超音速等离子喷涂层的组织及性能分析

用超音速等离子喷涂技术制备了NiCrBSi涂层,并对涂层的组织性能进行了综合分析.用扫描电镜和能谱仪分析了涂层的内部组织,用纳米压痕法测试了硬度和弹性模量,用拉伸试验法测试了涂层与基体的结合强度,用X射线应力仪测定了涂层沿厚度方向的残余应力的分布.结果表明,涂层内部比较均匀,具有较低的孔隙率和氧化物含量,涂层的纳米显微...     

超音速等离子喷涂非晶涂层微观结构与摩擦学性能

采用新一代超音速高能等离子喷涂(SAPS)技术制备了Fe基和Mo基两种非晶涂层,对涂层的微观结构与摩擦学性能进行对比分析。结果表明,SAPS喷涂Fe基和Mo基非晶涂层内部孔洞少、结构致密性高。与Fe基涂层相比,具有更低孔隙率的Mo基涂层在摩擦过程中表现出更低的磨损率(1.1×10^-4 μm·N^-1·s^-1),耐磨性更优。涂层的磨损机理均以磨粒磨损和疲劳磨损为主,并伴随着磨屑氧化。     

等离子喷涂Ag-SnO2涂层的微观结构和性能

采用等离子喷涂技术在铜基体表面制备了Ag-SnO2涂层,应用XRD和SEM对涂层的相结构和微观组织进行了表征,通过拉伸和硬度实验测定了涂层的力学性能,并采用电弧侵蚀实验测试了涂层的耐电弧侵蚀性能。结果表明,所得涂层结构均匀致密,涂层内纳米级SnO2颗粒均匀分布在银基体中;涂层的力学性能和电弧侵蚀性能与块体合金接近;电弧侵蚀试验后,涂层表面阴极斑点分散,烧蚀轻微,表明所制备的Ag-SnO2涂层具有良好的耐电弧侵蚀特性。     

超音速等离子喷涂ZrO2-MoSi2涂层的组织及耐磨性能

为了研制一种新型的连铸结晶器涂层材料,采用超音速等离子喷涂技术在CrZrCu基体表面制备ZrO₂-MoSi₂/CoNiCrAlY复合涂层。通过SEM、XRD和EDS等分析测试手段对涂层的微观组织、形貌及物相组成进行表征,并利用摩擦磨损试验机对ZrO₂-MoSi₂涂层与NiCo电镀层的耐磨性能进行比较。结果表明：超音速等离子喷涂可形成熔化或半熔化状态的致密层状结构组织,涂层主要由MoSi₂、ZrO₂、Mo₅Si₃和少量的单质Mo相组成,相对于NiCo电镀层,ZrO₂-MoSi₂涂层的摩擦磨损性能提高了近5倍。     

纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。     

超音速等离子喷涂Mo涂层的性能

以45~96μm纯Mo粉为喷涂粉末,在两种喷涂参数下采用超音速等离子喷涂工艺在45Cr Ni Mo VA钢表面制备了均匀致密、氧化量极少的Mo涂层,研究了不同参数下涂层微观结构、显微硬度、结合强度及耐磨性。结果表明,喷涂功率和气体流量略大的1号涂层各项性能均优于2号涂层。1号涂层的显微硬度为354 HV0.1,内聚强度为35 MPa;拉伸断口呈"微凹坑"、"微凸起"及塑性断裂后留下的微皱褶;10 N干摩擦下涂层磨损率高于基体,为粘着磨损机理,50 N润滑条件下涂层磨损率是基体的1/3,为磨粒磨损机理。     

超音速等离子喷涂沉积可磨耗封严涂层研究

采用超音速等离子喷涂沉积Ni-C及NiCr-BN可磨耗封严涂层,通过实验对比研究两种涂层的结合强度、表面硬度及在不同冲蚀角下的冲蚀磨损性能.结果表明:NiCr-BN涂层中的润滑相尺寸比Ni-C涂层更为细小;NiCr-BN涂层的结合强度及表面硬度均高于Ni-C涂层;NiCr-BN涂层的抗冲蚀性能要优于Ni-C涂层.     

超音速火焰喷涂(HVAF) WC-Co合金涂层微观组织与耐磨性分析

采用超音速火焰喷涂(HVAF)工艺在Q235基体上制备了WC-Co涂层,并研究了涂层的显微组织和磨损性能。结果表明:WC-Co涂层与基体结合良好,涂层致密,孔隙率较低,微观形貌呈层状结构。EDS能谱表明涂层发生了较低氧化。涂层的显微硬度高达1244HV0.1。涂层开始时失重磨损率较高,而且随着法向载荷的增大而增加,随着时间增加磨损率不断降低,体现了WC-Co涂层优异的耐磨性能。     

超音速等离子喷涂ZrO2涂层的缺陷分析与力学性能

采用超音速等离子喷涂技术(SAPS)在Q235钢基体表面制备了ZrO₂涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别对ZrO₂涂层微观形貌、物相组成、元素分布进行了检测和分析,同时利用维氏硬度计对ZrO₂涂层硬度进行了测量,分别得出了涂层、涂层与基体连接处、基体的硬度值。结果表明:利用超音速等离子喷涂技术所制备的ZrO₂涂层表面存在大量颗粒凸起和孔洞。涂层截面存在形状为“马蹄形”、“弯月形”、“椭球形”以及“不规则多边形”的孔洞和横向裂纹缺陷,孔隙率为13%。在高温作用下,涂层中Zr元素发生扩散,由涂层顶部至底部Zr元素含量上升,且基体表面出现少量Zr元素。涂层材料在喷涂过程中发生相变,由单斜相转为四方相。涂层、涂层与基体连接处、基体显微硬度分别为740.51、205.79、189.33 HV0.2,涂层与基体连接处相比于基体材料表面的显微硬度提高。     

等离子喷涂氧化钇涂层的组织结构

利用大气等离子喷涂技术在铝基体上制备了氧化钇涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和金相显微镜对涂层的组织结构进行分析.结果表明:利用等离子喷涂制备的氧化钇涂层没有裂纹,比较致密,其孔隙率为5.58%;涂层由立方相和单斜相组成,喷涂粉末的相结构影响涂层的物相,粉末中的单斜相促进等离子喷涂过程中立方→单斜相变过程.     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层摩擦性能研究

利用大气等离子喷涂技术,在不锈钢基体上用不同颗粒尺寸的纳米粉末制备了两种纳米氧化锆涂层S1(平均粒度较小颗粒的喷雾造粒粉末所得)和B1(平均粒度较大颗粒的喷雾造粒粉末所得).运用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱和金相技术等分析手段对喷涂用的粉末原料和涂层的显微结构、物相组成进行了观察与确定;利用环-块摩擦试验在干摩擦条件下对涂层的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明,两种氧化锆涂层的摩擦系数均随载荷增大而减小.在较低载荷(100 N)条件下,S1涂层与不锈钢的摩擦系数低于B1涂层与不锈钢的摩擦系数;而在较高(400 N)载荷下,两种氧化锆涂层的摩擦系数开始趋于一致.其原因在于:较低的载荷下两种涂层与不锈钢摩擦副的摩擦磨损机制不同,S1涂层的磨损属于粘着磨损,B1涂层的磨损属于磨粒磨损;而在较高载荷下,两种涂层的磨损机制趋于一致,均为粘着磨损.     

超音速等离子喷涂层的接触疲劳失效研究进展

介绍了超音速等离子喷涂层在服役过程中常见的4种疲劳失效形式(表面磨损、点蚀、分层和剥落)及其发生的机理。综述了涂层结构完整性对疲劳失效的影响,即粗糙度、孔隙率和微裂纹对疲劳失效的作用机制。总结了不同的服役条件(接触应力、润滑状态)对疲劳磨损失效的影响规律,展望了接触疲劳失效机制的研究方向,指出应从涂层内部结构和服役条件来揭示疲劳损伤机理。     

铈对高铝青铜超音速等离子喷涂层组织及性能的影响

为研制一种新型高铝青铜涂层,采用超音速等离子喷涂技术在45钢基体上制备了新型高铝青铜涂层.采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射、显微硬度计分别对含铈0.0%,0.25%,0.4%,0.55%的涂层进行了分析.结果表明,随着铈含量的增加,涂层组织变致密,硬质K相呈弥散化分布,同时K相从含0.0%铈时的AlFe₃,Al₁₃Fe₄转变为含0.25%铈时的AlFe₃,Al₁₃Fe₄,AlFe,当铈含量大于0.4%时K相以Al₁₃Fe₄稳定存在.铈的加入使元素Al发生偏聚现象,当含0.4%铈时Al元素开始呈现小片状聚集,当含0.55%铈时,Al元素以小片状聚集且均匀分布.涂层的硬度随铈含量的增加呈现先降低后升高的现象,当铈含量大于0.4%时,涂层的硬度值和稳定性上都优于未含铈的涂层.     

不同喷涂方法制备马氏体不锈钢涂层组织性能对比

采用电热爆炸定向喷涂和高速电弧喷涂技术,分别制备了3Cr13不锈钢涂层.使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDAX)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪等分析了两种涂层的组织形貌、元素分布、相结构、纳米硬度和弹性模量等.结果表明,电热爆炸定向喷涂层比高速电弧喷涂层更致密;前者氧化现象不明显,而后者较明显;前者与基体主要是冶金结合,而后者主要为机械结合;前者的纳米硬度和弹性模量分别达到了10.3 GPa和237.8 GPa,高于后者的7.6 GPa和183.3 GPa.     

The microstructural characteristics and mechanical properties of Ni-Al/h-BN coatings deposited using plasma spraying

Hexagonal boron nitride (h-BN) material was added to a nickel aluminum alloy (Ni-Al), which was deposited as plasma spray coatings, and the resultant enhanced tribological properties of these coatings were investigated. The microstructures of the coatings were analyzed using a scanning electron microscope (SEM) to monitor the morphologies of both the powders and the coatings. After wear testing, the surface morphologies of the scratched coatings were analyzed using an SEM to monitor the fracture mode of the coatings. The results of this study indicate that the addition of h-BN material to Ni-Al results in coatings with enhanced tribological properties.     

等离子喷涂YPSZ陶瓷梯度涂层的组织与抗热震性能

利用等离子喷涂工艺在汽车铝活塞表面制备了氧化钇部分稳定的氧化锆(YPSZ)陶瓷梯度涂层,用电子扫描显微镜、金相显微镜等手段对涂层从组织形貌、物相、显微硬度和热震性能进行了分析.结果表明:基体与涂层结合紧密;涂层在冷却过程中发生了t-ZrO2→m-ZrO2的相变过程;涂层的热震性能良好,可满足活塞的使用要求.     

超音速等离子喷涂Al_2O_3涂层制备及工艺优化

采用超音速等离子喷涂技术制备了Al2O3陶瓷涂层,利用XRD、SEM对涂层进行表征与分析。根据Box-Behnken二阶响应曲面法,基于涂层厚度h设计了三因素三水平的工艺优化试验,建立了喷涂电流I、等离子发生气体压力Pair、喷距d与响应输出值之间的数学模型。结果表明:涂层与基体结合界面良好,涂层致密且孔隙率极低;大颗粒在超音速等离子射流中熔化不充分而保留原始α-Al2O3相,工艺适用粉末要求粒径小且分布较窄,得到了沉积厚度的最终响应曲面法拟合方程。I或d增大,或Pair降低,h都呈增大趋势,最优工艺为Pair=3.5 MPa,I=340 A和d=230 mm。     

Preparation and characterization of magnesium coating deposited by cold spraying

Magnesium (Mg) and its alloys have a great potential as structural materials due to their beneficial combination of high strength to weight ratio, high thermal conductivity and good machinability. However, few works about Mg coatings fabricated by cold spraying can be found in the literature. Thus, Mg coatings prepared at different main gas temperatures by cold spraying were investigated as well as their microstructure, phase structure, oxygen content and microhardness. The critical velocity of the particle was evaluated through numerical simulations. The particle deformation behavior and bonding mechanism were discussed. The result of the oxygen content measurement shows that the oxygen contents of coatings did not increase compared with that of the feedstock powder. The simulation results show that the critical velocity of Mg particles was in the range from 653 m/s to 677 m/s. The observation of the coating fracture morphology shows that the formation of the coating was due to the intensive plastic deformation and mechanical interlocking. The microhardness of the coating increased with the increase of the main gas temperature from 350 °C to 450 °C due to the decrease of the coating porosity.     

等离子喷涂WC-12Co涂层表面-界面性能

采用等离子喷涂工艺在H13热作模具钢表面制备了WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD等手段分析了试样表面-界面形貌、面能谱和物相组成,并通过磨损试验考察了其摩擦性能。结果表明,WC-12Co涂层主要成分是WC硬质相,均匀分布在涂层中,没有出现富集现象,具有良好的硬度和耐磨性能;在喷涂过程中没出现W_3O,涂层具有较好的抗氧化能力;涂层厚度约为400μm,结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;WC-12Co涂层其摩擦系数约为0.399,表现出良好的减摩性能和抗磨损能力;磨痕处化学元素分布较为均匀,在周期性碾压力作用下涂层在片状衔接部位结合力较弱处诱发裂纹,出现WC和Co开裂的失效现象。     

Microstructure and mechanical properties of CrN coating deposited by arc ion plating on Ti6Al4V substrate

CrN coatings have been grown by arc ion plating (AIP) onto Ti6Al4V alloy substrate at various nitrogen pressures (PN₂). The goals of this investigation are to study the influence of nitrogen pressure content on the composition, structure and mechanical properties of AIP CrN coatings, as well as their tribological properties. With an increase of PN₂, the main phases in the coatings changed from CrN + Cr₂N + Cr to CrN, and the texture of CrN was transformed from CrN (111)-oriented to (220)-oriented. Furthermore, the multi-layers including a metal Cr layer, a Cr₂N layer and a CrN layer were observed by cross-sectional TEM (XTEM), besides an “unbalanced” state transition layer at the interface of CrN/substrate which was analyzed by nucleation thermodynamics subsequently. An increase in nitrogen pressure also resulted in a change of micro-hardness due to the variation in composition and structure. Finally, the tribological properties of the Ti6Al4V substrate and the CrN/Ti6Al4V coating system have also been explored, which shows that CrN coatings can act as good wear resistance layer for Ti6Al4V substrate.