不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能

为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni_3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。     

超音速火焰喷涂技术研究进展

介绍了一种新型的超音速火焰喷涂技术--活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF),该工艺的喷涂过程对喷涂材料的氧化及热退化影响非常小,可以制备出极低氧化物含量和极高致密度的涂层,该涂层具有优越的耐磨损和耐腐蚀能力,同时其喷涂速度和沉积效率均优于传统超音速火焰喷涂(HVOF).     

单晶高温合金铬改性铝化物涂层的高温氧化行为研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了铬改性铝化物(Cr-Al)涂层,研究了1050℃下该涂层在空气中的高温氧化行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了Cr-Al涂层在高温氧化过程中相结构、显微组织和成分的演变规律,结果表明:经1050℃氧化300 h后,该涂层的氧化动力学曲线符合抛物线演变规律,Cr-Al涂层的涂覆提高了基体合金的抗高温氧化性能;高温氧化200 h内涂层保持良好的表面形貌,而经过300 h氧化后涂层出现了严重的氧化膜剥落现象;揭示了在高温氧化条件下Cr-Al涂层退化的相变过程,涂层区相结构转变过程为β-NiAl相→β-NiAl相(主)+γ′-Ni3Al相(次);扩散区相结构转变过程为β-NiAl相+析出相→β-NiAl相(主)+γ′-Ni3Al相(次)+析出相→γ′-Ni3Al相(主)+β-NiAl相(次)+析出相→γ′-Ni3Al相+析出相。     

超细粉末低温超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层及其干摩擦磨损性能

为了进一步提高超细粉末WC喷涂层的性能,以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢表面制备WC涂层。通过聚焦离子束(Focused ion beam,FIB)对WC-10Co-4Cr粒子剖面形貌进行了原位切割并分析,利用SEM形貌、EDS谱和摩擦磨损试验对涂层的显微结构和干摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:HVOF的高焰流温度使超细WC-10Co-4Cr粉末的粘结相充分熔融,WC硬质相溶于粘结相或发生脱碳,形成Cox(WC)y脆性相和W2C相,另外因Cr较低的表面张力使涂层内界面存在富Cr带,而LT-HVOF涂层没有富Cr带;LT-HVOF涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.632 2,1.560×10-5mm3/(N·m),均低于HVOF涂层;2种WC涂层的磨损形式均以磨粒磨损为主,HVOF涂层中的富Cr带在载荷作用下形成裂纹并易于沿其扩展,造成涂层较大块剥落,降低了WC涂层的耐磨性能。     

基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层组织结构及其抗氧化性能

采用核壳结构设计思想,成功将Al2O3包覆于CoNiCrAlY粉体表面制备核壳结构粉末,并通过正交实验设计优化核壳结构粉体的球磨制备工艺;探讨超音速火焰喷涂CoNiCrAlY-Al2O3涂层相结构与微观组织演变规律;对比研究CoNiCrAlY涂层和CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层800℃的氧化行为.结果表明:各球磨工艺参数对核壳结构粉末的平均包覆率影响程度从大到小依次为:球磨转速、球料比与球磨时间.制备CoNiCrAlY-Al2O3核壳结构粉末最佳的球磨参数为:球磨转速180 r/min,球料比10:1,球磨时间6 h.超音速火焰喷涂CoNiCrAlY涂层由γ-Co-Ni-Cr相组成.核壳结构粉末中高熔点Al2O3外壳显著抑制了CoNiCrAlY合金在喷涂过程中的氧化行为,导致CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层β-NiAl相含量明显增加,涂层孔隙率升高,未熔颗粒增多.由于CoNiCrAlY-Al2O3涂层中的β-NiAl以及Al2O3含量较高,涂层表面在高温氧化过程中形成了致密的富Al2O3的保护层,抑制了非保护性氧化物的生长,使该涂层具有更优异的抗高温氧化性能.     

超音速火焰喷涂制备WC-Cr3C2-Ni涂层工艺参数的优化

采用超音速火焰(HVOF)喷涂在Q235钢表面制备了WC-Cr_3C_2-Ni涂层,以喷涂距离、氧气流量、煤油流量为变量,设计了三因素三水平正交试验,并对涂层孔隙率、显微硬度和综合指标进行了评分,获得了最佳工艺参数组合。结果表明:WC-Cr_3C_2-Ni涂层的最佳工艺参数为氧气流量1 740scfh(49 242L·h~(-1))、煤油流量7.0gph(26.495L·h~(-1))、喷涂距离330mm。     

粘结层喷涂方法对铜基体与热障涂层结合强度的影响

为提高铜基体上热障涂层的工作温度和寿命,分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)制备NiCrAlY粘结层,采用等离子喷涂制备ZrO2-8%Y2O3陶瓷面层.用拉伸试验测试了热障涂层的结合强度,利用SEM分析了拉伸断口的成分分布和微观形貌.研究表明,用HVOF制备粘结层的热障涂层的结合强度为47.9 MPa,用APS制备粘结层的热障涂层的结合强度为31.2 MPa.与等离子喷涂制备粘结层相比,采用超音速火焰喷涂制备粘结层可明显提高ZrO2陶瓷涂层的结合强度.     

空气超音速火焰喷涂、冷喷涂与电镀制备电触头银层的组织结构与摩擦磨损性能对比

电触头是电力输送系统中的关键元器件,其失效方式与触头表面涂层的磨损密切相关。采用空气超音速火焰喷涂工艺(HVAF)和冷喷涂工艺(CS)分别制备了银涂层;采用往复摩擦试验研究了涂层在不同载荷、频率条件下的摩擦磨损性能,并与电镀银镀层的性能进行了对比;采用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了涂层磨痕的表面形貌和成分,并对涂层的摩擦磨损机理进行了分析和讨论。结果表明：空气超音速火焰喷涂和冷喷涂工艺均可制备较厚的致密银涂层;冷喷涂制备的银涂层硬度较高,在高频、高载荷条件下具有较小的摩擦系数和较低的磨损量;空气超音速火焰喷涂和冷喷涂制备的银涂层的磨损机制主要为疲劳磨损。     

多功能超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层磨损性能研究

应用自行研制的多功能超音速火焰喷涂设备,在HVOF、HOV/AF、HVAF不同工况下成功制备WC10Co4Cr涂层,并测试了涂层性能.分析表明,HVAF工况下,碳化物几乎没有分解,涂层的显微硬度明显较高;二种工况中,涂层的磨粒磨损机制主要为碳化物颗粒的剥落,冲蚀磨损的失效行为主要表现为脆性材料的冲蚀磨损机制.相比之下,随着燃气温度的降低,涂层的耐磨粒磨损性能增强,涂层的抗冲蚀磨损性能与燃气流量和温度有关.     

电弧离子镀NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层抗高温氧化性能

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相组成,而NiCoCrAlYHfSi除上述组成外还形成了NiCoCr合金相,两种涂层热处理期间均发生β-NiAl向γ′-Ni_3Al的转变过程。NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层1 050℃恒温氧化200h的平均氧化速率分别为0.072 3g/(m~2·h)和0.052 7g/(m~2·h)。NiCrAlY氧化初期直接形成α-Al_2O_3、NiCr_2O_4和Cr_2O_3,随后出现裂纹、孔洞等缺陷,氧化物沿孔洞向涂层内部延伸,同时由于基材中的Ti元素发生外扩散,涂层中还形成了TiO_2。NiCoCrAlYHfSi氧化初期形成了亚稳态的θ-Al_2O_3,随后慢慢转变为α-Al_2O_3,氧化物层比NiCrAlY均匀致密,抗高温氧化性能更优异。     

In-situ formation of layer-like Ag2MoO4 induced by high-temperature oxidation and its effect on the self-lubricating properties of NiCoCrAlYTa/Ag/Mo coatings

Ag-Mo-O ternary oxide has attracted growing attention because of its potential as a solid lubricant at high temperatures.This work designs and prepares NiCoCrAlYTa/Ag/Mo composite coating,performed using high velocity oxy-fuel(HVOF)spraying technology.The environment temperature plays an important role in the microstructure and phases as well as lubricant properties of NiCoCrAlYTa/Ag/Mo coatings.When the environment temperature is above 600C,the outer diffusion and oxidation of Ag and Mo lead to the formation of Ag2MoO4 on the coating surface.Layer-like Ag2MoO4 could form a continuous lubricant film at 800℃and consequently let the composite coating present the best tribological properties.Meanwhile,a small number of hard particles could play a good bearing role during friction and improve the tribological properties of the composite coating.     

燃气流量对超音速氧焰喷涂羟基磷灰石颗粒的影响

为了掌握燃气流量对羟基磷灰石(HA)粉末颗粒产生的影响,采用超音速氧焰喷涂(HVOF)技术制备了HA涂层,运用X射线、XRD和SEM分析了HA喷涂粉末颗粒的相组成,观察了涂层的形貌.结果表明:增加燃气流量,HA粉末颗粒表面的熔化程度提高,但整体熔化比例仅有微量增加(从13%增加到18%),原因是增大燃气流量在提高火焰温度的同时加快了颗粒的飞行速度,缩短了粉末颗粒在火焰中滞留的时间;火焰加热后3种颗粒结晶相只有HA;提高燃气流量降低了颗粒的结晶度(从91.4%降至73.8%);3种HA颗粒在涂层表面形成了3种典型的结构.     

热喷涂亚稳态复合涂层研究进展

热喷涂亚稳态复合涂层能克服许多亚稳材料不易直接成形的不足,有效发挥非晶、纳米晶和准晶材料的特殊功效.等离子喷涂和高速火焰喷涂亚稳态铁基、镍基、陶瓷粉末制备的涂层质量优异,在热障、耐磨、防腐等领域应用前景广阔,但尚需拓展涂层功能,降低成本.电弧喷涂粉芯丝材制备亚稳态涂层具有成本低、效率高、成分易调节等优势,在大规模高效制备耐磨、防腐、防高温腐蚀与冲蚀涂层方面优势明显,但尚需提高涂层稳定性,开发更多涂层材料体系.目前,我国需要从自动化热喷涂设备开发和新型亚稳态材料体系研究两方面展开深入研究,提高亚稳态喷涂层的组织结构稳定性和性能质量可靠性,使该技术走出实验室面向工业应用,更好地为国家循环经济建设服务.     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层磨粒磨损性能的研究

采用橡胶轮磨损试验机，对三种类型粉末制备的超音速火焰喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层的磨粒磨损性能进行了试验，研究了喷涂工艺条件和粉末制备工艺对涂层磨损失重量的影响。在运用扫描电镜对涂层磨损表面观察分析的基础上，探讨了该涂层的磨粒磨损失效机制。     

超音速火焰喷涂微米碳化物涂层的组织与性能

WC-Co,NiCr-Cr3C2喷涂层耐冲蚀、耐磨性优良,但耐盐酸腐蚀报道较少.为此,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层,测定了涂层的孔隙率和结合强度,用XRD分析了涂层腐蚀前后的相结构及在1 mol/L HCl溶液中浸泡涂层材料的失重情况,分析了涂层的均匀腐蚀机理.结果表明:WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层组织较为致密,孔隙率分别为2.67%,4.39%,结合强度分别为49.576,41.023 MPa.Cr3Cr2-NiCr涂层中相结构复杂,涂层中Cr3C2少量分解且含有非晶相;经1 mol/L HCl溶液浸泡后WC-Co涂层和Cr3C2-NiCr涂层失重较少.涂层的腐蚀机理为选择性腐蚀.缺陷越少涂层的耐蚀性越好,减少涂层中的孔隙、显微裂纹和夹杂等缺陷是提高涂层耐蚀性的关键.     

WC金属陶瓷热喷涂层代替铬镀层在冷轧工艺辊上的应用

用碳化钨(WC)金属陶瓷热喷涂层替代传统的镀硬铬层应用于冷轧工艺辊,可以提高辊子的使用寿命.通过高速火焰喷涂技术在Q345A钢基体上制备了两种WC金属陶瓷涂层,考察了其摩擦学性能及综合性能,并结合其在宝钢的实际应用情况分析了其应用效果.结果显示,制备的碳化钨(WC)金属陶瓷涂层代替硬铬镀层效果较好,可进一步推广应用.     

Influence of the Thermal Barrier Coatings Design on the Oxidation Behavior

The properties of two different types of thermal barrier coatings(TBCs) were compared to improve the surface characteristics on high temperature components.These TBCs consisted of a duplex TBC and a five-layered functionally graded TBC.NiCrAlY bond coats were deposited on a number of Inconel-738LC specimens using high velocity oxy-fuel spraying(HVOF) technique.For duplex coating,a group of these specimens were coated with yttria stabilized zirconia(YSZ) using plasma spray technique.Functionally graded NiCrA...     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

热喷涂纳米涂层制备方法及材料研究现状和展望

综述了热喷涂纳米涂层的制备方法现状及所用材料的发展情况,介绍了溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)、高速火焰喷涂(HVOF)技术制备纳米涂层的优势、纳米粉末材料的制备方法及发展趋势,指出纳米涂层制备的主要关键在于解决纳米粉末的输送技术和涂层制备过程中抑制纳米颗粒的长大趋势.纳米涂层的研究对推动热喷涂技术应用有着十分重要的作用.