻角下,冲蚀机理以多冲疲劳损伤为主,WC-12Co涂层的缺陷较少,界面无裂纹,冲蚀速率最小,而Ni60涂层界面处存在裂纹,内部缺陷较多,抗疲劳性能差,冲蚀速率最高。结论 WC-12Co涂层在3种不同攻角下都表现出优异的抗冲蚀性能,为提升输气管线弯头抗冲蚀损伤提供了有力的保障。     

HVOF热喷WC–Co–Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层。用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用。结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高。在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象。     

冲蚀角对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损行为的影响

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel, HVOF)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Cr₃C₂-NiCr金属陶瓷复合涂层. 研究了涂层的显微组织、相组成以及涂层和不锈钢的冲蚀行为和机理,探讨了冲蚀角与耐冲蚀性能的关系规律. 结果表明,涂层组织结构致密均匀,主要由Cr₃C₂以及少量的Cr₇C₃, Cr₂₃C₆和(Ni, Cr)固溶体相组成. Cr₃C₂-NiCr涂层的耐冲蚀性能随着冲蚀角的增大而减小,在低冲蚀角下涂层的破坏形式主要为微切削,重量损失较低,表现出优异的耐冲蚀性能. 随着冲蚀角的增大,冲蚀沙粒对涂层产生垂直冲击作用,粘结相与硬质相之间产生裂纹导致粘结相脱落,硬质相失去粘结相的支撑作用而裸露出来,在冲蚀沙粒的持续攻击下剥落,形成许多小冲蚀坑. 随着剥落硬质相数量的增加,小冲蚀坑逐步发展为大冲蚀坑,重量损失较大,耐冲蚀性能较差.     

HVOF热喷WC-Co-Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层.用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用.结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高.在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象.     

水轮机过流部件表面WC-CoCr涂层的失效机理

应用于多泥沙河流水轮机过流部件的超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层在服役中受到泥沙作用而发生磨蚀。喷涂扁平粒子内部的WC硬质相受到泥沙作用而发生脱落。WC扁平粒子碎片或喷涂飞溅部分在泥沙磨蚀作用下发生整体脱落。文中基于涂层现场采样分析和空蚀、冲蚀、磨损等试验研究超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层的现场服役失效机理。结果表明:WC涂层的抗磨损性能约为基体的16倍;但其30°攻角下的抗冲蚀性能并不明显;经过8h空蚀试验后,WC涂层的空蚀率下降至母材的70%。空蚀过程中,涂层的损伤从孔隙部位开始扩展,在空蚀的作用下,涂层磨蚀损伤加剧。在真实服役环境下WC颗粒的剥落、喷涂涂层粒子的剥落以及涂层中的孔隙诱发空蚀损伤是导致涂层失效的主要因素。     

等离子喷涂WC颗粒增强Ni基涂层组织及抗冲蚀性能

采用等离子喷涂工艺制备WC颗粒增强Ni基涂层,分析了涂层的显微组织,并对其抗冲蚀磨损性能进行了测试。结果表明,涂层呈层片状结构,有一定孔隙,WC颗粒在涂层中分布均匀,且与母相结合良好。随着冲蚀角度的增大,涂层冲蚀磨损质量损失先增大后减小,表现为塑性-脆性复合冲蚀磨损特征。     

等离子喷涂涂层锻造工艺参数优化研究

为了提高热喷涂涂层的致密度,降低涂层残余应力,提出了涂层喷涂锻造工艺.以涂层结合强度和孔隙率为目标函数,以锻造温度、锻造次数和打击能量为变量,采用正交设计法进行了涂层锻造工艺参数优化设计,确定了因素的主次关系,得到了最佳锻造工艺参数,并进行了锻造工艺试验验证.分别在30°和90°冲蚀角情况下,对未锻造试件和锻造试件进行冲蚀对比试验研究.结果表明,经喷涂锻造工艺制备的涂层耐冲蚀性能明显优于未锻造试件.     

高速电弧喷涂FeCrAl涂层和3Cr13涂层的冲刷腐蚀性能

采用液/固两相流冲刷腐蚀磨损实验机.研究了高速电弧喷涂FeCrAl涂层和3Cr13涂层在酸性浆料中不同试验条件下的冲蚀行为,并用扫描电镜分析了涂层冲蚀磨损后的表面形貌.结果表明:同一冲刷角度下,冲刷速度的提高加剧了涂层的损伤,FeCrAl涂层的冲蚀失重率远小于3cr13涂层,耐蚀性好的FeCrAl涂层以磨损为主,而耐蚀性差的3Cr-13涂层以腐蚀为主;同一冲刷速度下,两涂层均在冲蚀角为30°时失重率最高.低冲刷角度时,冲刷磨损机理以切削为主;高冲刷角度时,既有切削作用也有冲击作用.     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。     

高速电弧喷涂硼化物金属复合陶瓷工艺参数优化试验研究

采用TLAS-Ⅲ型高性能电弧喷涂设备,在45钢基体上制备硼化物金属复合陶瓷涂层,用正交设计方法,对高速电弧喷涂电压、电流和喷涂距离等工艺参数对涂层耐磨性的影响规律进行了试验研究与优化.结果表明,喷涂电压、电流和喷涂距离对涂层的抗磨损性能都有影响,且喷涂电压和电流之间存在交互作用.其中喷涂电流对涂层的磨损量影响最大,呈非线性递增;其次是喷涂电压的影响,其对涂层磨损量的影响呈非线性递减关系.获得本试验条件下最佳的工艺参数为:喷涂电压为35V,喷涂电流150A,喷涂距离为160mm.     

燃气流量对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层组织与冲蚀性能的影响

在氧气流量和喷涂距离一定的条件下,揭示了燃气流量对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层显微结构及冲蚀性能的影响,并探讨了冲蚀角度对Cr3C2-NiCr涂层冲蚀性能的影响.结果表明: 在相同冲蚀角度下,高燃气流量制备的涂层损耗率小;随着冲蚀角度的增加,涂层的损耗率逐渐增加;在90°时,损耗率达到最大.     

装备修复用铜合金涂层制备方法及应用研究

目的为解决某型舰水泵叶轮轮毂等装备关键部件修复的难点问题,对电弧喷涂制备的铜合金涂层进行了重点研究。方法通过光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、拉伸试验机、磨损试验机等对所制备的涂层的显微形貌、显微硬度、结合强度、抗冲蚀性能等进行了评定。结果采用电弧喷涂技术制备的铜合金涂层组织致密,涂层与基体之间的结合强度平均值为18.58 MPa,显微硬度平均值为187.5HV0.3,高于基体硬度,孔隙率平均值为4.1%,冲蚀角为30°和90°时,铜合金涂层的磨损质量分别为0.024 g和0.020 g,显示出优异的耐磨抗冲蚀性能。结论采用电弧喷涂技术在水泵叶轮轮毂表面制备了铜合金涂层,不仅恢复了原设计尺寸,而且大幅提升了水泵叶轮表面的耐磨抗冲蚀性能,同时基体不产生变形,不需要进行动平衡试验,节能节材,预计使用寿命可提高3倍以上。该技术可为大、新型装备其他关键铜质部件维修保障提供新思路和新方法。