等离子喷涂WC复合涂层耐磨性能

利用大气等离子喷涂技术在45钢基体上制备了WC复合涂层,采用Ml-10摩擦磨损试验机研究了涂层在干摩擦条件下摩擦磨损性能.结果表明:涂层比基体耐磨性高很多,未出现硬质相的剥落;涂层具有典型的"软基体加硬质相"耐磨组织结构,Ni包Al粉末的加入强化了软相,涂层在干摩擦条件下表现出来比较优良的耐磨性;由于气孔不可避免存在于涂层,涂层磨痕在气孔处出现断裂和塌陷现象,因此提高涂层致密性能降低涂层磨损率.     

等离子喷涂粉煤灰复合涂层的制备及性能

利用煤炭固体废弃物,采用等离子喷涂技术,在工业纯铜表面制备粉煤灰复合涂层。利用SEM和XRD分析涂层的组织形貌和物相组成,通过热震实验、抗氧化性实验、磨粒磨损实验、冲蚀磨损实验分别测试涂层的热震性、抗氧化性、磨粒磨损性和冲蚀磨损性。结果表明:涂层表面致密,结合性良好,且有3Al2O3·2SiO2、AlB2和Al9Si等新相产生;涂层具有良好的热震性能,热震次数达到74次;涂层具有良好的抗氧化性和耐磨性,其抗氧化性、磨粒磨损性和冲蚀磨损性比基体分别提高了3.14倍、6.16倍和7.48倍。     

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。     

等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的显微结构研究

以自制的纳米FeS-SiC复合粉末为原料，采用等离子喷涂技术制备了纳米结构FeS-SiC复合涂层。纳米粉末及涂层的形貌、成分、结构和物相组成分别由SEM，EDS，XRD表征。实验结果表明，纳米FeS-SiC复合粉末经造粒后的颗粒尺寸分布在20-80μm，流动性好，适于等离子喷涂。等离子喷涂纳米FeS-SiC复合涂层的晶粒呈现两种尺寸分布，一种是30．80nm的小晶粒，另一种是100-200nm的大晶粒。涂层的物相主要由FeS和SiC组成，还含有少量的Fe1-xS和氧化物。涂层的气孔率大约为19％。     

等离子喷涂NiCrBSi+Ni/Al复合涂层的设计及应用

本文提出了用等离子喷涂法制备Ni60B＋Ni／A1复合涂层的新工艺。试验结果表明：Ni60B与Ni／A1粉末按不同比例混合，可制备出不同性能的喷涂工作层。     

高速火焰与等离子喷涂WC／Co涂层的性能比较

分析比较了超音速喷涂与等离子体喷涂的ＷＣ／Ｃｏ涂层的形貌,显微组织结构,孔隙率,硬度及其耐磨性,结果表明超音速火焰喷涂的ＷＣ／Ｃｏ涂层具有与粉末相近的相结构,也说ＷＣ颗粒在超音速火焰喷涂过程中,只有极少部分被分解和氧化,同时涂层具有很高的致密度,硬度和良好的耐磨性,涂层与基体的结合情况也得到很大的改善。     

等离子喷涂W-TiC涂层的组织和性能研究

分别采用普通大气等离子喷涂和超音速大气等离子喷涂技术在低活化钢表面制备了添加1.5%TiC(质量分数)的钨基涂层。研究了涂层的组织和密度、氧含量、孔隙率和热导率等物理性能。结果表明,用两种工艺制备的涂层中,TiC主要分布于钨片层之间和未熔钨颗粒周围,对片层和颗粒起连接作用;与采用普通大气等离子喷涂制备的涂层相比,超音速大气等离子喷涂的W-TiC涂层的组织更加致密,氧含量降低了0.1%,孔隙率下降近一半,热导率提高至119.6 W/(mK)。     

Ti对等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层组织与性能的影响

通过反应等离子喷涂技术制备含Ti含量不同的金属-陶瓷纳米复合涂层。并利用XRD和SEM对该涂层的物相组成、结构及形貌进行研究。结果显示,该涂层中形成了FeAl₂O₄、Fe_xAl_y、TiO₂、Fe相以及铁钛尖晶石相。对其力学性能的研究表明,随着Ti含量的增加显微硬度逐渐降低,磨损性能逐渐升高,当Ti含量为10%时,复合涂层的综合力学性能最优。     

等离子喷涂氧化铝碳纤维复合涂层的结构及耐磨性能

采用机械球磨方法制备了短线碳纤维,并与氧化铝粉末充分混合,利用等离子喷涂工艺制备了碳纤维质量分数为4%的复合涂层。利用场发射扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射、拉伸试验、摩擦磨损试验等对复合涂层的结构和性能进行了表征和测试分析。结果表明,碳纤维在等离子喷涂过程中较好地保持了原有结构和形貌,主要存在于氧化铝扁平粒子界面,碳纤维的加入使氧化铝涂层与基体之间的结合强度增加了38%,复合涂层耐磨性能比纯氧化铝涂层提高了64%,摩擦因数降低了50%。涂层耐磨性能的改善主要归功于参与磨损的碳纤维本身优异的润滑性能及其对氧化铝扁平粒子界面的结合作用,该复合涂层在低载荷摩擦磨损环境中具有潜在的应用价值。     

Thermal Barrier Coatings Made by the Solution Precursor Plasma Spray Process

The solution precursor plasma spray (SPPS) process is a relatively new and flexible thermal spray process that can produce a wide variety of novel materials, including some with superior properties. The SPPS process involves injecting atomized droplets of a precursor solution into the plasma. The properties of resultant deposits depend on the time-temperature history of the droplets in the plasma, ranging from ultra-fine splats to unmelted crystalline particles to unpyrolized particles. By controlling the volume fraction of these three different constituents, a variety of coatings can be produced, all with a nanograin size. In this article, we will be reviewing research related to thermal barrier coatings, emphasizing the processing conditions necessary to obtain a range of microstructures and associated properties. The SPPS process produces a unique strain-tolerant, low-thermal conductivity microstructure consisting of (i) three-dimensional micrometer and nanometer pores, (ii) through-coating thickness (vertical) cracks, (iii) ultra-fine splats, and (iv) inter-pass boundaries. Both thin (0.12 mm) and thick (4 mm) coatings have been fabricated. The volume fraction of porosity can be varied from 10% to 40% while retaining the characteristic microstructure of vertical cracks and ultra-fine splats. The mechanism of vertical crack formation will be described.     

双辉等离子渗钽对TiAlN/Ta复合涂层结构和性能的影响

采用Ta层作为过渡层,通过双辉等离子渗金属（DGPSA）与射频磁控溅射（RFMS）辅助直流脉冲磁控溅射技术（DCPMS）制备TiAlN/Ta复合涂层。借助掠入射XRD、SEM、AFM、纳米压痕、划痕以及摩擦磨损测试了不同工艺制备的Ta过渡层对复合涂层的相结构、表面（截面）形貌、硬度、结合力、韧性和摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiAlN复合涂层在高偏压作用下结构致密,RFMS技术制备的Ta过渡层为柱状晶结构,复合涂层表面粗糙度较小,硬度较大而磨损稳定性和耐磨性较差;而DGPSA技术制备的Ta过渡层为纳米晶结构,复合涂层表面粗糙度较大,硬度降低但磨损稳定性与耐磨性都增强。对比发现,通过DGPSA技术制备Ta过渡层使得TiAlN/Ta复合涂层的结合力与韧性大幅度提高。     

悬浮液等离子喷涂热障涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)解决了纳米尺度粉末输送困难的问题,在热喷涂领域得到了快速发展。介绍了悬浮液等离子喷涂的原理和特点,综述了不同工艺条件对热障涂层结构的影响:降低弧电压的波动可以提高SPS工艺的可控性;降低喷枪功率、降低悬浮液浓度、增大喷涂距离,可实现涂层由垂直裂纹结构向柱状晶结构的演变;降低表面粗糙度可提高柱状晶的均匀性;溶剂为乙醇、溶质粒度分布合理的悬浮液更容易获得柱状晶结构。总结了SPS制备热障涂层产生垂直裂纹结构和类柱状晶结构的机理,认为在相同表面粗糙度下,熔滴尺寸和切向速度是影响涂层结构的关键。SPS-8YSZ涂层的隔热性能和热循环性能较好,具有良好的应用前景。     

工艺参数对高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织结构的影响

用高速电弧喷涂制备Al/1Cr13复合涂层,采用3因素3水平正交试验法系统研究了电弧电流、电弧电压和喷涂距离对复合涂层的组织结构、孔隙率和氧含量的影响规律。采用扫描电镜对复合涂层的显微组织和孔隙率进行表征,采用氧氮含量分析仪测得涂层的氧含量。结果表明,在第9组喷涂参数即电弧电流为240A,电压为32V,喷涂距离为150mm的条件下制备的高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织较致密,Al和1Cr13涂层的孔隙率最低分别为1.6%和2.2%。Al涂层氧含量显著低于1Cr13涂层,最低约为2%。     

电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合法制备热障涂层的研究

采用电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合制备热障涂层,以电热爆炸喷涂法在DZ125合金表面制备NiCoCrAlY粘结层,以等离子喷涂技术制备陶瓷顶层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对所制备的粘结层进行分析,结果表明:电热爆炸喷涂的粘结层与基体结合良好,喷涂态的粘结层的相主要由Ni3Al组成。采用联合法制备的热障涂层,在喷涂态的陶瓷层、粘结层、基体3者结合良好,界面清晰。在高温热循环过程中,粘结层/陶瓷层界面间生成了连续、致密的Al2O3膜,阻碍粘结层的氧化。粘结层/TGO界面产生平行于界面的裂纹,是导致热障涂层失效的主要原因。     

Plasma Spray Coatings of Ni-Al-SiC Composite

Ni-Al-SiC powder mixture containing 12 wt.% SiC was prepared by conventional ball milling. Morphological and microstructural investigations showed that powder particles after 15 h of milling time had the optimum characteristics with respect to their size and microstructure. X-ray diffraction patterns of powder particles included only the elemental Ni, Al, and SiC peaks without any traces of oxides or intermetallic phases. The powder mixture was then deposited onto a steel substrate by atmospheric plasma spray (APS) process under different conditions. The results showed that under APS conditions used here, the coatings were composed of various intermetallics including Ni-Al and Ni₂Al₃. The mean hardness of coating was found to be about 567 HV. It was also found that by increasing current density of APS, the coating/substrate adhesive strength was increased.     

Development and the Implementation of High-Temperature Reliable Heaters in Plasma Spray Technology

Many problems have been encountered during development of reliable high-temperature heaters by means of atmospheric plasma spray and procedures commonly adopted in thermal spray technology, especially due to poor steel substrate corrosion resistance, notably affected by grit-blasting operations, but also deriving from contamination of insulating layers, dielectric arcs, and failures due to hot spots in the heating elements. While seeking the origin of these problems, a close scrutiny of every single step of the preparation process and analyses of the coatings were carried out using laser confocal scanning microscopy, optical and electronic microscopy, fluorescence analysis, X-ray diffraction, and ancillary techniques. The electrical properties of both alumina layers and metal strips prepared with Ni, NiCr, NiAl commercial powders for the heating elements were studied and cross-related to the failures in the heaters. The article reports the main results of these investigations, delineates the innovations introduced to overcome or circumvent the problems, and underlines the distinct characteristics of new heaters, whose reliability has been proven up to now with temperatures of up to 600 °C in air.     

300M钢表面冷喷涂锌镍复合涂层性能研究

目的 研究300M高强钢表面的冷喷涂锌镍复合涂层的涂层性能.方法 采用机械混合的方式将锌粉和镍粉进行混合,利用低温气动喷涂技术在300M高强钢表面制备锌镍复合涂层,采用扫描电子显微镜、能量色散谱和显微硬度测试仪研究涂层的微观组织结构.采用普通中性盐雾加速实验、涂层破损盐雾加速试验及户外暴晒试验,对冷喷涂锌镍涂层的抗腐蚀性能进行综合评价.考核冷喷涂对300M钢基材疲劳性能的影响.结果 根据SEM的表面及截面图片分析,冷啧涂锌镍复合涂层十分致密,且无孔隙及裂纹,涂层的孔隙率平均为0.4％,结合强度40 MPa左右.根据EDS结果分析,锌镍复合涂层中锌的质量分数为85％左右,镍的质量分数为15％左右.锌镍复合涂层的显微硬度为70.8HV0.49.锌镍复合涂层中镍粒子的强化作用,提高了涂层的硬度.冷喷涂锌镍复合涂层具有非常好的抗腐蚀性能,盐雾实验超过770h,即使涂层破损也可以达到600h.户外暴晒实验12个月表面无明显腐蚀,并且冷喷涂对300M钢基材的疲劳性能没有影响.结论 冷喷涂锌镍复合涂层作为抗腐蚀涂层,可以对300M高强钢提供保护.     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

钛合金及其表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜的冲蚀行为

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金表面制备了厚度为18.7 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜,用45 μm白刚玉通过微喷砂试验机评价TC11钛合金及Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜在30°和90°攻角下的抗冲蚀性能,并分析其冲蚀机理.结果表明:30°攻角下,冲蚀砂量为70 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为21.88 μm,TC11钛合金基材为269.9 μm.90°攻角下,冲蚀砂量为20 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为8.95 μm,TC11钛合金基材为46.96 μm.30°攻角下,钛合金的冲蚀以微切削为主,多层膜以微切削和微断裂为主.在90°攻角下,钛合金的冲蚀以点坑冲蚀为主,多层膜以裂纹萌生扩展和点坑冲蚀的混合冲蚀为主.