双尺度 WC-CoCr 涂层的组织结构分析

微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注。以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析。结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7%;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5%。两种涂层中,W_2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co_3W_3C相分散于WC与非晶相之间。     

碳化钨喷涂粉末在超音速火焰喷涂过程中的失碳研究

失碳是影响碳化钨涂层性能的关键因素之一。本文分别以纳米碳化钨和微米碳化钨为原料制备了两种喷涂粉末,采用水冷法收集了超音速火焰喷涂过程中的粉末,并制备了对应的涂层。利用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪测量了水冷收集粉末和涂层的物相组成和表层的物相,采用高频燃烧红外吸收法测定了粉末和涂层中的碳含量。结果表明,喷涂过程中在粒子飞行过程中出现了W_2C,在颗粒撞击后凝固阶段出现了Co_3W_3C。纳米碳化钨粉末的含碳量由5.13%降至喷涂过程中的4.93%,在涂层中的含碳量为4.67%,微米碳化钨含碳量由5.25%降至喷涂过程中的5.09%,在涂层中的含碳量为4.97%。     

钛表面厚碳化钨涂层研究进展

钛表面制备厚的碳化钨耐磨涂层的方法主要有喷焊、喷涂、激光熔覆3种。火焰喷焊可在钛表面制备2 400μm厚的WC耐磨涂层,涂层性能稳定,与基体为冶金结合;可通过预活化钛合金表面、增加重熔、中温回火等方式改善涂层性能。采用超音速火焰技术喷涂团聚烧结型的WC-Co粉末,可在钛表面制备4 153μm厚的耐磨层,涂层易出现W_2C脆性相、η反应相;通过工艺控制,涂层孔隙率可小于1%。采用激光熔覆可在钛表面制备2 900μm厚的WC耐磨层,涂层与基体虽为冶金结合,但存在裂纹、气孔等缺陷。3种方法均可制备毫米级厚的WC耐磨涂层,这种厚涂层将大大延长设备的使用寿命。     

WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

基于大气等离子喷涂的镍铬基粉末制备及其涂层组织结构

以高能球磨后的镍基合金、银、氟化物共晶复合粉末为原料,采用喷雾干燥和烧结技术制备了粒径为20～110μm的热喷涂喂料,利用等离子喷涂技术制备了镍基复合涂层。分析了喂料粒子物理性能及涂层的微观组织结构。结果表明:造粒后的粉末球形度较好,流动性大为提高。造粒烧结处理过程中,随着温度增加,粉末的流动性和松装密度均提高。经800℃热处理烧结后形貌圆整光滑,密实,平均粒径为32.92μm,松装密度为1.37g/cm~3,流动性为12.18s/50g,适合用作热喷涂喂料。制备的涂层为典型的层状结构,厚度约为320μm。涂层总体比较致密,局部存在孔洞,涂层孔隙率约3.6%。所含物相为NiCr、Ni_3Al、NiAl、Ag,BaF_2、CaF_2等相,喷涂过程中未见新物相生成。     

紧耦合气雾化制备热喷涂NiCrAlY合金粉

采用紧耦合气雾化技术制备热喷涂NiCrAlY合金粉末，对NiCrAlY合金粉末的物理性能、粒度分布、粉末形貌、微观结构和物相组成等进行了分析。结果表明，粉末以球形和近球形颗粒为主，85%粉末粒径小于150μm。粉末显微组织主要由树枝晶和胞状晶组成，粒径25～250μm的粉末凝固冷速大约在4000～67000 K·s^-1。粒径尺寸小于50μm的粉末内部结构致密，少量尺寸大于50μm的颗粒内部出现凝固缩孔和空心缺陷。粉末晶界和晶内存在Y、Si元素偏析，粉末物相结构主要由γ’-Ni3Al、γ-Ni固溶体相组成。     

高速火焰喷涂WC-Co飞行粒子与涂层的物相分析

本文用高速火焰喷涂方法(HVOF)对WC-Co粉末进行喷涂,采用水冷法对喷涂中的飞行粒子进行收集,并以45#钢为基体制备了相应涂层。采用聚焦离子束(FIB)切割的方法,分别制备了粉末、飞行粒子和涂层的薄片状透射电镜样品。采用能谱检测了样品中各元素的分布情况,选区电子衍射法鉴定了样品中的物相。结果表明,W和C元素在喷涂过程中向Co基体中扩散,在冷却过程中与Co形成非晶相。η相在WC颗粒的边缘形成。     

Cr/Al_2O_3涂层制备工艺与发光性能研究

采用烧结破碎法可制备适用于热喷涂的Cr/Al_2O_3的粉末,分别采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备了Cr/Al_2O_3发光涂层,研究了粉体和不同喷涂方法制备的涂层组织形貌、相结构及发光性能。结果表明:所制备的Cr/Al_2O_3粉末呈现α-Al_2O_3的单相结构;火焰喷涂涂层呈现粉红色,表面粗糙度Ra 8.8μm和孔隙率21.5%,涂层以α-Al_2O_3相为主;等离子喷涂的涂层呈现灰白色,较低的表面粗糙度Ra 6.1μm和孔隙率8.3%,涂层以γ-Al_2O_3相为主;粉体和两种涂层均可呈现红宝石单晶R线发射,发射峰为693nm和694nm。     

喷涂距离对超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层沉积效率及耐磨粒磨损性能的影响

以-45~+15μm WC10Co4Cr团聚烧结球形喷涂粉末为原料,采用GTV超音速火焰喷涂(HVOF)系统K2喷枪,通过改变喷涂距离(300、340和380 mm)制备3种涂层,应用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征涂层结构和性能。结果表明:随喷涂距离减小,WC10Co4Cr涂层孔隙率降低、显微硬度增加、耐磨粒磨损性能增强,但粉末的沉积效率降低;喷涂距离为300~380 mm时,WC10Co4Cr涂层的物相组成均为WC、W2C及少量非晶相;喷涂距离为300~340 mm时,WC10Co4Cr涂层显微硬度和耐磨粒磨损性能变化较小;结合磨损区域中心位置的微观结构、涂层物理性能和表面粗糙度变化,探讨WC10Co4Cr涂层的磨粒磨损和喷涂距离的影响机制。     

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

WC粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层耐腐蚀性能的影响

采用制粒?高温快速烧结法制备两种分别含亚微米级和微米级WC粒径的WC-10Co-4Cr喷涂粉末,并用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在45#钢基体上制备涂层;利用扫描电子显微镜和电化学工作站分别对涂层的显微形貌及耐腐蚀性能进行分析检测,探讨WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响和涂层的电化学腐蚀机理。研究结果表明：两种涂层组织致密,界面结合良好;含亚微米级WC粒径的涂层具有相对较低的孔隙率,使其涂层的耐腐蚀性能优于含微米级WC粒径的涂层。在3.5%NaCl溶液中涂层的硬质相WC和粘结相Co发生电偶腐蚀,且低电位的Co相优先腐蚀,导致WC颗粒脱落,出现凹坑及点蚀现象。     

碳化钒对超细WC粒度和物相的影响

为了研究在超细WC粉的制备过程中,碳化钒(VC)添加对超细碳化钨(WC)粉末粒度和相形成的影响,对不同VC添加量和不同碳化温度下制备的超细WC粉末的粒度、相成分和微观形貌进行了分析。研究结果表明:在1 400℃碳化时,当碳化钒的添加量由0%增加到10%时,WC的BET粒度由0.274μm降到0.159μm,WC粉末单颗粒粒度在逐渐减小,WC粉末颗粒的聚集程度增加。随着碳化钒的添加量的增加,碳化钒相衍射峰强度增大,WC的衍射强度降低。此外,碳化温度提高到1 600℃时,WC粉末的BET粒度增大,VC晶粒结晶更完整。     

多元稀土掺杂ZrO_2粉末制备与涂层性能研究

稀土掺杂氧化锆热障涂层广泛应用于燃气轮机和航空发动机中以满足其对使用性能和服役寿命的更高要求。本文利用稀土氧化物粉末和氧化锆粉末为原料,采用固相合成法制备了La_2O_3-Gd_2O_3-Yb_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2粉末,利用大气等离子喷涂制备LaGYYSZ涂层,利用场发射扫描电镜、X射线衍射和激光拉曼光谱研究了粉末及涂层微观形貌、相结构。结果表明,所制备的La GYYZ粉末基本呈规则实心球,且球形度良好,粒径均匀,其分布范围为30~90μm,且流动性较好,具有良好的高温相稳定性,满足大气等离子喷涂工艺的要求。粉末和涂层均呈四方相/立方相结构,涂层孔隙率13%。在相同测试条件下,LaGYYSZ涂层的隔热性能更优异,较8YSZ涂层提高了18%。     

喷雾转换法制备超细晶WC-12Co复合粉末HVOF涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,以喷雾转换法制备的超细晶WC-12Co复合粉末为热喷涂粉末原料,在45#钢基体上制备WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性及抗磨粒磨损性能,利用XRD对复合粉末及涂层进行相结构分析,用SEM对复合粉末及涂层截面进行显微观察。结果表明,在喷涂过程中,多孔空壳球形复合粉末中WC颗粒有明显的脱碳分解发生,涂层中含有W2C、Co2W4C、W和非晶相;涂层组织呈典型的层状结构,WC晶粒有圆润化和长大现象;涂层显微硬度HV0.3/10平均值为1 084、开裂韧性平均值为5.24 MPa·m1/2,涂层表面抗磨损性能随粗糙度降低和硬度增加而提高,平均磨损质量损失为0.783mg/min。     

共沉淀法制备含钇的碳化钨粉

研究了钨酸铵蒸发结晶过程中滴加硝酸钇水溶液共沉淀法掺杂钇的工艺,制备出掺钇的仲钨酸铵(APT)粉末,再经氧化还原、配碳、碳化最终制备出含钇的碳化钨粉。结果表明,共沉淀法制备的APT粉末中Y分布相对均匀,主要以Y(OH)3形式存在。掺0.5%Y和1%Y碳化钨粉一次颗粒的平均粒径分别为0.37μm和0.28μm。掺杂钇起到了细化碳化钨粉末的作用。     

WC粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了纳米结构、双峰结构和常规结构3种WC-CoCr复合涂层。探讨了不同WC粉末粒度对涂层沉积过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:随WC颗粒尺寸减小,涂层脱碳率增大,W_2C含量增加,孔隙率降低,涂层的显微硬度和界面结合强度增大;但是纳米结构涂层中粘结相的非晶化现象严重,断裂韧度显著下降;双峰结构涂层因纳米、亚微米WC颗粒的合理搭配和协同效应表现出最好的断裂韧性,同时兼具较高的显微硬度和界面结合强度。     

HVOF 制备 MCrAlY 涂层过程中 WC 杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

浸锌-热浸锌沉没辊专用喷涂粉末的制备及涂层性能

采用球磨-制粒-烧结法研制热浸锌沉没辊专用喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂法(SFS)制备涂层,研究喷涂粉末及涂层性能。结果表明,所制备的粉末为圆球形,流动性好,沉积效率高,与常规WC-Co涂层粉末相比,热浸锌专用涂层粉末中含有大量的η相。本工作研制的喷涂粉末所制涂层与基体的结合强度大于62 MPa,涂层中孔隙度仅1.2%。涂层中粘结相以η相形式存在。对采用热浸锌专用喷涂粉末制备的涂层进行现场使用考察,其使用寿命为国内常规WC-Co涂层使用寿命的近4倍。     

超音速火焰喷涂法制备超细结构WC-Co涂层及其结构与性能表征

目前WC-Co类硬质合金涂层主要采用微米级粗粉制备.本文作者以WO2.9、Co3O4和碳黑为原料,利用原位反应合成技术制备超细WC-Co复合粉.配碳量(质量分数)为17.04％时(理论配碳量为16.83％),合成的WC-12Co超细粉末中只含有WC和Co两种物相,粉末平均粒径为210 nm.团聚造粒后利用超音速火焰喷涂...