粉末复合电弧喷涂层耐磨性能研究

为了提高材料的耐磨、耐蚀性能,并降低生产成本,开发了粉末复合电弧喷涂技术.在45钢基体上分别用普通电弧喷涂和粉末复合电弧喷涂制备涂层,通过使用金相显微镜、摩擦磨损试验机、表面形貌仪、扫描电子显微镜对涂层显微组织及摩擦学性能进行了分析.试验结果表明,在与钢件对磨(干摩擦)时,粉末复合电弧喷涂层与普通电孤喷涂层相比,摩擦系数稍低,粉末复合电弧喷涂层具有较高的硬度和更好的耐磨性.     

内孔热喷涂技术的研究现状与展望

在机械制造、石油化工、航空航天和钢铁冶金等工业领域,存在着很多关键而重要的内孔类零部件,例如：发动机气缸体、燃气轮机壳体、液压机构仝缸和各种泵送管路等。内孔类零部件常服役于极端温度、腐蚀介质、高比负荷等苛刻工况下,易于发生严重的磨损、腐蚀失效。内孔热喷涂技术是在零件内壁制备涂层的重要方法,可以对内孔类零部件进行强化改性或对报废零件实施再制造。文中首先从技术原理、作业方式、发展历程和工业应用等方面系统介绍了内孔等离子粉末喷涂、内孔等离子丝材喷涂、内孔超音速火焰喷涂和内孔电弧喷涂4种最典型的内孔热喷涂技术。在此基础上,全面对比了各项技术的优、缺点,包括工艺成本、选材范围和涂层性能等。随后分别从涂层结合强度提升、涂层孔隙和厚度控制、涂层残余应力调控等方面指出了内孔喷涂工艺相比于普通外缘喷涂的特殊性,并总结了相应的技术难点,包括喷涂距离受限、局部热量累积、粉尘聚集和污染等等。最后指出,进一步揭示涂层微观成形机理、提升涂层与基体结合强度、发展多种表面技术复合工艺等是内孔热喷涂技术今后的重点研究方向。     

磨损轴件修复技术的研究

针对轴类零件在使用过程中常会出现磨损的情况,时轴类零件的磨损及其原因进行了分析,介绍了近年来轴类零件修复技术的发展,包括喷涂技术、滚花技术、镀覆技术和堆焊技术,并总结了这些修复工艺的特点和应用情况.喷涂技术适用范围广,可以实现零部件表面的一般修复,其缺点是修复层与基体间的结合强度低;滚花技术适用于超差量不大、要求不太严格的固定配合零件的修复加工;镀覆技术适用范围广,镀后不变形,结合强度较喷涂高;堆焊修复技术结合强度高.这为磨损轴类零件的修复方法的选用提供了借鉴意义.     

用喷涂法代替铸造制金属制品

美国通用电气公司发明了一种制造异型金属零件的新工艺,即用喷雾器将金属“雾”喷入铸型,金属“雾”与铸模内表面一接触马上变硬。“铸件”是一层接一层形成的,直至达到所需要的厚度。这样制成的金属零件精度极高,内部不会形成砂眼,基本上不需要对它作进一步的加工。喷雾器(金属喷涂枪)里装入金属粉末,粉末同来自电弧室里形成的气体—等离子体     

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层组织及形成机理

以TiFe粉和碳的前驱体（石油沥青）为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C系反应喷涂复合粉末,并用普通火焰喷涂技术制备了TiC/Fe陶瓷金属复合涂层.观测了喷涂粉末、淬熄实验获取的飞行粒子以及涂层的形态、相和组织结构.结果表明：前驱体碳化复合Ti-Fe-C系喷涂粉末有非常紧密的结构;可有效的解决反应喷涂过程中原料粉末分离的问题.在反应火焰喷涂过程中,每一个喷涂粉末颗粒构成独立的微小反应单元,原料之间反应充分.在整个喷涂过程中喷涂粉末经历了熔化扩散、物相形成、碰撞后快速凝固三个阶段.所得涂层由TiC和Ti2O3共生聚集片层和细小TiC颗粒弥散分布于金属基体所形成的内晶型复合强化片层交替叠加而成.     

修复

20092290轧机主传动叉头激光熔覆性能研究/王树保…//焊接.-2008(9):50~53某轧机主传动轴小叉头材质为34CrNi3Mo锻件,使用中磨损严重,需多次下线堆焊修复。对激光熔覆和焊条电弧堆焊两种方法,从焊接温度场、显微金相、力学性能和耐磨性能等方面进行了对比分析。试验结果表明,激光熔覆具有很小的热影响区,同时这种方法使晶粒细化,耐磨性能得到显著提高。图8表4参420092291磨损轴件修复技术的研究/边美华…//电焊机.-2008,38(10):40~43针对轴类零件在使用过程中常会出现磨损的情况,对轴类零件的磨损及其原因进行了分析,介绍了近年来轴类零件修复技术的发展,包括喷涂技术、滚花技术、镀覆技术和堆焊技术,并总结了这些修复工艺的特点和应用情况。喷涂技术适用范围广,可以实现零部件表面的一般修复,其缺点是修复层与基体间的结合强度低;滚花技术适用于超差量不大、要求不太严格的固定配合零件的修复加工;镀覆技术适用范围广,镀后不变形,结合强度较喷涂高;堆焊修复技术结合强度高。这为磨损轴类零件的修复方法的选用提供了借鉴意义。图2表1参420092292激光合金化工艺在磨损旧辊道及新辊道制造中的应用/陶玮...     

修复

20092290轧机主传动叉头激光熔覆性能研究/王树保…//焊接.-2008(9):50~53某轧机主传动轴小叉头材质为34CrNi3Mo锻件,使用中磨损严重,需多次下线堆焊修复。对激光熔覆和焊条电弧堆焊两种方法,从焊接温度场、显微金相、力学性能和耐磨性能等方面进行了对比分析。试验结果表明,激光熔覆具有很小的热影响区,同时这种方法使晶粒细化,耐磨性能得到显著提高。图8表4参420092291磨损轴件修复技术的研究/边美华…//电焊机.-2008,38(10):40~43针对轴类零件在使用过程中常会出现磨损的情况,对轴类零件的磨损及其原因进行了分析,介绍了近年来轴类零件修复技术的发展,包括喷涂技术、滚花技术、镀覆技术和堆焊技术,并总结了这些修复工艺的特点和应用情况。喷涂技术适用范围广,可以实现零部件表面的一般修复,其缺点是修复层与基体间的结合强度低;滚花技术适用于超差量不大、要求不太严格的固定配合零件的修复加工;镀覆技术适用范围广,镀后不变形,结合强度较喷涂高;堆焊修复技术结合强度高。这为磨损轴类零件的修复方法的选用提供了借鉴意义。图2表1参420092292激光合金化工艺在磨损旧辊道及新辊道制造中的应用/陶玮...     

金属喷涂工艺与设备

20091200锆涂层对钛/瓷结合强度的影响[英]/段珍珍…//China Welding.-2008,17(3):10~14采用磁控溅射法在钛表面溅射一层锆涂层,研究了锆涂层对钛/瓷界面微观组织和力学性能的影响。结果表明,在烤瓷过程中,钛/瓷界面发生了原子相互扩散,锆涂层能有效的防止钛表面过度氧化。当溅射锆涂层时间为1h,钛/瓷结合强度达到29.7MPa,与没有溅射涂层的钛/瓷结合强度23.5MPa相比,提高了26.4%。图8表2参920091201可送粉末复合式电弧喷涂枪的设计/蒋湘云…//电焊机.-2008,38(8):65~67基于针对电弧喷涂应用的局限性,设计了一种能有效结合电弧喷涂和火焰喷涂优点的复合式电弧喷涂枪。该喷涂枪设有一个送粉装置,可同时实现电弧喷涂和粉末喷涂,扩大了电弧喷涂的应用范围。通过改变合金粉末的种类和送入量,实现不同性能要求的复合涂层的制备。图5参620091202高速电弧喷涂铁基Cr3C2复合涂层的显微组织/贾焕丽…//机械工程材料.-2008,32(9):45~48采用高速电弧喷涂技术将自制的铁基Cr3C2粉芯丝材在20钢上制备复合涂层,采用SEM、TEM、XRD等研究了涂层...     

金属喷涂工艺与设备

20091200锆涂层对钛/瓷结合强度的影响[英]/段珍珍…//China Welding.-2008,17(3):10~14采用磁控溅射法在钛表面溅射一层锆涂层,研究了锆涂层对钛/瓷界面微观组织和力学性能的影响。结果表明,在烤瓷过程中,钛/瓷界面发生了原子相互扩散,锆涂层能有效的防止钛表面过度氧化。当溅射锆涂层时间为1h,钛/瓷结合强度达到29.7MPa,与没有溅射涂层的钛/瓷结合强度23.5MPa相比,提高了26.4%。图8表2参920091201可送粉末复合式电弧喷涂枪的设计/蒋湘云…//电焊机.-2008,38(8):65~67基于针对电弧喷涂应用的局限性,设计了一种能有效结合电弧喷涂和火焰喷涂优点的复合式电弧喷涂枪。该喷涂枪设有一个送粉装置,可同时实现电弧喷涂和粉末喷涂,扩大了电弧喷涂的应用范围。通过改变合金粉末的种类和送入量,实现不同性能要求的复合涂层的制备。图5参620091202高速电弧喷涂铁基Cr3C2复合涂层的显微组织/贾焕丽…//机械工程材料.-2008,32(9):45~48采用高速电弧喷涂技术将自制的铁基Cr3C2粉芯丝材在20钢上制备复合涂层,采用SEM、TEM、XRD等研究了涂层...     

反应等离子喷涂TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层的显微组织

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术（RPS）原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni基金属陶瓷复合涂层。利用XRD、SEM和EDS研究复合粉末和涂层的成分、组织结构,考察复合粉末的TiC含量及复合粉末粒度对涂层组织结构的影响。结果表明：采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层叠加而成,基体主要为（Fe、Ni）固溶体,TiC颗粒呈纳米级;涂层TiC含量较高时,纳米级TiC颗粒弥散分布更均匀;喷涂粉末粒度较大时,片层厚度较大,孔隙率较高。     

电子束扫描对熔化区显微组织及性能的影响

为提高H13模具钢的使用寿命,采用热喷涂技术在H13钢表面制备Ni60A合金层,利用电子束扫描的方法处理表面合金层。研究电子束扫描处理对H13钢表面合金层及基体熔化区组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和磨损试验机对H13钢电子束表面合金层及基体熔化区的显微组织、成分、硬度和耐磨性进行分析测试。结果表明：经电子束扫描后,Ni60A合金层与H13钢基体完全熔合在一起,形成冶金结合,扫描处的组织形态可以分为4个区域：即熔化区、过渡区、热影响区和基体。合金层组织由层片状组织转变为短小的枝晶和柱状晶,H13钢基体熔化区的组织可分为： 熔池上部的等轴晶区、熔池中部的柱状晶区和熔池底部的枝晶区。合金层的显微硬度值为340~380 HV0.1,比未处理前Ni60A合金层的硬度有所提高,磨损形式主要为磨粒磨损和断续的较浅的犁沟磨损,在整个磨损试验过程中磨损失重很小,耐磨性得到提高。     

等离子喷涂灰铸铁涂层的研究进展

在汽车上使用轻质铝合金发动机可以有效减少燃油消耗和环境污染,但铝合金的耐磨损性能较差,从而造成发动机工作过程中气缸壁面容易磨损。利用表面改性技术对铝合金表面进行强化处理,可以满足其作为滑动部件在高载荷条件下的使用要求。灰铸铁较低的成本和其中石墨的自润滑作用,使其成为铝合金发动机气缸表面保护涂层材料的首选。等离子喷涂技术以其高效率和灵活性在表面强化领域受到广泛应用。因此,利用等离子喷涂制备灰铸铁涂层成为改善铝合金发动机气缸表面耐磨性的有效方法之一。但是,由于等离子喷涂过程中熔滴冷却速度极快,等离子喷涂很难得到含大量石墨组织的灰铸铁涂层。以调控灰铸铁涂层中的石墨含量为目的,总结了等离子喷涂灰铸铁涂层的研究现状,以及基体温度、颗粒尺寸、添加合金元素等对熔滴冷却速度的影响,并以此为基础,结合凝固理论分析了在涂层中保留灰铸铁粉末中的石墨组织的可行性,同时分析了在铸铁涂层中保留石墨所面临的主要问题,并提出了解决这些问题的主要措施。最后就在等离子喷涂灰铸铁涂层中保留石墨的研究方向进行了展望。     

Adhesion of Ceramic Coating on Thin and Smooth Metal Substrate: A Novel Approach with a Nanostructured Ceramic Interlayer

The adhesion of plasma-sprayed coating is, to a large extent, controlled by the cleanness and roughness of the surface on which the coating is deposited. So, most of the plasma spray procedures involve surface pretreatment by grit-blasting to adapt the roughness of the surface to the size of the impacting particles. This preparation process brings about compressive stresses that make it inappropriate for thin substrates. The present works aim to elaborate a thick ceramic coating (about 0.5?mm thick) on a thin metal substrate (1?mm thick) with a smooth surface (Ra of about 0.4???m). The coating system is intended for use in a Generation-IV nuclear energy system. It must exhibit a good adhesion between the ceramic topcoat and the smooth metal substrate to meet the specifications of the application. Our approach consisted of depositing the ceramic topcoat by air plasma spraying on a few micrometers thick ceramic layer made by suspension plasma spraying. This nanostructured layer played the role of a bond coat for the topcoat and made it possible to deposit it on the as-received substrate. The adhesion of the nanostructured layer was measured by the Vickers indentation cracking technique and that of the ceramic duplex coating system by tensile test.     

氮化铝基板与Cu和Al的接合及其表面改质效果

对ＡｌＮ陶瓷基板进行了减压直流等离子体喷涂镀Ａｌ,在基板表面形成厚度约２μｍ的金属Ａｌ薄层,实现了Ａｌ与ＡｌＮ中的良好接合。     

Adhesion, hardness and structure of thermal sprayed Al/SiC composite coat on graphite

Combustion powder spraying has been used in the coating of graphite by a layer of Al and SiC composite utilizing the Box-Wilson design that fixes the optimum spraying parameters of Al/SiC wt.% composition, substrate temperature and spraying distance. Graphite substrate surface was conditioned by subjecting to sand blast roughing and nitrogen flushed furnace treating. Under the spraying conditions considered, a single spraying pass attains a coating layer 65 ± 15 µm of average thickness. Two optimum spraying conditions that concern adhesion of coating to graphite and its hardness are obtained. Upon spraying for adhesion purpose, the coat/graphite adhesion strength is found to depend mainly on graphite surface conditioning, but for hardness purpose, it is found to depend mainly on SiC wt.% composition.Microstructure of transversal coating section indicates that adhesion efficiency is due to physical interlocking of molten sprayed materials on the roughened and treated graphite surface. Phases identified from fractured coatings by XRD analysis show individual phase of Al, SiC and graphite in addition to small amount of new extra phases that combine the three constituents such as Al₄C₃ and Al₄Si₂C₅. These phases play a role with the good physical interlocking in achieving adhesion strength that exceeds that of graphite.     

Effect of Plasma Spraying Process on Microstructure and Microhardness of Titanium Alloy Substrate

High-temperature titanium alloys are considered as good candidate materials for many aerospace applications. In order to increase the usable temperatures and oxidation resistance of titanium alloys, plasma spraying thermal barrier coatings (TBCs) on the titanium alloys is considered as an effective method. The effect of plasma spraying process on microstructure and microhardness of the titanium alloy (Ti-6.6Al-3.61Mo-1.69Zr-0.28Si in wt.%) was investigated by scanning electron microscope, energy dispersion analytical X-ray spectroscopy (EDAX) and microhardness test. The results show that the microstructure of the titanium alloy inside the substrate keeps unchanged after plasma spraying, and no interaction and atomic diffusion happen evidently at the bond coat/substrate interface. However there exists a thin layer of plastic deformation zone in the substrate beneath the bond coat/substrate interface after plasma spraying. The residual stresses are induced inside the titanium alloy due to the thermal expansion mismatch and the temperature gradient inside the substrate during plasma spraying, and lead to generating microcracks in the surface beneath the bond coat/substrate interface and the increase of microhardness in the substrate.     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

某轴承外圈滚道裂纹分析

某轴承外圈在试验过程中上侧滚道发生网状开裂和掉片,通过宏观分析、化学成分分析、硬度测试、断口分析以及金相分析等手段,对轴承外圈失效部位进行综合分析。结果表明：上侧滚道可观察到断口呈贝纹线,放射状棱线扩展,疲劳源和碎片表面存在磨削白亮层和磨削回火层,白亮层和回火层为磨削过程中的磨削工艺不当所导致,磨削白亮层和磨削回火层的存在严重影响零件的接触疲劳性能,零件在次表面发生疲劳萌生和扩展,导致轴承外圈在较短的时间内疲劳失效。