超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层高温性能研究

采用超音速等离子喷涂在20G钢表面制备了NiCr-Cr3C2涂层。通过在涂层表面涂抹7:3的Na2SO4+K2SO4腐蚀介质进行800℃下的热腐蚀试验和高温摩擦磨损试验。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和轮廓仪分别对涂层的组织结构和磨痕三维形貌进行了表征。结果表明,涂层致密,具有典型的"硬质相+软基体"的耐磨组织;其良好的耐热腐蚀性能是20G钢的15倍;在800℃下NiCr-Cr3C2与Si3N4的磨损行为主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

不同燃料超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层

采用超音速火焰喷涂工艺在20CrMo钢圆片上成功制备25%NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层,研究了不同燃料对喷涂层组织性能的影响。结果表明,以丙烷为主要燃料所得喷涂层的组织不均匀,存在典型的层状结构,孔隙率约为3.2%,显微硬度仅为836 HV,涂层断裂韧性KIC为2.08 MPa.m3/2;以煤油为主要燃料所得喷涂层的组织分布均匀,细小致密,孔隙率约为2.4%,显微硬度可达1045 HV,涂层断裂韧性KIC为2.56 MPa.m3/2。前者的组成相为Ni(Cr)固溶体、Cr3C2和微量NiCrO4;后者的组成相除Ni(Cr)固溶体和Cr3C2外,还有Cr7C3、Cr23C6和Ni(Cr)相出现。     

等离子喷涂 NiCr-Cr3C2基复合自润滑涂层的组织及摩擦学性能

将NiCr-Cr3C2复合粉和Ni包MoS2粉按不同比例混合,制成三种喷涂粉末,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备复合自润滑涂层,并对涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:三种涂层的物相组成相同,主相均为Cr7C3,Ni和MoS2;涂层与基体的结合为机械结合,孔隙率较低,表面有少量微裂纹;喷涂粉末中的Ni包MoS2粉偏少或偏多都会导致涂层的摩擦磨损性能变坏,Ni包MoS2粉质量分数为30%时,涂层的摩擦系数及磨损率最低,分别约为0.36和3.3×10-4mg/s。     

汽轮机超音速火焰喷涂 NiCr-Cr3C2涂层

目的 通过热喷涂涂层,解决 350 MW 超临界机组再热第一级静叶栅的高温冲蚀问题。 方法 采用超音速火焰喷涂制备了 NiCr-Cr₃C₂ 涂层,测试了涂层的显微组织、孔隙率、显微硬度、结合强度及高温冲蚀性能,并对涂层在冲蚀条件下的失效机理进行分析。 结果 实验室条件下, NiCr-Cr₃C₂ 涂层孔隙率为 0 . 98% ,显微硬度达到 1061 . 2 HV0 . 3 ,结合强度约为 80 MPa。 装机试车时,0 . 22 mm 厚的 NiCr-Cr₃C₂涂层可使再热第一级静叶的寿命延长 3 倍左右。 结论 采用 NiCr-Cr₃C₂ 涂层可显著延长静叶寿命,小角度粒子犁削冲蚀是涂层加速失效的主要原因。     

高效能超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层性能研究

采用自行研制的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet)制备了NiCr-Cr3C2涂层,并对涂层性能进行测试.结果表明,喷涂粒子速度高达460 m/s,实现了低功率、小气体流量获得超音速涂层的目的;HEPJet制备的NiCr-Cr3C2涂层其结合强度为60 MPa,显微硬度为926 HV0.3,沉积效率为54％,其抗高温氧化性能是12CrMoV钢的17倍,其常规性能赶超JP5000制备的NiCr-Cr3C2涂层.涂层表面的Cr2O3氧化膜与碳化物硬质相组成连续、致密而均匀的保护层是NiCr-Cr3C2涂层抗高温氧化性好的主要原因.     

NiCr-Cr3C2-ZrO2-BaF2·CaF2涂层高温摩擦磨损性能*

为提高 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂ 涂层高温耐摩擦磨损性能,减少热喷涂过程中润滑相 BaF₂·CaF₂ 火焰烧蚀,采用溶胶凝胶方法将 BaF₂·CaF₂ 粉体以弥散形式包覆于抗烧蚀陶瓷相 ZrO₂ 内,形成 ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 抗烧蚀包覆型粉体,将粉体与 NiCr-Cr₃C₂ 混合后爆炸喷涂以提高涂层内 BaF₂·CaF₂含量,并表征涂层微观组织和高温耐磨损性能。结果表明：ZrO₂包覆型粉体中 BaF₂·CaF₂呈弥散式分布,制备的 NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂涂层相比传统 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层,Ca、Ba 元素含量均提升 1 倍以上,两涂层显微硬度分别为 1 041 HV 和 690 HV,这说明 ZrO₂陶瓷包覆能有效减少 BaF₂·CaF₂在喷涂过程中的高温烧蚀,且大幅提升了涂层硬度。高温摩擦磨损试验结果显示,NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 涂层在 600 ℃、 700 ℃和 800 ℃时的平均摩擦因数分别为 0.25、0.17 和 0.18,与 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层相比分别降低了 16.7%、39.3% 和 5.3%;NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂涂层磨损率为 5.47×10^-6 mm³ ·N^?1 ·m^?1 ,较 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层降低了 38.6%。 对磨球表面的微观表征显示,涂层中润滑相含量提升使 NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 涂层在对磨球表面形成更为完整的润滑转移膜,这将有利于涂层的高温润滑性、稳定性和耐磨损性能。研究结果对热喷涂粉体中易烧蚀物相的热防护和高温自润滑耐磨涂层性能的提升具有借鉴意义。     

等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层高温摩擦磨损性能研究

研究了等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层的高温磨损性能,与配对摩擦副相比,涂层在滑动摩擦440 m(6000个周期)之后,磨损深度和磨损体积很小,涂层在高温条件下具有优异的抗磨损性能,能够满足高温条件下的磨损要求。涂层的磨损机制主要为开始以氧化磨损为主,逐步过渡到以磨粒磨损和黏着磨损为主。经过上车试验证明NiCr-Cr3C2涂层可以应用于内燃机的气缸套。     

复合热源喷涂NiCr-Cr3C2涂层及其性能分析

采用激光与等离子复合热源喷涂技术,在38CrMoA1基体上制备NiCr-Cr3C2涂层,对涂层的结合强度、显微硬度、微观组织结构以及抗高温滑动摩擦磨损性能等进行了测试分析.结果表明,与传统的等离子喷涂层相比,复合热源喷涂时,NiCr-Cr2C2粉末受热熔融更充分,流动性好,铺展均匀.涂层实现了冶金结合,具有更高的结合强...     

超声冲击处理提高超音速等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层性能

Cr₃C₂-NiCr涂层是中高温下理想的耐磨、抗氧化、耐蚀涂层,常用于高温下的燃气冲蚀磨损、磨粒磨损、微动磨损、硬表面磨损等场合.文中采用超音速等离子喷涂的方法在CuCrZr合金表面制备Cr₃C₂-NiCr涂层,并采用超声冲击的方法对涂层进行后处理.结果表明,经超声冲击处理后,涂层孔隙率由2.34%降低至1.83%;涂层的平均显微硬度由8.9 GPa提高至9.6 GPa,且硬度分布更均匀;在650℃下进行热震试验,涂层的热震寿命显著提高,热震裂纹的扩展路径也发生了变化.     

水环境中等离子喷涂纳米/微米喂料Al2O3/TiO2涂层的摩擦学行为

利用纳米结构和常规喂料用大气等离子喷涂方法制备了Al2O3/TiO2涂层,研究了水环境中两种涂层与不锈钢对磨时的摩擦磨损性能.结果表明：水环境中,两种涂层摩擦因数变化不大,但是纳米喂料涂层耐磨性能明显优于常规涂层,同时其对偶的磨损率仅为常规涂层对偶磨损率的1/3～1/5,磨损率随载荷的增加不断增加.讨论了水环境中两种涂层的磨损机制.     

电接触烧结增强NiCr-Cr3C2涂层的显微组织和摩擦磨损行为研究

目的在等离子喷涂的基础上,采用电接触烧结技术制备具有良好摩擦学性能的Ni Cr-Cr_3C_2涂层。方法采用等离子喷涂工艺将NiCr-Cr_3C_2涂层预置到GH4169合金试件表面,再经过电接触烧结工艺制备增强涂层。利用OM、SEM、XRD及EDS研究耐磨层的物相、显微组织及化学组成特征,并采用球盘式摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学行为进行评价。结果通过电接触烧结过程中的瞬时热效应,促进了NiCr-Cr_3C_2等离子喷涂层界面的塑性变形及热扩散,使涂层的孔隙率由5%降到2%,结合强度由46MPa提升到210 MPa。在400℃和600℃时,摩擦表面可形成完整的摩擦层,共晶氟化物组分使涂层摩擦系数由室温至400℃条件下的0.8降低到600℃条件下的0.45。涂层在600℃条件下表现出氧化磨损的特征。结论电接触烧结工艺能实现等离子喷涂Ni Cr-Cr_3C_2涂层的性能增强,获得较高结合强度、较低孔隙率和摩擦系数,在600℃条件下表现出较好的摩擦磨损性能。     

等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的 研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法 采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果 两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。     

中性盐雾对等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层摩擦磨损性能的影响

利用超音速等离子喷涂(SPS)技术制备了陶瓷相增强的NiCr-Cr3C2涂层,采用线接触往复滑动方式进行摩擦磨损实验,测定了NiCr-Cr3C2涂层/Q235碳钢摩擦副在盐雾腐蚀前后涂层的摩擦系数和磨损量,此外,还采用SEM、EDS等技术观察分析了涂层表面的形貌和微区元素分布,探讨了盐雾腐蚀环境对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明：NiCr-Cr3C2涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,而盐雾腐蚀后的磨损机制为腐蚀磨损。盐雾腐蚀后涂层的摩擦系数比盐雾腐蚀前的摩擦系数降低了1/5;不过,盐雾腐蚀后涂层的磨损失重量是盐雾腐蚀前磨损失重量的5倍左右,说明盐雾腐蚀环境加速了其摩擦学性能的恶化,涂层的耐蚀性有待进一步提高。     

等离子喷涂Al_2O_3(13%TiO_2)涂层和NiCr-Cr_3C_2涂层的组织性能研究

通过等离子喷涂方法在穿孔顶头尾部材料42CrMo钢表面分别制备NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层,运用OM,XRD,SEM等分析测试手段对涂层的组织、形貌和物相成分进行表征,并对两种涂层进行了显微硬度及抗热震性能实验.结果表明:喷涂涂层为典型的层状结构,涂层与基体为机械结合.Al2O3(13%TiO2)涂层以亚稳相γ-Al2O3相为主要相,同时存在α-Al2O3相.喷涂形成NiCr-Cr3C2涂层后物相成分为Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2等Cr的碳化物.NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层的表面平均显微硬度分别为586.4HV,和557.7HV.其平均热震循环次数分别为25次和18次.     

Effect of Nd2O3 Additive on Microstructure and Tribological Properties of Plasma-Sprayed NiCr-Cr2O3 Composite Coatings

Four types of NiCr-Cr₂O₃ composite coatings doped with different mass fraction of Nd₂O₃ were deposited by atmospheric plasma spraying. The microstructure and phase composition of as-sprayed coatings were analyzed by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Furthermore, their friction and wear behaviors at 20 and 600 °C under unlubricated condition were evaluated using CSM high temperature tribometer. The results showed that Nd₂O₃ could refine microstructure of NiCr-Cr₂O₃ composite coating and make Cr₂O₃ distribution more uniform in the coating, which leads to the increase of average microhardness. In addition, NiCr-Cr₂O₃ composite coatings doped with Nd₂O₃ had better wear resistance than that without Nd₂O₃ at experimental temperatures. Especially, the coating containing 8 wt.% Nd₂O₃ showed the best wear resistance at 20 and 600 °C, which was attributed to the refined microstructure and improved microhardness. At 20 °C, the wear mechanism of the coating was abrasive wear, brittle fracture and splat detachment. At 600 °C, the wear mechanism was adhesion wear and plastic deformation.     

耐磨涂料成分对钢基摩擦材料摩擦性能的影响

采用正交试验法优化了耐磨涂料配方,确定最佳耐磨涂料配方方案为:碳化硅粒度为80μm,碳化硅含量为40%(体积百分比),铬粉含量为1.5%(体积百分比),EPS颗粒余量。磨损试验表明,利用该耐磨涂料配方得到的表面复合材料耐磨性能较高,并分析了耐磨涂料各成分对钢基摩擦材料摩擦性能的影响。     

45钢不同工艺参数线性摩擦焊接的三维数值模拟

基于Abaqus有限元分析软件的显式分析模块,建立了简化的45钢线性摩擦焊同质接头的三维计算模型,研究了其线性摩擦焊接时接头温度场和轴向缩短量的变化情况,并针对工艺参数中的振动频率对焊接结果的影响进行了分析。结果表明:焊接界面中心温度在1s内上升到800℃,之后界面温度缓慢上升至950℃左右,随着焊接过程的进行,焊接界面温度场均匀化,轴向缩短量不断增加,大量材料被挤出形成了飞边。最后将模拟结果与试验结果进行对比,验证了计算模型的可靠性。     

不同参数下激光重熔Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在低碳钢表而喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层,然后在不同工艺参数下对其进行激光重熔处理.考察不同重熔参数下涂层的冲蚀性能.并与喷涂层对比.结果表明:在激光功率3.0 kW,扫描速率50mm/s的工艺参数下激光重熔.涂层的冲蚀失重最小.所形成的涂层表面均匀性较好;重熔层的致密度要优于喷涂层,重熔后涂层由机械结合转变为冶金结合;南于表面氧化层的存在和内部冶金结合的形成,重熔层硬度较喷涂层高.     

NiCr-Cr3C2超音速火焰喷涂的涂层性能

为配合干熄焦余热锅炉(CDQ锅炉)的开发和制造,保证CDQ锅炉过热器受热面管子在含焦粉粒的烟气中长期安全使用,通过试验,采用超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2粉末对受热面管子表面进行喷涂加工,确认涂层各项性能及指标满足设计要求。为后续的CDQ锅炉制造作了技术准备,现制作的首台CDQ锅炉已投入使用,取得了较好的效果。