超音速等离子制备多元铝青铜合金涂层的组织

采用超音速等离子喷涂技术将新型多元铝青铜合金粉体喷涂在45号钢基体表面。运用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段分析了涂层的组织特点及元素分布情况。结果表明,超音速等离子喷涂层主要由Cu9Al4、AlFe3、AlFe等相组成;涂层元素分布均匀;超音速等离子喷涂层硬度高于传统等离子喷焊层;涂层的结合强度为59.3MPa。可见,经过工艺参数的优化,超音速等离子喷涂可以制备出类似于多元铝青铜合金的易氧化涂层。     

AZ31镁合金表面等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层的研究

为了改善镁合金的表面性能,采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层。通过OM、SEM及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织主要由-θAl2Cu相、富铝相和富铜相3相组成;经过T4和T6处理后,由于涂层组织发生θ 富Cu→-βAl(Cu,Fe)相转变,涂层的硬度呈增加趋势,由热处理前的200.2 HV增加到304.5 HV,远高于基体AZ31合金的硬度。     

稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响

采用气雾水冷方法制备Ce质量分数分别为0和0.6%的Cu14AlX合金粉末,超音速等离子喷涂的方法制备喷涂层,利用光学显微镜、XRD、SEM-EDS以及EPMA分析Ce元素对Cu14AlX喷涂层表面组织形貌、合金相结构和化学成分的影响。在边界润滑条件下,比较不同Ce含量下喷涂层摩擦磨损性能,用SEM-EDS分析喷涂层磨损形貌及成分变化。结果表明:Ce的加入可以细化Cu14AlX喷涂层组织,使得Fe元素和K相增多且分布更加均匀,提高了喷涂层的耐磨性。两种喷涂层有不同的磨损形式,随着载荷的增大,不含Ce的喷涂层粘着磨损严重并伴随轻微的磨粒磨损,在高载荷(4.90Mpa)下,由粘着磨损转化为磨粒磨损;含Ce(质量分数)0.6%的喷涂层以轻度磨粒磨损为主,在高载荷下,转变为中度磨粒磨损,部分区域出现加工硬化现象.     

HEPJet多元铝青铜合金涂层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能

采用超音速等离子喷涂(HEPJet)技术将新型多元铝青铜合金粉体喷涂在45号钢基体上。通过失重法、极化曲线法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和电子探针(EPMA-1600)等方法研究多元铝青铜合金涂层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能。结果表明,在3.5%的NaCl溶液中,多元铝青铜合金涂层具有良好的耐蚀性能,该涂层的腐蚀速率为0.0636mm/a。腐蚀后试样表面Al元素的含量明显下降,Cu的含量明显增加,可见,涂层发生的主要是脱铝腐蚀。     

汽车发动机用AZ91合金表面喷涂与性能研究

采用等离子喷涂和激光重熔法在汽车发动机用AZ91合金表面制备了不同涂层,对比研究了涂层表面和横截面形貌、物相组成、显微硬度和电化学性能。结果表明,等离子喷涂层物相为:γ-Ni、FeNi_3、Ni_3B、WC、W_2C和Cr_7B_3,激光重熔层物相为γ-Ni、CrB、Ni_4B_3、WC、Cr_(23_B6和Cr_2B_3;显微硬度由高到低依次为:激光重熔层等离子喷涂层Ni/Al过渡层AZ91合金基材;等离子喷涂层和激光重熔层的耐腐蚀性能均高于AZ91合金基材,且激光重熔层的耐腐蚀性高于等离子喷涂层。     

冷喷涂辅助原位合成高铝青铜涂层的组织与性能

提出了一种冷喷涂辅助原位合成高铝青铜合金涂层的方法,使用该方法在45~#钢基体上制备了高铝青铜涂层。通过SEM、EDS、XRD分析涂层微观形貌和物相组织;采用销-盘式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能;用CHI660D电化学测试系统测合金涂层耐腐蚀性能。结果表明:冷喷涂辅助原位合成高铝青铜合金涂层的组织是以β相、α相、γ_2相和k相为主的典型高铝青铜合金组织。原位合成的高铝青铜合金涂层结构致密、孔隙率低,具有良好的机械性能和耐磨、耐腐蚀性能,与铸态块体高铝青铜合金的性能接近。涂层的硬度(HV)为3570 MPa,与氧化铝的干摩擦系数为0.320。在3.5%Na Cl和5.0%H_2SO_4(质量分数)腐蚀介质中的稳定电压分别为-366和-387 m V。     

TC4表面超音速等离子喷涂热障涂层的研究

利用超音速等离子喷涂技术在TC4合金基体表面喷涂由CoNiCrAlY过渡层和ZrO2陶瓷面层组成的梯度热障涂层,并进行800℃静态高温氧化试验.采用SEM,XRD分析了涂层的组织、形貌及结构,并研究了涂层表面硬度的变化.结果表明:TC4合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密,表面高温抗氧化能力提高.     

等离子熔覆制备Fe3Al金属间化合物的组织结构

为了提高钢铁表面的抗高温腐蚀性能,应用电弧喷涂和等离子弧熔覆方法在碳钢表面制备Fe-Al金属间化合物涂层。通过对熔覆层及其与钢基体界面的组织结构分析,认为该方法可以在钢基表面获得致密、无夹杂的铁铝金属间化合物层,合金层与基体间完全冶金结合;熔覆层主要由Fe3Al,FeAl和α-Fe相构成。在试验条件下所获得的铁铝合金层,其最高显微硬度可达到514HV。     

TiAl合金等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO2+Y2O3)涂层性能的研究

利用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂结合紧密的过渡CoNiCrAlY涂层和(ZrO2 Y2O3)的陶瓷热障涂层，并进行高温氧化试验。用XRD、SEM检测了试样的显微组织、结构及形貌，结果表明，经等离子喷涂处理后TiAl合金表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；过渡层的硬度有所增大，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；进行850℃和1000℃高温静态氧化试验，TiAl合金表面高温抗氧化能力也显著提高。     

海水环境中钛元素改性铜基激光熔覆层的摩擦行为研究

目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪器,对该改性涂层的显微组织、元素分布、硬度以及在大气与海水环境中的摩擦性能进行分析。结果改性涂层中,因钛元素添加生成了Al Cu2Ti相,使得改性涂层的表面硬度在第二相析出强化的作用下得以提升,显微硬度可达(310±10)HV0.3,相比同质修复层,提升了14.8%。在海水环境中,改性涂层的摩擦系数远低于同质修复层。改性涂层在大气环境中的磨损机制为氧化磨损、粘着磨损及磨粒磨损,在海水环境中的磨损机制为磨粒磨损。结论通过在ZQAl9442铜合金表面进行激光熔覆,得到了兼具高硬度、高耐磨性和抗海水环境摩擦的钛元素改性铜基涂层,在一定程度上提升了镍铝青铜合金在海水环境中的服役寿命。     

Structure and wear resistance of TiN and TiAlN coatings on AZ91 alloy deposited by multi-arc ion plating

In order to investigate the microstructure of TiN and TiAlN coatings and their effect on the wear resistance of Mg alloy, TiN and TiAlN coatings were deposited on AZ91 magnesium alloy by multi-arc ion plating technology. TiN and Ti70Al30N coatings were prepared on the substrate, respectively, which exhibited dark golden color and compact microstructure. The microstructures of TiN and Ti70Al30N coatings were investigated by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The micro-hardness and wear resistance of TiN and Ti70Al30N coatings were investigated in comparison with the uncoated AZ91 alloy. The XRD peaks assigned to TiN and TiAlN phases are found. The hardness of TiN coatings is two times as high as that of AZ91 alloy, and Ti70Al30N coating exhibits the highest hardness. The wear resistance of the hard coatings increases obviously as result of their high hardness.     

Improvement of wear resistance of plasma-sprayed molybdenum blend coatings

The wear resistance of plasma sprayed molybdenum blend coatings applicable to synchronizer rings or piston rings was investigated in this study. Four spray powders, one of which was pure molybdenum and the others blended powders of bronze and aluminum-silicon alloy powders mixed with molybdenum powders, were sprayed on a low-carbon steel substrate by atmospheric plasma spraying. Microstructural analysis of the coatings showed that the phases formed during spraying were relatively homogeneously distributed in the molybdenum matrix. The wear test results revealed that the wear rate of all the coatings increased with increasing wear load and that the blended coatings exhibited better wear resistance than the pure molybdenum coating, although the hardness was lower. In the pure molybdenum coatings, splats were readily fractured, or cracks were initiated between splats under high wear loads, thereby leading to the decrease in wear resistance. On the other hand, the molybdenum coating blended with bronze and aluminum-silicon alloy powders exhibited excellent wear resistance because hard phases such as CuAl₂ and Cu₉Al₄ formed inside the coating.     

钛合金表面激光熔覆AlBxCoCrNiTi高熵合金涂层的组织与性能

目的研究AlB_xCoCrNiTi(x=0、0.5、1)高熵合金涂层的组织及性能,提高钛合金表面硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备出AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等材料分析手段,研究了B含量对高熵合金涂层形貌、组织结构、成分的影响,并采用维氏硬度计以及摩擦磨损试验检测了熔覆涂层的硬度和耐磨性能。结果高熵合金涂层与基体的整体结合形貌良好。未添加B的高熵合金涂层主要由BCC相和晶体结构类似(Co,Ni)Ti_2相组成。随着B的加入,高熵合金涂层的晶粒得到细化,BCC相含量增加,(Co,Ni)Ti_2相含量有所减少,且熔覆层原位生成了TiB_2硬质相,TiB_2硬质相含量随B含量的增加而增加。熔覆涂层的硬度和耐磨性与B含量呈正相关关系,AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的平均显微硬度最大,为814HV,且AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的磨损量最小,其耐磨性约为未添加B的高熵合金涂层的7倍。结论 B含量的增加,有助于改善AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层的摩擦学性能,AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层有效提高了钛合金表面的硬度及耐磨性能。     

硼对等离子熔覆耐磨复合板的组织性能影响

采用等离子表面熔覆技术,在Q235基体钢板上熔覆无硼以及含硼（其它粉末成分不变）的铁基合金涂层。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子探针（EMPA）、显微硬度计对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行分析。结果表明,含硼粉末熔覆涂层含有（Fe,Cr）7（C,B）3等硼化物相,含量比无硼粉末涂层的（Fe,Cr）7C3等碳化物相含量明显增多;并且产生了大量的共晶硼化物FeB以及少量的Fe2B,均匀弥散的分布在涂层中;在α-Fe中也有间隙固溶的硼;且随着粉末成分含硼量的增加,（Fe,Cr）7（C,B）3硼化物相含量增多,熔覆涂层的平均和最高显微硬度值也相应增加。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。     

镁合金表面激光制备镍铝青铜涂层

利用激光熔覆的方法在AZ31B镁合金表面制备镍铝青铜涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度仪对涂层的微观形貌、物相以及显微硬度进行分析,采用PS–168A型电化学测量系统对涂层以及母材进行电化学腐蚀性能测试。结果表明,涂层内白色基体上析出富Cr的玫瑰状和块状的K相,涂层的物相主要由FeAl3、Al3Ni、Ni、Cu、Cr等组成,涂层的显微硬度最高可达602 HV0.2,较母材的50 HV0.2提高了约11倍,涂层的腐蚀电位?1.02 V较母材的?1.49 V提高了0.47 V。     

FeCrNiMoCu高熵合金涂层的多靶磁控共溅射制备及微结构分析

采用多靶磁控共溅射技术的单靶功率可调特点,在304不锈钢基体上,制备出了FeCrNiMoCu高熵合金涂层。通过纳米压入(Nanoindentation)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等对不同组分含量的FeCrNiMoCu高熵合金涂层的纳米硬度、微观结构及形貌进行了表征。结果表明:磁控共溅射法制备的FeCrNiMoCu涂层具有简单的fcc结构和高的纳米硬度,表面硬度随铁元素含量上升而增加。     

激光熔覆FeCoCrxNiB高熵合金涂层的组织结构与耐磨性

为探究Cr元素对高熵合金涂层组织结构和性能的影响,在45钢基体上用激光熔覆方法制备了FeCoCrxNiB高熵合金涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度和耐磨测试等方法研究了Cr含量对FeCoCrxNiB激光熔覆高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:熔覆态高熵合金的组织均由先共晶M2B相和共晶组织(面心立方结构相(FCC)+M2B相)组成。随着Cr含量的增加,共晶组织含量增多,M2B相减少,先共晶硼化物形态呈现不规则颗粒状到树枝状再到条块状的变化,共晶组织形貌由蜂窝状向片层状转变。涂层平均硬度随着Cr含量增加逐渐降低,FeCoCr0.5NiB涂层平均硬度最高为860HV0.2。涂层的耐磨性能与硬度呈正相关关系,即FeCoCr0.5NiB涂层耐磨性最高,FeCoCr3NiB涂层耐磨性最低。     

等离子喷涂超高温热障涂层用纳米结构La2(Zr0.75Ce0.25)2O7球形喂料的研究

目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7粉末为原料,通过球磨、喷雾干燥及热处理工艺制备出纳米结构的La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料,进而采用大气等离子喷涂方法制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7热障涂层。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对原始纳米粉体、纳米喂料及喷涂态涂层进行显微形貌和组织结构分析。此外,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对制备的纳米喂料进行成分分析。结果制备出的纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料表面光滑、呈球形,成分与化学计量比基本一致。相对于原始纳米粉末,喂料晶粒长大并不显著。喷涂态涂层部分晶粒长大,但仍保留纳米结构。结论成功制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料及纳米结构热障涂层,有望作为下一代超高温热障涂层材料。