丙烷流量对火焰喷涂TiB_2-40Ni涂层组织和性能的影响

通过超音速火焰喷涂技术在不同丙烷流量(30,36,42 L/min)条件下制备3种TiB2-40Ni金属陶瓷涂层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪表征涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀和耐磨粒磨损性能。结果表明,3种TiB2-40Ni涂层具有典型的层状结构,其中丙烷流量为36 L/min时涂层最为致密,其孔隙率仅为0.41%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(453±72)、(405±55)和(490±49)HV0.3;经过60 h熔融铝硅腐蚀后发现,3种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能;经过磨粒磨损实验发现,3种涂层的耐磨损性能良好,其中以丙烷流量为36 L/min时的涂层耐磨损性最佳。     

氧气流量对TiB_2陶瓷相增强25Ni涂层组织与性能的影响

通过机械合金化球磨方式制备Ti B2硬质相和Co粘结相质量比为3:1的Ti B2-25Ni金属陶瓷复合粉末,采用超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备了3种不同氧气流量的Ti B2-25Ni涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射表征涂层的微观组织形貌和物相结构,采用显微硬度计测量涂层硬度值,并对涂层的抗热震性能、耐熔融铝硅腐蚀性能和耐磨粒磨损性能进行研究。结果表明,3种涂层组织致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相均为Ti B2和Ni;3种涂层的显微硬度值分别为(408±87)HV0.3、(513±90)HV0.3和(553±77)HV0.3;经过热震试验发现,氧气流量为462 L/min的试样具有最佳的抗热震性能;经过60 h熔融铝硅腐蚀试验发现,3种涂层试样均具有良好的耐腐蚀性,其中以氧气流量为462 L/min的试样最佳。在磨粒磨损试验中发现,氧气流量为462 L/min的涂层试样的耐磨性比基体提高近6倍。     

球磨制备Mo-B-Co-Cr热喷涂复合粉体研究

目的通过机械球磨加粘结破碎法制备可用于超音速火焰喷涂制备MoB-CoCr涂层的Mo-B-Co-Cr复合粉末。方法通过机械球磨加粘结破碎法制备m(MoB):m(CoCr)分别为1:1、2:1和3:1复合粉末,研究所制备的三种复合粉末的组织形貌及物相,并将所制备的m(Mo B):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂实验制备MoB-CoCr涂层,研究所制备涂层的组织结构。采用扫描电子显微镜观察粉末和涂层的形貌,通过X-射线衍射仪分析复合粉末的物相,通过图像法测量涂层的平均孔隙率和厚度。结果制备的三种复合粉末各相之间结合良好,组织形态呈近球形。经过X-射线衍射发现,三种复合粉末中未发现杂质及氧化现象,复合粉末的物相主要为Mo、Co和Cr三相,随着MoB质量比的增加,复合粉末中Mo相的峰值逐渐增高。通过对m(MoB):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂技术制备涂层,发现所制备的MoB-CoCr涂层形态呈典型的层状结构,涂层组织致密性较好,且涂层各相间及涂层与基体界面结合良好。结论采用机械球磨加粘结破碎法可制备近似球形的Mo-B-Co-Cr复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术可成功制备组织结构较好的MoB-CoCr涂层。     

大气等离子喷涂TiB2-TiC-Co涂层的组织与性能

利用Co-Ti-B4C自蔓延体系合成TiB2-TiC-Co复合陶瓷粉末，并结合大气等离子喷涂技术在Q235 钢基体表面制备TiB2-TiC-Co陶瓷涂层，研究了自蔓延产物和涂层的相组成、显微组织，以及涂层的结合强度和抗磨损性能。结果表明：Co-Ti-B4C体系自蔓延产物的物相中，除了少量剩余的NaCl添加剂衍射峰外，主要由TiB2和TiC陶瓷相的强衍射峰组成；产物断面中，两相陶瓷颗粒细小。随Co含量增加，TiB2-TiC-Co涂层表面盘状组织增多，表面逐渐平滑，截面涂层厚度均匀，组织致密性逐渐增加；结合强度和耐滑动磨损性能呈先升高后降低的变化趋势。Co含量为10wt.%时，涂层的结合强度和耐滑动磨损性能最好，涂层的滑动磨损机制主要为粘着磨损和层状剥落磨损。     

冲蚀角对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损行为的影响

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel, HVOF)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Cr₃C₂-NiCr金属陶瓷复合涂层. 研究了涂层的显微组织、相组成以及涂层和不锈钢的冲蚀行为和机理,探讨了冲蚀角与耐冲蚀性能的关系规律. 结果表明,涂层组织结构致密均匀,主要由Cr₃C₂以及少量的Cr₇C₃, Cr₂₃C₆和(Ni, Cr)固溶体相组成. Cr₃C₂-NiCr涂层的耐冲蚀性能随着冲蚀角的增大而减小,在低冲蚀角下涂层的破坏形式主要为微切削,重量损失较低,表现出优异的耐冲蚀性能. 随着冲蚀角的增大,冲蚀沙粒对涂层产生垂直冲击作用,粘结相与硬质相之间产生裂纹导致粘结相脱落,硬质相失去粘结相的支撑作用而裸露出来,在冲蚀沙粒的持续攻击下剥落,形成许多小冲蚀坑. 随着剥落硬质相数量的增加,小冲蚀坑逐步发展为大冲蚀坑,重量损失较大,耐冲蚀性能较差.     

大气等离子喷涂TiB2-316L不锈钢基复合涂层及其耐磨性能

分别采用高能球磨制备了TiB2含量(质量分数)为10%的316L不锈钢基复合粉,高能球磨与喷雾干燥造粒工艺制备了TiB2含量(质量分数)为40%的316L不锈钢基复合粉,大气等离子喷涂制备相应的TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层与316L不锈钢涂层.室温下采用高速环块磨损试验研究TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层的磨损特性.采用X射线衍射分析涂层物相,扫描电镜分析喷涂粉末、涂层结构和摩擦副磨损表面形貌.结果表明,大气等离子喷涂两种制粉工艺获得的316L不锈钢基TiB2复合粉能获得较耐磨的316L不锈钢基TiB2复合涂层,耐磨性高于316L不锈钢涂层,且TiB2在复合涂层中增强涂层耐磨性的原因是TiB2颗粒在涂层316L韧性基体中充当强化相,且TiB2在摩擦接触处摩擦氧化形成的氧化产物具有自润滑特性,能减少涂层的磨损量.     

AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐液锌的腐蚀性能

采用烧结破碎法制备了FeB/Co金属陶瓷粉末,探讨活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)制备的FeB/Co涂层中Co含量对FeB/Co涂层孔隙率、硬度、结合强度、抗热震性能和磨粒磨损性能等的影响,研究FeB/Co涂层在熔融锌液中的腐蚀情况,分析FeB/Co涂层在锌液中的失效机理。结果表明:随着粘结相Co含量的提高,涂层致密度提高;当Co含量由8%增加到17%(质量分数)时,涂层的孔隙率降低,涂层硬度先提高后降低,涂层结合强度提高,涂层抗热震性能先提高后降低。与316L不锈钢基底材料相比,FeB/Co涂层具有更优异的耐锌液腐蚀性能及耐磨粒磨损性能;FeB/Co涂层在锌液中的润湿性很差,相比Co含量为8%和17%的涂层,Co含量为12%的涂层具有最佳的耐蚀性能。随着腐蚀的进行,涂层局部出现宏观裂纹,腐蚀沿着裂纹进行并形成脆性(Fe,Co)Zn_(13)相,导致涂层剥落并漂移到锌液中,从而使涂层失效。     

等离子喷涂FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层制备及性能研究

目的 提高风机等机械设备关键部件的耐磨损性能,延长设备的使用寿命。方法 以304不锈钢为基体,利用等离子喷涂技术,制备FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层。采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计,分别对涂层的微观组织、物相、显微硬度进行表征。利用摩擦磨损试验机,对FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理。结果 FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层表面均由致密光滑区域和较为疏松的半熔融颗粒等组成,涂层与基体结合得较为紧密,界面处无明显裂纹,结合强度较高,2种涂层的结合强度分别为69.5、69.1 MPa。FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的显微硬度相当,分别为823.3HV0.1、810.8HV0.1。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损体积为0.11 mm³,与FeCrBC涂层相比,复合涂层的磨损率减小了38.1%,具有良好的耐磨损性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 复合涂层中TiB2与FeCrBC相和NiAl相的润湿性良好,结合紧密。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层因其存在均匀分布的TiB2、(Fe, Cr)2(B, C)、(Fe, Cr)3(B, C)等硬质相,显著提高了涂层的耐磨性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层可以有效提高基体的耐磨损性能,具有良好的应用前景。     

含有金属黏结相的热喷涂WC涂层在盐雾中的腐蚀行为

研究黏结相化学成分对涂层材料的耐盐雾腐蚀性能的影响,对采用超音速火焰喷涂制得的WC?17Co和WC?10Co?4Cr涂层进行电化学试验和长时间的盐雾腐蚀实验(浓度为5%的NaCl溶液,温度35°C)。结果表明：WC?10Co?4Cr涂层的耐盐雾腐蚀性能优于WC?17Co涂层。对于WC?17Co涂层,主要腐蚀行为除了粘结金属的腐蚀外还包括WC颗粒与粘结相金属之间发生的微点偶腐蚀;对于WC?10Co?4Cr涂层,形成的氧化物有利于抑制金属相与粘结相的腐蚀。说明金属材料成分是影响超音速火焰喷涂WC基涂层耐盐雾腐蚀性能的重要因素之一。     

高能球磨制备Ni60-TiB2纳米金属基陶瓷结构喂料及其结构特性

以Ni60和TiB2粉为原料,在氩气保护下采用高能球磨技术制备Ni60-TiB2纳米金属基陶瓷结构喂料,并研究了其结构特性。用XRD、SEM、EDS和激光粒度分布仪等对粉末进行表征和分析,结果表明:Ni60-TiB2粉体在室温条件下,经20h球磨后其晶粒尺寸和微观应变分别为38nm和0.237%,显微组织为纳米级硬质相TiB2均匀弥散分布于粘结相NiCr上,粉末近似球状,流动性良好,稍加过筛后可直接用于HVOF喷涂。     

NiCoCrAlYTa/WC-Co复合涂层的制备及摩擦学性能研究

目的 为了改善MCrAlY涂层的耐磨损性能,通过在NiCoCrAlYTa粉末中添加不同比例的硬质相WC-Co粉末（质量分数为25%、50%、75%）,将2种粉末充分地机械混合、振荡均匀后,采用超音速火焰喷涂（HVOF）技术,制备不同配比的NiCoCrAlYTa/WC-Co复合涂层。方法 利用SEM、XRD、EDS等分析了复合涂层的微观形貌、物相组成和元素分布规律等;研究该复合涂层的力学性能、摩擦学性能以及摩擦磨损机理等。结果 采用HVOF技术制备的Ni CoCrAlYTa/WC-Co复合涂层结构致密,各元素及物相分布均匀;硬质相WC-Co的添加提高了涂层的显微硬度,同时也可显著改善复合涂层的耐磨损性能;复合涂层的摩擦因数随着WC-Co含量的增加逐渐增大,而磨损率逐渐减小。当WC-Co的添加量为75%时,复合涂层的摩擦因数最大,约为0.84;磨损率最小,约为9.28×10^-6 mm³/（N·m）。结论 在金属基涂层中引入硬质相WC-Co可有效提高涂层的硬度,并且提升该涂层的耐磨损性能,为金属基涂层发挥优异的摩擦学性能提供理论基础。     

AZ31B镁合金表面SHS反应热喷涂复相陶瓷涂层的制备及性能

采用SHS反应火焰喷涂技术,把Al-TiO2-B2O3铝热反应剂引入喷涂材料中,采用机械球磨和聚乙烯醇(PVA)造粒制成喷涂复合粉末,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析了喷涂复合粉末和复合陶瓷涂层的组成及形貌,并对涂层的热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性进行测试.结果表明:复合粉末经12 h球磨后发生铝热反应,粉末呈球形及少量片状,造粒后形成相互包覆的球形结构.涂层中生成TiB2、MgAl2O4等新相.该复合涂层熔化较充分,涂层与基体结合紧密,界面处Mg元素有扩散.复合涂层热震次数可达45次,清漆封孔后,孔隙率为0%,致密性很好,最大显微硬度值达1224 HV0.1,耐磨性比镁合金基体提高8倍以上.涂层热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性明显优于普通热喷涂陶瓷涂层.     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

高速火焰喷涂Fe-Al／SiC复合涂层组织与性能

利用高速火焰喷涂技术制备出Fe-Al/SiC复合涂层,采用扫描电镜、透射电镜、金相显微镜、能谱和X射线衍射仪对涂层的组织成分和相组成进行观察分析.研究表明,Fe-Al/SiC复合涂层基体为Fe-Al相(Fe3Al、FeAl),SiC硬质相分布于涂层之中,过渡相FeSi的存在使SiC硬质相与基体结合良好.整个涂层组织致密,呈现典型层状特征,涂层与基体结合良好,具有较高的结合强度和显微硬度,孔隙率低,抗热震性能优异.     

数控机床主轴的超音速火焰喷涂与耐磨性

采用超音速火焰喷涂的方法在数控机床主轴表面制备了纳米Ni60-TiB2复合涂层和常规Ni60-TiB2微米复合涂层,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等研究了复合涂层的显微形貌、物相组成和耐磨性能,探讨了复合涂层的摩擦磨损机理。结果表明,纳米复合涂层致密、均匀,具有扁平层状分布结构,浅灰色TiB2颗粒均匀分布在白色Ni-Cr固溶体中;微米复合涂层具有层状喷涂结构,微米级的浅灰色TiB2相不均匀地分布在白色粘结相Ni-Cr之间,且Ni-Cr固溶体中并没有发现TiB2颗粒。纳米复合涂层和常规微米复合涂层的物相主要为Ni-Cr固溶体和陶瓷增强相TiB2,以及次生的TiO2、NiTiO3、SiO2和CrB相;纳米复合涂层的孔隙率小于常规微米复合涂层,而显微硬度、断裂韧性和结合强度均高于常规微米复合涂层;纳米复合涂层的抗滑动摩擦磨损性能优于常规微米复合涂层,纳米复合涂层的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。     

激光辅助低压冷喷涂CNTs/Cu复合涂层耐腐蚀性能研究

以铜基材料的修复再制造需求为牵引，采用激光辅助低压冷喷涂技术制备了CNTs/Cu复合涂层并研究其耐腐蚀性能。研究发现，由于表面镀铜及激光加热的协同作用，镀铜CNTs均匀分布在复合涂层中，枝晶状铜粘结相粉末之间以及CNTs增强相与铜粘结相之间均实现了良好的界面结合。由于CNTs/Cu复合涂层较低的孔隙率及CNTs本身较高的比表面积，可以阻止腐蚀液渗入涂层内部，从而提升复合涂层的耐腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂原位制备MoB/NiCr金属陶瓷涂层的组织结构

通过机械球磨结合粘结破碎法制备了Mo-B-Ni-Cr复合粉末,然后采用超音速火焰喷涂方法在316L不锈钢基体上制备了MoB/NiCr涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射仪、激光粒度、图像法和硬度计等手段观察并分析了粉末和涂层的组织结构。结果表明,复合粉末的组织形态呈近球形,复合粉末各粒子间结合良好;通过X-射线衍射发现,复合粉末的主要物相为Mo、Ni和Cr三相。原位制备的涂层组织致密性良好,孔隙率仅为0. 23%,且涂层扁平粒子间及涂层与基体界面之间结合良好。涂层中原位生成了Mo_2NiB_2三元硼化物。     

制备Cu-TiB_2合金高能球磨及后续热处理过程的研究

利用高能球磨以及高温热处理研究了原位合成高浓度Cu-2.5 wt%TiB2合金过程,并对其不同状态的组织、性能以及原位反应模型进行了研究。结果表明,随着球磨时间的延长,复合合金粉末显微硬度分三个阶段变化,即快速上升阶段,缓慢上升阶段和平稳波动阶段;组织经历相互焊合、形成交替分布的层状组织以及层状组织消失后的均匀分布组织;SEM和X射线衍射分析均表明长时间高能球磨不能在复合粉末基体内形成TiB2粒子;高能球磨60 h后的复合粉末其第二个DSC放热峰向低温区发生了明显的推移,初步判定激发其发生原位反应的最低温度为660℃。SEM观察发现复合粉末经后续900℃高温热处理后能够合成了大量细小的TiB2粒子,并绘制了原位合成TiB2粒子形成模型图。     

超细结构WC-η涂层的制备及其耐熔锌腐蚀性能

以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料,采用创新的原位反应技术快速合成超细WC-η复合粉,在优化的工艺条件下制备复合粉中只含有WC和Co6W6C相,粉末平均粒径为260 nm。复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末,以此粉末作为喂料,利用超音速火焰喷涂技术制备得到超细结构的WC基涂层,其平均显微硬度(HV0.3)达到(14060±340)MPa,孔隙率仅约为0.3%。熔融锌腐蚀结果表明,制备的超细结构WC基涂层具有良好的耐熔锌腐蚀性能,其腐蚀机制主要是锌液沿微裂纹扩散导致涂层自表层向内部出现缓慢的溶解腐蚀,并逐渐形成贯穿性裂纹而引起涂层材料的大块剥落。     

陶瓷粉末尺寸对电弧喷涂金属-陶瓷复合涂层形成及性能的影响

利用高速电弧喷涂和含有微米TiB2和纳米Al2O3陶瓷粉末的粉芯丝材在碳钢基体上制备了六组陶瓷颗粒弥散增强的Fe-TiB2复合涂层,研究微纳米陶瓷粉末对电弧喷涂Fe-TiB2复合涂层的形成和性能的影响.采用光学显微镜、WYKONT1100三维表面形貌仪对比分析了扁平粒子形貌和厚度;用SEM,EDAX及XRD分析涂层的形貌和相组成,测试了涂层的显微硬度和耐磨粒磨损性能,并用激光共聚焦显微镜观察磨损后的涂层形貌.结果表明,随着粉芯丝材中微纳米陶瓷粉末含量的增加,扁平粒子的形貌从飞溅严重的散点状逐渐转变成少量飞溅的盘状,涂层的孔隙率随之下降.对比6种涂层的组织及性能,发现当粉芯丝材中的TiB2粉末尺寸＜2 μm时,Fe-TiB2复合涂层中的陶瓷硬质相分布最为细小、弥散,涂层的耐磨性能最好.