等离子喷涂陶瓷层的摩擦磨损性能及机理

为了提高叼纸牙表面的摩擦磨损性能,采用等离子喷涂技术在T10钢基体上分别喷涂了5种氧化物陶瓷涂层,对5种涂层摩擦磨损的性能及机理进行了研究.结果表明:与Al2O3/Cr2O3复合涂层相比,100%Al2O3和100%Cr2O3陶瓷涂层的摩擦系数和体积磨损量都比较低,摩擦磨损性能更优;Al2O3/Cr2O3复合涂层磨损机理主要为磨粒磨损,而100%Al2O3和100%Cr2O3涂层则主要为疲劳磨损.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2陶瓷复合层的微观结构及耐磨性能

为了探讨不同功率下6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷复合层的形貌、组构及其耐磨性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机进行了相关研究。结果表明:微米级Al2O3-40%TiO2粉末经过等离子喷涂可以获得弥散分布的纳米级颗粒的陶瓷复合涂层,涂层硬度在1 000 HV以上;当喷涂功率为25～33 kW时,涂层硬度和耐磨性能随喷涂功率的升高而降低。     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层微观组织结构与力学性能分析

采用等离子喷涂技术在钢基体上表面制备了Al2O3-13%TiO2涂层,喷涂粉末分别采用微米和纳米结构,测试了涂层的显微硬度;采用定量分析软件测定了涂层孔隙率并通过扫描电镜分析了涂层的显微组织;采用拉伸试验机测试了涂层的结合强度。结果表明,微米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构,纳米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层在层状结构的基础上镶嵌有大量的未融化和部分融化的粒子;纳米Al2O3-13%TiO2涂层粒子间结合紧密,孔隙率低,结合强度高,显微硬度高。     

自蔓延高温合成反应热喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层的性能

为了改善AZ31B镁合金的耐磨性,以Al2O3-13%TiO2为陶瓷骨料,在其中加入Al/CuO铝热荆,采用普通氧乙炔火焰自蔓延高温合成反应热喷涂技术在镁合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层.通过X射线衍射分析了陶瓷涂层的组成.结果表明,所得复相陶瓷涂层具有良好的抗热震性,涂层内有Cu4MgO5,CuAlO2等新的物相产生.磨粒磨损试验、黏着干磨损试验和黏着油磨损试验表明:自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性是AZ31B基体的6.48,3.32,6.04倍,普通热喷涂层的耐磨性是AZ31B基体的3.60,1.76,1.67倍,自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性比普通热喷涂层有较大提高.     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-8%TiO_2复合陶瓷涂层组织与性能研究

采用液相喷雾造粒+烧结的方法制备了适合等离子喷涂用的Al2O3-8%TiO2(质量分数)复合粉末,并利用等离子喷涂技术制备了具有纳米结构的复合陶瓷涂层。利用SEM、XRD、TEM和数字显微硬度计等对涂层的微观结构和力学性能进行了检测和分析。结果表明,所制备的涂层是完全熔化区和部分熔化区共存的双态分布结构,其显微硬度和断裂韧性都比较高;涂层的磨损体积损失量随施加载荷增大而增大。     

YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究

将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用大气等离子喷涂技术制备了添加4%和8%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ涂层,对纤维增强涂层的断裂韧性及耐磨性能进行了研究。结果表明:等离子喷涂YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ陶瓷涂层由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和t′相组成;添加YSZ纤维后,涂层的断裂韧性明显改善,添加8%YSZ纤维复合涂层的KIC达2.924 MPa·m~(1/2),涂层的显微硬度变化较小;在相同磨损工况下,相比于未添加纤维的涂层,YSZ纤维增强涂层的耐磨性显著提高,其中,添加8%YSZ纤维后复合涂层的耐磨性是未添加涂层的2.5倍。     

等离子喷涂制备钢质涂布刮刀陶瓷涂层

以涂层平面度为评价标准,通过正交试验优化等离子喷涂工艺参数,在普通蓝钢刮刀上制备Al2O3-20%TiO2涂层,并对涂层的显微形貌、结合强度和耐磨性进行了研究.结果表明:弧电流550 A,喷涂距离100 mm,走枪速度0.8 m/s时等离子喷涂制备的Al2O3-20%TiO2涂层平面度最优;涂层具有良好的结合强度和耐磨性,结合强度大于30 MPa;磨粒磨损机理为切削和脆性断裂或脱落磨损.     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

正交试验设计优化等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2涂层工艺参数

为了深入研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)工艺参数与涂层性能之间的关系,采用正交试验设计法,针对等离子喷涂过程中喷涂距离、喷涂电流、主气压力及辅气压力等4个主要参数,选用L9(34)正交表,以涂层结合强度为指标开展制备工艺参数的优化。结果表明,影响涂层结合强度的因素主次顺序是喷涂电流、喷涂距离、主气压力、辅气压力;等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2最佳工艺参数为:喷涂距离110mm,喷涂电流870A,主气压力0.31MPa,辅气压力0.97MPa,优化工艺喷涂的涂层结合强度达到31.5MPa。     

Cr_2O_3-8%TiO_2等离子喷涂层结合强度、表面状态与喷涂层厚度的关系

以往,有关等离子喷涂CrO3-8%TiO2涂层厚度与涂层性能关系的报道较少,为此,通过优化工艺参数,在45钢表面等离子喷涂不同厚度(350,450,550μm)的Cr2O3-8%TiO2涂层,研究了涂层厚度与其结合强度、硬度和孔隙率之间的关系。涂层厚度为350,450,550μm时,结合强度分别为29.2,11.5,7.2MPa,显微硬度分别为2528,2190,1930HV;孔隙率分别为3.80%,3.95%,4.45%。结果表明,随Cr2O3-8%TiO2喷涂层厚度的增加,涂层的结合强度减小,孔隙率增加,造成显微硬度降低。     

Al2O3陶瓷爆炸喷涂涂层性能分析

使用爆炸喷涂法制备了Al2O3陶瓷涂层,以自熔性NiAl合金粉末作为底层,基体为45钢。涂层的XRD图谱分析表明,爆炸喷涂的Al2O3陶瓷涂层结构以α-Al2O3及γ-Al2O3为主,说明在爆炸喷涂中存在相变过程;使用国标JB/T7509-94铁试剂方法进行测定,Al2O3陶瓷涂层孔隙率为0.019个/mm2,爆炸喷涂的Al2O3陶瓷涂层结构致密;滑动磨损试验说明,爆炸喷涂Al2O3陶瓷涂层提高了钢基体的耐磨损性能,适用于耐磨涂层。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.     

HEPJet等离子喷涂Al2O3性能试验研究

研究了新开发的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet-High Efficiency Plasma Jet)的射流特性,及所制备的Al2O3陶瓷涂层的结合强度、显微硬度和孔隙率等性能以及显微结构,并与一种普通等离子喷涂系统进行了对比试验研究.结果表明,HEPJet系统制备Al2O3涂层的性能及显微结构明显优于普通等离子喷涂的Al2O3涂层.     

Al2 O3/Al 复合涂层对贫铀的保护性能研究

为探讨Al2O3/Al复合涂层在贫铀表面保护中应用的可行性,采用盐雾腐蚀试验和磨损试验方法,结合SEM/EDS和XRD表征,分析了贫铀表面Al2O3/Al复合涂层的保护性能.结果表明,贫铀表面反应磁控溅射Al2O3/Al涂层没有明显的腐蚀特征,而等离子喷涂Al2O3/Al涂层发生了严重的腐蚀剥落现象.Al2O3/Al涂层表现为磨粒磨损行为,抗磨损性好.作为对比样的贫铀表面Al涂层则表现为粘着磨损行为,抗磨损性差.讨论了贫铀表面涂层的腐蚀和磨损行为.     

等离子喷涂Al2O3+13%TiO2陶瓷涂层的组织结构及其耐磨性

本文用X射线衍射、扫描电镜等研究了等离子喷涂Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相结构、相组成及其组织特征.陶瓷涂层孔隙率低,致密程度较高,以亚稳相γ-Al2O3为主要相,同时存在α-Al2O3和金红石TiO2.富Al2O3区与富TiO2区呈明显相互交迭的层状结构,且存在相互成分扩散.另外,涂层设计对硬度有一定影响,TiO2的引入提高了涂层的耐磨性.     

等离子喷涂Fe/Al2O3涂层的微观结构及介电性能

以往将等离子喷涂层用于介电性能的研究较少。采用大气等离子喷涂在石墨表面制备了一系列Fe/Al2O3陶瓷涂层。采用表面分析技术研究了不同Fe/Al2O3含量涂层的微观结构和在8.2～12.4GHz频率范围的介电性能,探讨了Fe含量对涂层相组成和微观结构以及介电性能的影响。结果表明:Fe/Al2O3陶瓷涂层中Fe粉和气孔分布均匀;随着Fe粉量的增加,颗粒热导率变大,涂层中未熔融颗粒减少,γ-Al2O3随之增加,气孔率逐渐下降;涂层的复介电常数随着Fe粉含量的增加而增大。     

不同管径CNTs/Al2O3-TiO2复合吸波涂层的拉曼光谱特征及吸波性能研究

采用超声共混法制备了不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末,利用等离子喷涂技术制备了CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,对不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末和喷涂后的复合吸波涂层进行了拉曼光谱分析,等离子喷涂处理后,CNTs的拉曼光谱特征D峰和G峰强度明显增大,随CNTs管径的增大,复合涂层中CNTs的D峰和G峰的强度比ID/IG值减小,石墨化程度提高。吸波反射率结果显示:涂层厚度为1.0 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的吸波效果不佳,随着厚度的增加,涂层的吸波性能提高。随管径的增大,涂层厚度为1.5 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值先减小后增大,小于–5 dB频带宽逐渐减小,小于–10 dB频带宽不断增大,谐振频率向高频移动。涂层厚度增加到2.0 mm,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值向低频移动。     

轴向送粉等离子喷涂Ni/Al2O3涂层的力学及微波介电性能

以轴向送粉等离子喷涂法制备了Ni/Al2O3陶瓷涂层,分析了Ni含量变化对涂层材料的显微结构、力学性能及微波介电性能的影响.结果表明,随着Ni含量增加,涂层中Ni粒子的分布逐渐由孤立向部分桥连方式转变;陶瓷涂层的相对密度、抗弯强度呈下降趋势,这主要是由于在陶瓷涂层中Ni与Al2O3不润湿,Ni与Al2O3热膨胀系数不匹配从而形成空隙引起的.涂层断裂韧性随Ni含量的增加而升高,则是由于材料中Ni粒子发生了延展变形和引起裂纹转向.复介电常数性能测试结果表明,在8.2～12.4GHz微波频率范围内,陶瓷涂层复介电常数的实部值随Ni粒子含量的增加先逐渐上升后逐渐下降,复介电常数的虚部上升.这与Ni粒子形成的桥连结构有关.