爆炸喷涂技术及应用

介绍了爆炸喷涂技术的原理以及一些型号的爆炸喷涂设备的特点，爆炸喷涂与其人热喷涂方法相比较，具有优异的性能，涂层的结合强度高，孔隙率低，爆炸喷涂在钢铁，能源，汽车等行业的应用表明，经爆炸喷涂强化的工件其寿命可以提高数倍。     

爆炸喷涂研究的现状及趋势

爆炸喷涂是目前制备高质量涂层的最好喷涂技术。本文详细介绍了爆炸喷涂的原理、特点及爆炸喷涂涂层的发展现状，并对爆炸喷涂涂层发展趋势作了推测，提出纳米涂层是爆炸喷涂涂层的新的发展方向。     

爆炸喷涂工艺制备碳化铬涂层

利用爆炸喷涂工艺分别制备了Cr2G3+NiCr及Cr2G3+NiCr+CaF2涂层,对比了两种涂层的显微结构,显微硬度及摩擦磨损性能.结果显示,CaF2的添加尽管会减小涂层的显微硬度,但同时也减小了涂层的摩擦系数,从而提高了涂层的耐磨能力.另外还分析了CaF2降低涂层摩擦系数的机理.     

电热爆炸定向喷涂法制备钼涂层

运用电热爆炸定向喷涂新方法在45#钢基体上制备了钼涂层。借助扫描电镜以及能谱仪对涂层的组织结构、形貌以及涂层成分进行了分析。借助显微硬度测试仪对涂层硬度进行了测试。利用图像分析软件对涂层的晶粒尺寸进行了测量。实验表明：涂层组织晶粒细小，涂层硬度提高，HV值最大到达14110MPa，为原始硬度的3倍，且涂层致密，孔隙率低。能谱分析表明，喷涂过程没有发生氧化现象。     

爆炸喷涂技术

爆炸喷涂属于喷涂工艺领域，是将一种材料经熔化后喷到零件表面，形成一层涂层，使零件表面具有所需的良好的耐磨性、耐蚀性、隔热性或其他综合性能，从而大幅度地提高零件的性能和延长工作寿命。此技术系美国联合碳化物公司独家专利，垄断西方市场。国内由北京航空材料研究所自行研制成功爆炸喷枪设备并掌握了此技术，由此获国家发明三等奖，所制涂层巳广也应用于各工业领域。     

气体爆炸喷涂工艺制备连铸辊耐磨层

通过正交试验法优化了气体爆炸喷涂工艺,对制备的Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层的显微组织和部分性能进行观察和分析,并对其磨损率进行测定,发现该涂层具有很好的高温耐磨性。试用结果表明,该工艺制备的涂层可延长连铸辊的使用寿命一倍以上。     

WC粉末爆炸喷涂BT-20钛合金的涂层性能研究

通过对爆炸喷涂工艺原理的分析,指出喷枪结构、喷涂距离和各气流量等重要工艺参数对涂层质量的影响,确定最佳的工艺参数.采用爆炸喷涂与等离子喷涂2种工艺在BT-20钛合金基体上制备WC涂层.经过对2种涂层的性能对比分析,发现与等离子喷涂相比,爆炸喷涂涂层的硬度大、结合强度高并且爆炸喷涂涂层的金相组织均匀、致密、孔隙率低,在涂层基体界面上无明显的宏观和微观缺陷,抗氧化能力强.     

爆炸喷涂WC-12%Co涂层的滑动磨损性能

采用爆炸喷涂技术制备纳米和普通WC-12%Co涂层,用往复试验机对涂层的干滑动磨损性能进行了研究,分析了涂层磨损前后的形貌、结构及成分变化.结果表明:相同的喷涂条件下,WC-12%Co纳米涂层比普通涂层结构均匀、致密,但碳化物分解严重.尽管纳米涂层与普通涂层具有相近的硬度,但普通涂层的耐磨性优于纳米涂层,尤其是在重载条件下.普通涂层的磨损机制为微切削;纳米涂层在轻载(10 N)下,以塑性变形为主要磨损机制,随载荷增加至30 N,纳米WC粒子不能起到阻抗陶瓷球对磨副的磨削作用,而是随粘结相一起被去除,同时由于纳米涂层脱碳导致的层间结合薄弱,在滑动磨损中易发生成片剥落,耐磨性大幅下降.     

反应爆炸喷涂制备TiC／Fe-Ni金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、羰基镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过爆炸喷涂技术原位合成并沉积TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层;利用XRD、SEM和EDS研究喷涂复合粉末和涂层的相组成、显微结构.结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀;所制备的TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合片层叠加而成,基体主要是(Fe,Ni)固溶体;TiC颗粒大致呈球形,粒度为纳米级;复合涂层的平均显微硬度HV0.2为18.9 GPa.     

电热爆炸定向喷涂Stellite 6合金涂层

采用电热爆炸定向喷涂工艺在45号钢基体上制备stellite6合金涂层。借助光学显微镜，扫描电镜和图像分析软件等对涂层厚度均匀性、孔隙率，显微组织、晶粒度以及涂层基体界面结合情况进行了分析。借助显微硬度仪对涂层的硬度进行了测试。对不同尺寸喷涂材料所得涂层进行了比较。结果表明，两种不同尺寸喷涂材料制备的涂层组织晶粒均大大细化，涂层孔隙率都比较低；小截面积的喷涂材料制备涂层的厚度均匀性好于大截面的喷涂层；涂层与基体界面结合良好，在界面附近发生了扩散现象；涂层硬度均远远高于原始stellite6喷涂材料硬度，最高分别达到997HV和738HV，为原始硬度的2～3倍。且小尺寸喷涂材料涂层硬度高于大尺寸喷涂材料涂层硬度。     

爆炸喷涂工艺制备MCrAIY+Al2 03金属陶瓷涂层

为了提高高温合金材料的高温抗氧化性,利用爆炸喷涂工艺制备了MCrAlY Al2O3金属陶瓷涂层.比较了采用压缩空气和N2作为保护气体对涂层性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对涂层性能进行了分析,在此基础上,进一步研究了涂层的结合强度,并对涂层的高温抗氧化性能进行了测试.结果表明:采用N2作为保护气体,涂层均匀致密,孔隙率小,显微硬度合格;涂层与基体的结合强度达到了95MPa,涂层具有良好的抗氧化性能.     

铜基体上爆炸喷涂钨涂层及其电子束热负荷实验研究

详细介绍了爆炸喷涂法在铜基体上制备钨涂层.磁约束核聚变面对等离子体材料要求有承受较高热负荷的性能,电子束辐照热负荷实验发现:0.3 mm的钨涂层可以承受5.13 MW/m2的热通量;在2 MW/m2、20s脉冲的条件下,样品能承受300周的疲劳而没出现破裂现象,且距离表面5 mm处铜基体的温度在70°C左右;5 MW/m2、2 s脉冲的条件下,样品可承受95周热疲劳,且距离表面5 mm处铜基体的温度不高于200°C.钨铜的热膨胀系数和杨氏模量相差很大,在加载热通量过程中,界面处产生应力,这将影响材料的耐热冲击性能,但爆炸喷涂仍然为制备核聚变较低热通量区域面对等离子体材料的一种参考方法.     

Ni-Cr-B-Si合金粉末爆炸喷涂涂层的组织与性能

用电镜及 X射线衍射仪观察并分析爆炸喷涂工艺制备 Ni- Cr- B- Si涂层的组织结构 ,测定了涂层的结合力、空隙率和耐磨性 ,结果表明 ,爆炸喷涂可获得高致密性的涂层 ,与等离子喷涂相比 ,涂层具有更高的结合力和耐磨性     

爆炸喷涂Ni-Co/WC涂层的微观组织与性能

介绍了Ni-Co/WC涂层爆炸喷涂工艺,并研究了爆炸喷涂Ni-Co/WC涂层性能.研究表明,该涂层除了有良好的力学性能, 还具有很好的耐磨性和耐腐蚀性.涂层微观组织分析表明,涂层组织中的微晶和非晶相对涂层的耐磨性和耐腐蚀性都有重要的意义.     

Detonation Gun Coatings

The detonation gun process allows the utilization of a large number of compositions and structures as coatings tailored to provide superior performance in a given environment. In addition, this coating process requires no excessive thermal exposure of a component and, hence, can be applied to substrates that have been heat treated to the required strength levels before coating. These coatings can also be stripped and reapplied many times allowing repeated use of a component with consequent savings. In short, this type of coating frequently results in lower initial cost, longer service life, and an opportunity for repair/overhaul rather than replacement.     

电弧喷涂制模专用喷枪对喷涂效果的影响

利用空气动力学原理,研制出了类拉伐尔风帽型喷枪。该改型喷枪使金属微液滴在超音速状态下雾化,从而获得更细的金属粒子。通过与WDP2000-I型喷枪对比,结果表明,改型喷枪粉末粒度更集中、更细小、更加均匀。喷Zn时,粉末平均粒度减小约41.3%。喷Zn-Al时,粉末平均粒度减小约29%。改型喷枪粒子束更加集中,这样有助于提高沉积效率,节约喷涂材料,从而提高电弧喷涂制模的效率。     

Efficiency of Pulsed Detonation Thermal Spraying

Pulsed detonation thermal spray coating is used to enhance the material properties at the surface of an object. The present research implements computational fluid dynamic modeling to identify the efficiency of energy and mass delivered to potential target locations. Six cases of a hydrogen-air mixture are used to investigate the gas flow from the instant of ignition to the instant of flow reversal at the tube exit. Flow monitors are included in the model to represent potential target locations. These monitors are placed at different axial locations in order to record mass flow rate and the flow rate of enthalpy over time. The results indicate that there exists a quasi-steady jet that is efficient and predictable in delivery of energy and mass from the tube exit to potential target locations positioned on the centerline. The duration of the quasi-steady jet is dependent on the fraction of combustible gas (i.e., % fill). Much of the initial energy and mass delivered from the jet avoids the flow monitors. This is found to be related to the evolution of the jet behind the blast wave where energy is lost in expansion and vorticity production. It is also found that nearly 11-18% of the available energy and 20-23% of the available mass remains in the tube after flow reversal.     

液相等离子喷涂技术研究进展

随着航空航天等高精尖技术的发展,涂层材料的研究与应用受到广泛关注。高性能涂层材料应用在航空发动机领域可以提高效率、减少能源损失、增加使用寿命。与传统的大气等离子体喷涂(APS)技术相比,液相喷涂技术可以制备出纳米或亚微米级多孔结构涂层。综述了液相喷涂技术的研究现状,并对喷涂形成机理、溶液的制备、涂层的微观结构及热稳定性能进行了分类讨论。首先,介绍了液相喷涂中悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)的研究背景和意义,并对两者之间的差异和相关性进行比较说明;其次,对液相喷涂涂层的形成机理、溶液的制备以及工艺参数,对喷涂过程中液滴移动轨迹进行了分析;最后,对不同涂层的组织结构、热稳定性等方面进行了讨论,提出通过优化工艺条件,改善涂层的微观结构和性能,提高液相喷涂技术在工业中的应用价值。     

爆轰法合成纳米材料研究进展

爆轰法是一种新颖的制备纳米材料的方法。近几十年来，许多研究工作者利用爆轰法在高温高压条件下制备出了金刚石，石墨，氮化硼等纳米材料。本文主要回顾了目前爆轰制备纳米材料的发展现状和研究进展，特别是综述了纳米氧化物（如氧化铝，氧化钛，氧化锌）以及复合氧化物（如铝酸锶，锰酸锂）的制备过程，以及爆轰合成纳米材料的机理，提出了今后进一步研究的一些建议。