Cr23C6–NiCr涂层制备及其高温氧化行为

针对传统高温防护涂层在长期服役环境中可靠性不足等问题,设计了新型Cr23C6-NiCr金属陶瓷体系,并采用超音速火焰喷涂(High Velocity Oxy-fuel Spraying,HVOF)技术制备了相应复合结构涂层。利用XRD、SEM和高温电阻炉等设备,对比研究了其与传统Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的微观组织结构特征及高温氧化行为。结果表明,复合涂层具有HVOF喷涂涂层典型的致密层状结构,喷涂过程中无明显相分解或氧化物生成。两种涂层在经过800℃循环氧化后具有相似的氧化动力学曲线,表面生成均匀致密的Cr2O3钝化膜阻止了氧原子向涂层内部的扩散,起到了较好的隔离防护作用,呈现出较为优异的抗高温氧化性能。     

高速电弧喷涂FeNiCrAl/Cr_3C_2涂层的高温氧化性能和氧化机理

选用两种不同外皮的Fe Ni Cr Al/Cr3C2金属陶瓷粉芯丝材,采用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备涂层.采用增重法研究Fe Ni Cr Al/Cr3C2涂层在750℃时的氧化动力学曲线,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究涂层的显微组织结构和氧化产物,分析涂层在750℃时的抗高温氧化性能和氧化机理.结果表明,Fe NiCr Al/Cr3C2涂层的氧化动力学曲线呈抛物线型,涂层的增重明显低于20G钢,并且以304不锈钢为外皮的涂层的抗高温氧化性能明显优于以430不锈钢为外皮的涂层;涂层氧化后表面生成致密的氧化膜,阻塞氧的扩散通道,抑制氧化,起到保护作用.     

粉末结构对HVOF金属陶瓷涂层腐蚀冲蚀磨损性能的影响

采用3种不同NiCr粘结相含量和两种不同尺度WC颗粒的金属陶瓷粉末,运用超音速火焰喷涂（HVOF）方法制备了Cr3 C2-NiCr、WC-12%Co涂层,在5%H2 SO4、15%棕刚玉和水混合介质条件下,运用腐蚀冲蚀磨损试验机测定了涂层在45°冲蚀角下的失重量变化规律,研究了喷涂粉末NiCr含量和WC颗粒尺度对所沉积金属陶瓷涂层耐腐蚀冲蚀磨损性能的影响。结果表明,HVOF喷涂Cr3C2-NiCr、WC-12%Co涂层在5%H2SO4、15%棕刚玉和水混合介质条件下的腐蚀冲蚀率均低于低碳钢,并且Cr3 C2-NiCr涂层的抗腐蚀冲蚀性能要优于WC-12%Co涂层。Cr3 C2-40%NiCr和Cr3 C2-25%NiCr涂层其腐蚀冲蚀率低于Cr3 C2-10%NiCr涂层,与纳米尺度WC颗粒相比,微米尺度WC颗粒所制备的WC-12%Co涂层的抗腐蚀冲蚀性能较好。     

汽轮机动叶片水蚀防护技术研究及应用

采用超音速火焰喷涂(HVOF)、超音速电弧喷涂(SWAS)制备两种抗水蚀涂层,对比分析了两种NiCr金属陶瓷涂层的组织结构、力学性能、热震性能、磨粒磨损及冲蚀磨损性能.结果表明,超音速火焰喷涂制备的NiCr金属陶瓷涂层结合强度为70 MPa,孔隙率为0.5％,涂层致密,抗热疲劳性能良好,耐磨粒磨损性能以及抗冲蚀性能优异,与2Cr13基体材料相比其抗磨损和冲蚀性能均得到显著提高.     

Fe/Cr涂层抗高温氧化性能研究

采用电弧喷涂技术,用Fe/Cr粉芯丝材制备出新型的耐高温抗氧化涂层.使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析仪器研究了Fe/Cr涂层的抗高温氧化性、高温氧化动力学及其微观结构,并与传统的NiCr合金涂层进行了对比.试验结果表明:该涂层的抗高温氧化性能较好,与传统的NiCr合金涂层相比具有一定的优势;表面生成均一致密的Cr2O3膜是其抗高温氧化性能优异的主要原因.     

Cr3C2-25%（Ni,Cr）超音速火焰喷涂层的耐磨及耐蚀性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在奥氏体不锈钢上制备了Cr3C2-25%(Ni,Cr)金属陶瓷涂层。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、高速高温摩擦磨损试验机和电化学分析仪研究了涂层的显微组织、相结构、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明,该金属陶瓷涂层主要由(Ni,Cr)相、Cr3C2和Cr7C3组成,而且致密、硬度高,与基材结合牢固。涂层的高温磨损可分为黏结相切削和随后的碳化物剥落两个阶段,碳化物的剥落对涂层的磨损起主导作用。涂层在3.5%ZnCl2溶液中具有优良的耐蚀性,其腐蚀产物中含Ni、Cr元素而无Fe的氧化物,说明涂层对基体具有良好的保护作用。     

高速电弧喷涂FeMnCrAl/Cr3C2涂层的组织及抗高温氧化性能

使用高速电弧喷涂技术在20钢样品表面制备了FeMnCrAl/Cr3C2涂层,采用光学显微镜、场发射扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法,对FeMnCrAl/Cr3C2涂层的显微组织和抗高温氧化性能进行了研究,并与电弧喷涂FeMnCr/Cr3C2涂层、316L不锈钢涂层和20 钢做了对比试验.研究结果表明:三种涂层增重均明显低于20 钢;FeMnCrAl/Cr3C2涂层氧化增重约为FeMnCr/Cr3C2涂层的1/3,略高于316L不锈钢涂层,FeMnCrAl/Cr3C2涂层氧化后表面生成具有保护性的、致密的含Al氧化膜和Cr与Fe的复合氧化物,阻碍了涂层进一步氧化,但存在不均匀性,原因是电弧喷涂层成分的微观不均匀性和涂层中存在孔隙.     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的制备工艺及组织研究

利用超音速火焰喷涂技术在结晶器铜板表面喷涂Cr3C2-25NiCr涂层,采用正交试验设计研究了不同工艺参数对涂层孔隙率的影响,并对涂层的表面、截面形貌和粉末及涂层的相组成等进行分析。研究结果发现,在喷涂过程中,Cr3C2-25NiCr涂层发生了不同程度的分解和氧化,而且喷涂距离对孔隙率的影响最大。本试验获得的最佳工艺参数为氧气流量900L/min,煤油流量6.0g/h,喷涂距离375mm,涂层厚度0.4mm,经过工艺优化后制备的Cr3C2-25NiCr涂层组织均匀致密,与基材结合良好,孔隙率较低。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-25NiCr涂层高温摩擦磨损性能

在两种喷涂参数下,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了两种Cr3C2-25％NiCr涂层,用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征粉末和涂层的显微组织,用图像处理软件分析涂层孔隙率,并进行涂层维氏显微硬度测试,对涂层进行高温摩擦磨损试验,分析对比了两种涂层的耐磨性,并探讨了磨损机理.结果表明:两种Cr3C2-25％ NiCr涂层的孔隙率和硬度,CrC-1为0.90％和848.1 HV1,CrC-2为0.42％和884.6 HV1,涂层的高温磨损主要为粘着磨损伴有颗粒切削和剥落带来的磨粒磨损,其中CrC-2具有较好的耐磨性.     

hBN含量对NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层抗热震性能和氧化性能的影响

为了提高NiCr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能,在涂层中加入了hBN作为固体润滑剂,研究了hBN含量对涂层抗热震性能和氧化性能的影响。采用大气等离子喷涂技术制备了hBN含量分别为0%、2.5%、5%、10%和20%的NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层,并研究了复合涂层在700、800和850℃的抗热震性能和在850℃的恒温氧化性能。结果表明:NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层呈层状结构,各层之间结合良好;所有涂层在700、800和850℃水淬10次均未出现明显的裂纹和脱落现象,涂层抗热震性能均良好。涂层的氧化增重随着hBN含量的增加逐渐增大,96h后NiCr/Cr3C2-20%hBN涂层氧化非常严重。在850℃时,所有涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。