S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

Al_2O_3含量对Al_2O_3-Al复合涂层组织和摩擦磨损性能的影响

通过改变喷涂粉末中Al2O3和Al的比例,在AZ91D镁合金表面制备不同Al2O3含量的等离子喷涂Al2O3-Al复合涂层。对复合涂层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行表征,研究Al2O3含量对涂层组织和磨损性能的影响。结果表明,涂层组织为带状Al2O3分布在致密的Al基体上,Al2O3内可见细微的片层结构,且层与层间存在一定的孔隙。复合涂层中Al平均硬度62HV,Al2O3平均硬度达1380 HV。摩擦磨损实验证实,复合涂层具有较小的摩擦系数和较低磨损量,大大改善了镁合金表面的抗磨损性能。涂层中Al2O3体积少于Al时,Al2O3增加使涂层的抗磨效果增强。涂层中Al2O3体积超过Al后,涂层的孔隙增多、涂层变脆,其耐磨损性能下降。     

TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层的摩擦磨损性能

采用化学气相沉积(CVD)技术在硬质合金表面沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN多层涂层,并对其进行微喷砂处理.采用扫描电镜(SEM)表征涂层的组织结构,利用显微硬度计、纳米压痕仪、划痕测试仪和往复式摩擦磨损实验机(UMT-3)测试涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能,并与TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层进行比较.结果 表明:TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的磨损机理主要包括磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损.相比于摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层摩擦2h,剥落增多,且磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损加剧,磨损率增加了33.3％;摩擦3h,涂层磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损进一步加剧,但剥落减轻,磨损率较摩擦2h略有降低.摩擦1h,TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层的摩擦系数(0.33)比TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN涂层(0.39)低;尽管TiN/MT-TiCN/Al2O3/ZrCN涂层韧性好,疲劳磨损较轻,但磨粒磨损严重,且存在明显剥落,磨损率高,耐磨性较差.     

溶胶—凝胶法制备Al2O3·ZuO2复合陶瓷涂层研究

用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以Al(NO3)3·9H2O,ZrOCl2·8H2O为原料,乙醇为溶剂,在不锈钢表面制备了xAl2O3·yZrO2复合陶瓷涂层.研究了基材氧化预处理、溶液纽成、添加剂等对陶瓷涂层组成、性能的影响.结果表明:基材氧化预处理能大大改善涂层与基材的结合强度:涂有xAl2O3·yZrO2陶瓷涂层的材料具有较不锈钢更优良的抗高温氧化性能.     

镁合金表面等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷涂层的耐腐蚀性研究

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al2O3-13％TiO2陶瓷复合涂层,对涂层的微观组织进行了观察分析,测试了涂层的表面硬度.通过极化曲线和浸泡腐蚀试验,对比研究了镁合金基材及喷涂陶瓷涂层的试样在5％ NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:涂层镁合金试样的硬度和耐腐蚀性优于基体镁合金,但当腐蚀液透过涂层孔隙时...     

溶胶-凝胶法制备Al2O3·ZrO2复合陶瓷涂层研究

用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以Al(NO3)3·9H2O,ZrOCl2·8H2O为原料,乙醇为溶剂,在不锈钢表面制备了xAl2O3·yZrO2复合陶瓷涂层.研究了基材氧化预处理、溶液纽成、添加剂等对陶瓷涂层组成、性能的影响.结果表明:基材氧化预处理能大大改善涂层与基材的结合强度:涂有xAl2O3·yZrO2陶瓷涂层的材料具有较不锈钢更优良的抗高温氧化性能.     

Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层.测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能.结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率＜3％.涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa.经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象.Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用.     

AZ91D镁合金等离子喷涂Ni-Al/陶瓷涂层的组织和性能

以Ni-Al为粘结层,在AZ91D镁合金基体上等离子喷涂Ni-Al/Al2O3、Ni-Al/Al2O3-13%TiO2(Ni-Al/AT13)、Ni-Al/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/AT20)复合涂层及Ni-Al/Al2O3/Al2O3-13%TiO2/Al2O3-20%TiO2(Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20)梯度涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的微观组织特征,通过硬度、拉伸和热震实验研究涂层硬度、结合强度和抗热震性能,并与直接喷涂Al2O3、AT20的涂层进行比较。结果表明:Ni-Al粘结层因"自粘结"效应与基体形成较为致密并具有冶金结合的界面,且与Al2O3、AT13和AT20陶瓷层互有渗透、交叉和啮合,涂层致密性及结合力大为提高,表现出优良的抗热震性能。Al2O3涂层主要由亚稳态γ-Al2O3组成,AT20涂层以Al2O3和Al2TiO5为主。镁合金表面喷涂Al2O3陶瓷层后硬度大幅提高,由于加入TiO2,AT13和AT20涂层的硬度略低于Al2O3涂层的。Ni-Al/Al2O3-TiO2复合陶瓷的涂层结合强度高于Ni-Al/Al2O3单一陶瓷涂层的,而Ni-Al/Al2O3/AT13/AT20梯度涂层的结合强度比Ni-Al/AT20涂层的更高。     

载荷对钛合金Al2O3Y2O3/AlY复合涂层摩擦学性能的影响

为了提高耐摩擦磨损性能,采用磁控溅射技术在γTiAl钛合金表面制备了Al2O3Y2O3/AlY复合涂层。检测了涂层的厚度、表面硬度、微观组织和成分变化。通过在130g、230g和330g载荷下采用GCr15钢球作摩擦副进行的摩擦磨损试验,研究了有和无复合涂层的γTiAl合金的耐摩擦磨损性能。结果表明:Al2O3Y2O3/AlY复合涂层的厚度约为33μm,由Al2O3Y2O3层、AlY层和扩散层组成,平均表面硬度为433.4HV0.1。带复合涂层的γTiAl合金摩擦因数和比磨损率均比无涂层γTiAl合金的小。在不同的摩擦磨损试验载荷下,无涂层γTiAl合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而有Al2O3Y2O3/AlY复合涂层的γTiAl合金则主要是磨粒磨损和氧化磨损。     

轻工机械用AZ31镁合金的表面处理工艺研究

采用等离子喷涂工艺对轻工机械用AZ31镁合金进行了表面喷涂处理,分析了纯Al和Al2O3粉的物相组成和表面形貌,并对基材、纯Al涂层和Al/Al2O3复合涂层的耐磨性能进行了对比分析。结果表明:三种材料的耐磨性从高到底依次为Al/Al2O3复合涂层纯Al涂层镁合金基材。其中,镁合金基材的失重量约为Al/Al2O3复合涂层的2.8倍。在轻工机械表面进行Al/Al2O3复合涂层的制备,可以极大提高基材的耐磨损性能。