超音速火焰喷涂TiB2-50Co涂层及其性能

在322、402和462 L/min 3种氧气流量条件下采用超音速火焰喷涂技术制备了3种TiB₂-50Co涂层,通过SEM和XRD对涂层的微观组织和物相结构进行分析,测试其硬度,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融铝硅(Al-12.07wt%Si)合金腐蚀和耐磨粒磨损性能.研究结果表明:3种TiB₂-50Co涂层的物相均为TiB₂和Co;3种涂层的组织均致密,其中以氧气流量为322 L/min条件下制备的涂层试样最致密,其孔隙率最低(1.76%),涂层硬度值最高,达到(558±90) HV_0.3;氧气流量为462 L/min条件下制备的涂层抗热震性能最差,涂层截面出现明显裂纹;在熔融Al-12.07wt%Si合金中腐蚀60 h后,3种涂层均具有良好的耐熔融Al-12.07wt%Si腐蚀性能;在载荷为6 N的条件下,3种涂层均具有良好的耐磨损性能,以氧气流量为322 L/min条件下制备的涂层试样最佳.     

Q235钢表面热喷涂TiB2-50Ni金属陶瓷层的组织结构和性能

目前,对超音速火焰喷涂TiB2增强金属基复合涂层的耐磨性有一定研究,但对其抗热震性能和耐熔融金属腐蚀性能的报道较少.采用机械球磨制备了TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷涂层.采用扫描电镜和X射线衍射技术分析了涂层的微观组织和物相,采用HVS-1000显微硬度计测试涂层的硬度值,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融Al-12.07％Si合金腐蚀性及耐磨损性能.结果表明:TiB2-50Ni涂层具有层状结构,组织致密;TiB2-50Ni涂层的主要物相为TiB2和Ni,与喷涂粉末的相同;涂层的硬度值为(348±37) HV3N;涂层与基体结合良好,耐蚀性良好,经60 h的熔融Al-12.07％Si腐蚀后,磨损失重量是Q235低碳钢的1/4;涂层抗热震性能良好,耐磨性较基体明显提高.     

耐熔融Al-12.07%Si合金腐蚀有机硅树脂涂料防护层的制备及其性能

为了提高太阳能热发电系统20G钢换热管的使用寿命,制备了2种耐熔融Al-12.07%Si合金腐蚀有机硅树脂涂料防护层(T1,T2),对其力学性能及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:2种防腐蚀涂层的抗热震性能良好,与基体的粘结强度较高;2种涂层均具有较强的耐熔融Al-12.07%Si合金腐蚀的性能,较耐腐蚀的T2涂层使用寿命是20G钢的19倍。     

太阳能热发电储热器防护涂层的制备及其性能

为了提高太阳能热发电中高温储热器的使用寿命,在310s不锈钢容器表面制备了3种防护涂层,研究了3种涂层的抗热震性能、力学性能和对相变储能材料Al-12.07%Si熔融液的耐蚀性能.结果表明,3种涂层抗热震性能好,与基体结合强度较高;在一定温度下具有较好的耐蚀性,有利于延长容器的使用寿命.     

激光熔覆Ni 基金属陶瓷复合涂层的裂纹研究

利用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了不同涂层成分的原位自生TiB₂ / Ni 金属陶瓷复合涂层, 研究了涂层的开裂行为。结果表明: 当陶瓷相含量高时, 涂层中形成的裂纹主要有粘接金属基体中的穿晶裂纹、熔覆层边缘的高密度裂纹、金属基体与硬质陶瓷相界面上的微裂纹以及热影响区中结合界面附近的微裂纹等。涂层中的裂纹主要是由涂层材料与金属基体热膨胀系数不同而造成的热应力产生的, 组织转变应力也起了重要作用。当激光工艺参数及涂层成分配制合理时, 涂层质量良好。      

Q235低碳钢表面等离子熔覆TiB2-TiC/Fe复合涂层及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Fe55、Ti、B₄C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面获得了TiB₂-TiC/Fe复合涂层,并分析了涂层的物相组成、组织结构,测试了显微硬度和摩擦磨损性能,探讨了其磨损机制。TiB₂-TiC/Fe复合涂层的主要物相为TiB₂、TiC、α-Fe,其中TiB₂呈多边形和矩形,TiC则呈不规则块状;随着原始粉末中Ti、B₄C含量的增加,TiB₂、TiC尺寸逐渐增大,TiB₂-TiC/Fe涂层与基体之间结合紧密,呈冶金结合;随着TiB₂-TiC/Fe复合涂层陶瓷相含量的增加,涂层硬度和耐磨性显著提高,当陶瓷相含量增加到一定程度（35wt%）时,涂层耐磨性能有所降低,TiB₂-TiC/Fe复合涂层的磨损方式主要是磨粒磨损和剥层磨损。Ti+B₄C陶瓷相含量为30wt%的等离子熔覆涂层耐磨性能较好,约为Q235钢基体的7倍,当Ti+B₄C含量持续增加时,TiB₂、TiC尺寸增大、缺陷增多,最终使TiB₂-TiC/Fe复合涂层耐磨性降低。     

大气等离子喷涂制备莫来石涂层的性能

采用大气等离子喷涂制备莫来石涂层,对涂层进行了热震试验。以OLYCIA m3图像分析软件测定涂层孔隙率,以MH-5-VM型显微硬度仪测定涂层硬度,依照ASTMC633-79标准测定涂层结合强度,以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征涂层的相组成和微观形貌。结果表明,莫来石涂层主要由变形颗粒、未熔融粉末及少量孔隙组成,涂层中没有微观裂纹;涂层中含有莫来石晶体和部分非晶态玻璃相;热震过程中,涂层中的非晶转变为晶态莫来石,同时伴随应力释放,导致涂层出现微观裂纹。     

黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB_2-Ni涂层组织和性能的影响

以机械合金化工艺制备的TiB2-40Ni和TiB2-50Ni粉末为原料,利用超音速火焰喷涂沉积不同TiB2-Ni涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了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性能。结果表明,TiB2-40Ni和TiB2-50Ni涂层致密,孔隙率分别为1.25%和0.12%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(643.5±56.8)HV0.3与(597.9±36.1)HV0.3;涂层均具有较好的抗热震性能,其中以TiB2-50Ni涂层最佳;经过120h熔融铝硅腐蚀后发现,两种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,TiB2-50Ni涂层试样具有最好的耐腐蚀性能。     

放电等离子烧结Ni/TiB2-TiC复合材料微观组织及磨损性能

采用放电等离子烧结技术,以Ni、Ti、B₄C混合粉末为原料制备Ni/TiB₂-TiC复合材料,分析了Ni含量对复合材料的物相组成、组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：Ni/TiB₂-TiC复合材料主要物相为γ-Ni、TiB₂和TiC,其中TiB₂呈矩形条状和多边形状,TiC则呈现不规则块状;随着原始粉末中Ni含量的增加,TiB₂和TiC陶瓷相尺寸减小,其在Ni粘结相中的分布呈现出均匀化的趋势,复合材料更加致密。Ni含量显著影响Ni/TiB₂-TiC复合材料的耐磨性和磨损机制,Ni含量较低时（20wt%和30wt%）,复合材料摩擦系数（COF）较大且存在明显的波动,出现严重的疲劳磨损;随着Ni量的增加（40wt%）,材料的COF降低且趋于平稳,表现为微切削磨损;当Ni含量持续增加时（50wt%）,由于局部Ni的聚集导致粘着磨损产生,COF有所上升,耐磨性反而下降。     

TiB2量对42CrMo齿轮钢表面感应熔覆Ni基涂层组织与性能的影响

为了提高42CrMo钢表面Ni基涂层的耐磨性能,利用感应熔覆工艺处理42CrMo钢的表面制得了具有不同TiB₂含量的Ni基涂层,之后对该涂层实施了能谱、扫描电镜表征,同时对涂层硬度与耐磨性能进行了测试,比较了不同TiB₂含量的镍基涂层在组织形态和性能方面存在的差异性。研究结果表明:微观形貌截面区域的组成结构包括扩散转移带、基体层、涂层共三层。当涂层内含有的TiB₂比例到达15%时,熔覆涂层的组织尺寸达到最小状态。从外往内变化时涂层硬度逐渐降低,而且离扩散转移带的距离越小时对应的涂层硬度也越低。涂层磨损量也表现出了和摩擦系数相近的变化规律,都表现为随TiB₂添加量的增加出现单调降低的变化,在TiB₂添加量到达15%时,涂层磨损形貌中存在明显的麻坑和划痕。     

空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al2O3绝缘涂层的性能研究

为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题，在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al₂O₃陶瓷涂层，以替代非金属绝缘材料，研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明：由原始纳米颗粒经过团聚-烧结制备的Al₂O₃球形粉末的物相主要为α-Al₂O₃,喷涂后涂层中的Al₂O₃以α相和γ相共存，涂层与基体的结合良好，涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密，涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞，虽未采用封孔处理，但涂层在大气环境下直流电压为1 000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能，可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。     

SHS法制备TiC-Ni(Cr)金属陶瓷复合材料组织与性能

采用自蔓延燃烧合成技术在7A52铝合金表面制备了TiC-Ni(Cr)金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱测试(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、显微硬度测量、抗热震性检测等对涂层的组织与性能进行了研究。实验结果表明,涂层主要由陶瓷相TiC和金属相Ni组成,涂层内部各物相之间结合较紧密,涂层与基体结合处为高强度的冶金结合,其显微硬度约为基体的10倍,并通过抗热震性实验进一步验证了涂层与基体之间结合良好。实验证明在过渡层处加入与基体润湿性良好的Cr、Ni可较好地提高涂层与基体之间的结合强度。     

3Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层的微观结构与性能

为了提高钢基体微晶玻璃涂层的韧性, 在Q235钢基体上采用涂搪法制备了钇稳定四方相氧化锆/Li₂O- ZnO-Al₂O₃-SiO₂ (3Y-TZP/LZAS) 微晶玻璃功能梯度涂层。采用XRD、SEM分析了梯度涂层的物相组成和微观结构, 采用压痕法测试并计算了涂层的显微硬度和断裂韧性, 通过粘接-拉伸法测试了涂层的结合强度。结果表明, 3Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层各层之间的界面结合紧密; 涂层与钢基体依靠玻璃中的SiO₂与铁的氧化物发生界面反应形成牢固的结合, 反应产物为Fe₂SiO₄和FeSiO₃; 涂层的显微硬度和断裂韧性沿涂层厚度方向逐渐增大, 涂层韧性提高是表面残余压应力增韧、3Y-TZP相变及3Y-TZP的颗粒增韧共同作用的结果; 梯度涂层与Q235的结合强度达16.3 MPa。热震实验表明, 梯度涂层在300℃下经历30余次热循环, 表现出较好的抗热震性能。     

超音速火焰喷涂Ni基涂层组织与性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备了3种镍基涂层,并研究了涂层的显微组织和性能.结果表明:使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层,Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相,使得其孔隙率最大,结合强度、显微硬度最低;镍在涂层中起粘结作用,镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度;涂层中起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度.     

高硬度耐磨损电弧喷涂涂层研究

采用电弧喷涂方法制备的高硬度耐磨损JCW-B涂层可广泛应用于工业零部件耐磨表面.对涂层的组织、孔隙率、硬度、结合强度及耐磨粒磨损性能进行分析,对比研究该涂层与Ni60喷熔层的耐冲蚀性能.结果表明JCW-B涂层组织致密,孔隙率低于4%,显微硬度HV0.1高于1200,平均结合强度大于50MPa.研究了涂层的耐磨损机理,XRD结果显示涂层中主要含有Fe3B硬质相,对涂层起到弥散强化的作用.     

Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

成形压力对SiC/TiB2复合材料组织与性能的影响

基于熔融Si浸渗法制备出较致密的SiC/TiB₂复合材料, 并研究了坯体成形压力对SiC/TiB₂复合材料致密度、相组成、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明, 复合材料由TiB₂、SiC和Si相组成。SiC/TiB₂复合材料的显微组织特征为: TiB₂相和SiC相均匀分布, 游离Si填充在TiB₂相和SiC相的空隙处, 且形成了连续相。随成形压力的增大, 复合材料中游离Si含量降低, TiB₂颗粒尺寸减小, 复合材料的力学性能先增加后降低。坯体最佳成形压力为200 MPa, 对应SiC/TiB₂复合材料的体积密度、开口气孔率、抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为3.63 g/cm³、0.90%、(354±16) MPa、(6.8±0.2) MPa·m^1/2和(21.0±1.1) GPa。     

高速电弧喷涂FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层组织和性能的研究

通过常温超声波辅助化学镀方法制备Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体,以其作为增强相的粉芯材料通过高速电弧喷涂制备FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层.采用光学显微分析、场发射扫描电镜分析(FE-SEM)、能谱分析(EDS)以及显微硬度测试方法,研究Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体对涂层组织结构及性能的影响.试验结果表明:Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,显著减少涂层的氧化物和孔隙率,并提高涂层与基体的结合强度、抗热震性和抗高温冲蚀性能.     

等离子加热反应合成TiB2-TiC-Fe2Ti复合材料

以Ti、B₄C和Fe粉为原料,采用等离子束加热反应合成TiB₂-TiC-Fe₂Ti复合材料,分析了其物相、组织结构、显微硬度和断口形貌等。结果表明：反应生成物中物相主要有TiB₂、TiC和Fe₂Ti,同时含有少量的Fe₃C。各物相以不同的形态均匀分布,TiB₂呈现六边形和长条形,TiC近似球形,Fe₂Ti作为粘结相存在于TiB₂和TiC相之间,促进了各相之间的结合。等离子束加热具有高加热及冷却速率,降低了晶粒生长时间,有利于获得细小的组织。随着电流增加,单位时间内输入坯体热量增多,TiB₂和TiC充分长大,各相之间结合更加紧密。     

不同TiB2颗粒粒径的TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料,研究了3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB₂颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为。结果表明:3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度和硬度随TiB₂颗粒粒径的增大而略有降低;TiB₂颗粒粒径越小,TiB₂/Cu复合材料的综合性能越好。随着TiB₂颗粒粒径的增大,3wt% TiB₂/Cu复合材料耐蚀稳定性降低,3wt% TiB₂/Cu阴极材料的损耗量明显增加;当TiB₂颗粒粒径为10 μm时,3wt% TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能最佳。电弧蚀形貌观察表明:不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料经电弧侵蚀后,3wt% TiB₂/Cu复合材料均由阴极向阳极发生转移;随着TiB₂颗粒粒径的增大,阴极质量损耗逐渐增加,触头表面电弧侵蚀面积增加;而在Cu基体中引入较小的TiB₂颗粒,有利于减弱电接触实验过程中TiB₂/Cu复合材料的喷溅现象。