超声频率对等离子喷涂热障涂层结合强度的影响

在等离子喷涂过程中实时引入超声激励，进行ZrO2热障涂层制备。喷涂过程中保证超声激励能量不变。改变超声频率，并与不加超声进行对比，研究电弧超声频率对涂层结合强度的影响。结果表明，适当的超声频率对于涂层结合强度的提高和稳定起到了促进作用。     

等离子与电弧喷涂Ni-Cr-Al涂层结合强度和磨粒磨损性能

采用等离子和电弧两种方法制备厚度不同的Ni-Cr-Al涂层,对比涂层在不同喷涂工艺下的组织结构、结合强度、涂层挠度和耐磨性能,并研究涂层结合强度和挠度随涂层厚度变化的规律.结果表明:涂层组织均呈现出典型的层状结构特征,界面结合良好.结合强度和挠度均随着厚度的增加而降低,当厚度＞0.5 mm时,等离子涂层的结合强度和挠度随厚度下降的幅度要大于电弧喷涂涂层,其中等离子涂层最大厚度为1.3 mm时结合强度为21.57 MPa,挠度为10.9×10-3in(l in=25.4 mm),而电弧喷涂涂层厚度为2.2 mm时的结合强度为22.79 MPa,挠度10.3×10-3in,涂层的绝对磨损量随着磨损时间的增加而升高,但相对磨损量则降低,涂层的磨损量随着磨损试验载荷的增大而增大.     

不同工艺参数下超音速等离子喷涂层界面结合行为及其分形特性∗

随着研究不断深入,分形几何可以用来描述涂层的表面形貌和复杂性,分形维数可实现形貌结构的定性描述向定量表征转变。为研究超音速等离子喷涂层界面结合行为与其分形维数之间的关系,采用对比试验研究喷涂距离、喷涂电流等工艺参数对涂层结合界面形貌和结合强度的影响,并引入分形理论对界面结合行为进行定量表征,进而探究结合界面形貌、结合强度、分形维数三者的对应关系。结果表明：相比于喷涂电流,喷涂距离对分形维数的影响更为显著。当喷涂距离为 80 mm 和 100 mm 时,随着喷涂电流从 400 A 增大到 500 A,分形维数呈先减小后增大趋势,最小为 1.115 0;当喷涂距离为 120 mm 时,粒子在等离子焰流中的飞行时间增长,随电流增大,涂层界面分形维数则先增大后减小。界面分形维数与涂层结合强度之间存在着正相关的对应关系。当分形维数在一定范围内呈增大趋势时,涂层 / 基体结合界面处孔隙减少、结合强度增大。 因此,涂层 / 基体结合行为的分形特性研究对评价涂层质量具有重要意义。     

CuCrZr合金表面亚音速与超音速等离子喷涂NiAl涂层的组织结构与结合强度

分别用亚音速和超音速等离子喷涂方法在CuCrZr合金表面制备了NiAl涂层,通过正交试验对工艺参数进行优化,测定了涂层与基体的结合强度。利用SEM、EDS、XRD等设备研究了涂层的组织结构、物相变化及涂层与基体间的结合方式。结果表明,超音速等离子喷涂制备的NiAl涂层粒子变形充分、组织致密,涂层与基体间的结合强度明显高于亚音速喷涂层;两种方法制备的涂层与基体的界面处均主要为Al,界面的局部区域Cu-Al发生反应生成了Cu₃Al₂、CuAl₂、CuAl等新相,形成了1～3 µm宽的“微冶金结合”层。     

热处理对等离子喷涂WC-12Co涂层-基体结合性能的影响

通过等离子喷涂制备WC-12Co涂层,经过对涂层进行不同温度热处理并对其进行微观结构的表征和力学性能的测试;研究不同热处理后涂层性能和结构的变化,并通过扫描电镜、能谱分析仪等分析手段对等离子喷涂制备的WC-12Co涂层进行显微结构分析。结果表明:经过热处理后涂层基体的界面硬度得到提高,结合强度也得到提高。     

电弧超声改善等离子喷涂纳米结构ZrO2涂层结合强度研究

研究采用电弧超声来改善等离子喷涂纳米结构ZrO2涂层的结合强度.结果表明.加入电弧超声后,涂层组织更加致密,气孔率和未熔化区减小.当电弧超声频率在30～70kHz时,电弧超声对改善涂层结合强度是有利的.并在50kHz时达到最大值;当超声频率大于70kHz时,由于涂层中纳米颗粒的大量减少,涂层的结合强度呈下降的趋势.     

界面温度对等离子喷涂金属—陶瓷涂层附着性能的影响

金属－陶瓷涂层主要作为热障涂层（ＴＢＣ）工艺广泛应用于工业化用途,等离子喷涂是制造ＴＢＣ最常用的工艺。常规的热障涂层包括一层金属粘合底层和一层隔热陶瓷面层。分层涂层或者功能递变型涂层也已经用来解决等离子喷涂的常规ＴＢＣ早期脱落的问题。等离子喷涂时的温度及其梯度,特别是刚与基体表面碰撞时的粉粒的温度对涂层质量具有重要的影响。当喷涂象金属与陶瓷那样的不同材料时,该因素的影响显著增强。在本研究中,是将金属－陶瓷涂层涂覆到金属基体上。用光学高温计测量界面温度,用热电偶测量基体温度。涂层的结合情况用标准的ＡＳＴＭ试验测定,并与测量的温度有关。结果表明,在一般情况下,具有较低附着值的涂层是那些具有较低界面温度的涂层。     

超音速等离子喷涂工艺参数对AlSi20%Al/Ni涂层结合强度的影响

为使AlSi-20%Al/Ni超音速等离子喷涂涂层获得优良的结合性能,采用正交实验法研究了喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流等喷涂工艺参数对结合强度的影响。利用X射线衍射、扫描电镜等手段对涂层的相组成和断口形貌进行分析,利用WDW-E100D微机控制式万能拉伸试验机对涂层结合强度进行测试。结果表明:涂层由AlSi和AlNi两相组成,影响AlSi-20%Al/Ni涂层结合强度工艺参数的主次顺序为喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流,优化后的工艺参数为主气流量3.2m3/h,喷涂电流为380A,喷涂电压为130V,喷涂距离为90mm,在此参数下制备的涂层组织致密,其结合强度为65.5MPa。     

低压等离子喷涂技术在功能性涂层的应用进展

与常规等离子喷涂相比,低压等离子喷涂技术在真空或低压下进行等离子喷涂,可制备更低杂质、更高致密度、更高结合强度的涂层。介绍了常规等离子喷涂焰流速度高、工艺稳定性好、沉积效率高、可控性好的特点,详细阐述了低压等离子喷涂技术清洁、高速、长焰流、预热、电清理的工艺优势,说明了低压等离子喷涂技术在热障涂层、抗气蚀涂层、面向等离子体材料等功能性涂层制备上的应用,最后从完善相关理论、与其他技术联用、工艺在线可控、气氛压力更低等方面,以及在航空、航天、电子等领域的运用,对低压等离子喷涂技术的发展进行了展望。     

等离子喷涂成形钨喉衬的烧蚀性能

采用等离子喷涂成形结合热等静压技术制备内径8mm、长30mm、壁厚16.5mm的钨喉衬,测试喉衬在小型固体火箭发动机地面试车条件下的抗热震烧蚀性能.结果表明等离子喷涂成形钨喉衬为典型的柱状晶层片结构,致密度仅为85.6%;经二步热等静压处理后,喉衬样件仍为层片结构,层片间微观缝隙及大部分孔隙消失,致密度提高至96.7%;地面试车实验后,钨喉衬整体结构完好,未出现炸裂和破碎现象,具有良好的抗冲刷和耐烧蚀性能,其线烧蚀率仅为4μm/s.经SEM和XRD等检测发现,喉部以机械剥蚀为主,以熔化烧蚀及热化学烧蚀为辅,其烧蚀程度最为严重;收敛段为机械剥蚀和热化学烧蚀,其烧蚀程度次之;而扩散段则发生热化学烧蚀,其烧蚀程度最低.     

面向等离子体材料钨厚涂层的制备及表征

等离子体喷涂技术在面向等离子体材料钨涂层的制备中占据主导地位,本实验采用CuMo/MoW作为涂层的中间过渡层,分别以结晶钨粉和羰基钨粉为原料,用大气等离子体喷涂技术在CuCrZr合金基体(110 mm×130mm)上制备了3-4 mm厚的3种钨涂层.对钨涂层微观组织、力学性能和热学性能研究表明,羰基钨粉制备的钨涂层的综合性能优于结晶钨粉,且薄涂层的结合强度优于厚涂层.优化喷涂工艺后,金相法测得钨涂层孔隙率＜2％,涂层的结合强度最大值为10 MPa,EDS测得氧含量为6％左右,纯钨层热导率最大值为12.52 W/(m.K),涂层氧含量过高导致涂层热导率显著降低.研究表明采用大气等离子体喷涂技术在铜合金上制备3～4mm厚的钨涂层是可行的,该技术可为下一步低成本、高性能厚钨涂层的制备奠定基础.     

Effect of Oxidation Behavior on the Mechanical and Thermal Properties of Plasma Sprayed Tungsten Coatings

Tungsten (W) coatings have been prepared via air (APS) and vacuum plasma spraying (VPS) technologies, respectively. The microstructures and chemical compositions of the coatings were comparatively studied; meanwhile, the mechanical and thermal properties were evaluated. The results obtained showed that oxide content in the VPS-W coating was apparently lower than that of the APS-W coating because of the different surrounding atmosphere, which influenced the mechanical and thermal properties of the coatings directly. Similar microstructures were observed for the VPS-W and the APS-W coating, but the VPS-W coating was much denser. The bonding strength of the VPS-W coating was much higher than that of the APS-W coating. Thermal conductivity of the VPS-W coating was 59.3 W/m · K at room temperature while the APS-W coating was 32.2 W/m  K. Thermal loading experiments of electron beam showed that the VPS-W coating could withstand the heat load of 10.75 MW/m², while the APS-W coating formed serious cracks on its surface at the load of 7.5 MW/m².     

SiC纤维增强钛基复合材料界面强度研究进展

综述SiC纤维增强钛基复合材料界面强度的影响因素、微观实验测试技术以及数值模拟技术。在此基础上着重分析了微观实验测试技术与数值模拟技术存在的问题，指出了界面强度定量研究的发展方向。     

Influence of Deposition Temperature on the Splat Bonding and Mechanical Properties of Plasma-Sprayed Tungsten Coatings

The mechanical properties of thermally sprayed metallic coatings are limited by the bonding between splats.In this study,tungsten coatings were deposited at different deposition temperatures by controlling the substrate temperature through shrouded plasma spraying.The dependence of the splat bonding and mechanical properties of W coatings on deposition temperature was investigated.The results showed that the apparent porosity of the coatings decreased from 3.2%to 0.3%with the increase of the deposition temperature.The Young’s modulus of W coating was significantly increased from 128 to 307 GPa as the deposition temperature increased from room temperature to 800°C.The microhardness of the coatings was less influenced by the deposition temperature.It was found that splat bonding across lamellae was formed when the deposition temperature was higher than 600°C compared to the obvious lamellae interface in the coatings deposited at temperatures lower than 600°C.The results evidently revealed that the mechanical properties of plasma-sprayed W coatings could be controlled through the splat bonding by altering deposition temperature.     

Thermal Performance and Microstructure of Vacuum Plasma Sprayed Tungsten Coatings under Cyclic Heat Load

采用真空等离子喷涂技术在铜基体表面制备了钨涂层,分别通过NiCrAl和W75Cu25涂层作为中间层。5 MW/m2, 2 s的高热负荷电子束实验表明NiCrAl中间层提高了涂层的热导率并降低了热应力和残余应力值。W75Cu25涂层作为中间层则表现出较差的热疲劳性能。高热负荷电子束真空等离子喷涂钨涂层表现出侵蚀和微裂纹。因热应力导致涂层发生塑性变形,在高温情况下裂纹起源于熔融的钨颗粒,但是,裂纹被钨涂层塑性变形和孔洞所抑制     

喷丸对钨面对等离子体材料表面强化研究

利用机械喷丸技术对钨核聚变面对等离子体材料进行表面强化研究,结合喷丸前后钨性能改善进行强化效果分析及喷丸参数的优化。主要包括微观形貌、晶粒细化、表面粗糙度、表面硬化和表面残余压应力等表征参数。其结果显示,对钨脆而硬的材料而言,在100%覆盖率情况下,0.3MPa喷丸压力、0.4mm陶瓷丸、100mm垂直喷丸距离是比较合适的喷丸参数,其材料表面性能提高显著。表面硬度提高高达53.3%,残余压应力提高8.3倍,表面细化晶粒现象明显,而且对表面粗糙度影响不大,最高1.5μm左右。     

离子束活化对GF/PEEK金属化涂层结合强度的影响

为了解决玻纤/聚醚醚酮复合材料(GF/PEEK)因界面惰性导致的金属化涂层结合强度弱的问题,采用低能离子束对基材进行表面活化处理,再以磁控溅射和电镀技术制备Cu膜,从而实现复合材料表面大厚度、高性能金属化层的制备。分别采用Ar、H₂、O₂和H₂+N₂混合气体进行离子束活化,通过对比活化前后基材的润湿性能、微观形貌和表面特性变化,对离子束活化的作用机理展开研究,制备Cu膜并对Cu膜的结合强度进行判定,探讨不同气体活化对结合强度的影响规律。结果表明,经离子束活化后,复合材料的表面润湿性得到显著改善,极性官能团的相对含量明显提高,表面和浅表面玻纤的结构完整性受到破坏,采用Ar、H₂、O₂和H₂+N₂离子束活化处理后,Cu膜的结合强度由未经活化的0.1MPa逐渐提高至0.4 MPa、1.49 MPa、7.97 MPa和11.51MPa。离子束活化技术能够有效改善复合材料的表面活性,显著提高金属化涂层的结合强度,延长金属化...     

化学镀Ni-P-W/Al2O3 复合镀层与NdFeB基体的结合强度研究

采用化学镀方法,在NdFeB磁性材料表面施镀Ni-P-W/Al2O3复合镀层,观察了镀层表面的微观形貌,测定了镀层的相组成,并且对基体与镀层间的结合强度进行了测试.结果表明:形成了胞状交叠的致密Ni-P-W/Al2O3复合镀层,纳米Al2O3颗粒弥散分布于Ni-P-W合金中;Al2O3颗粒与Ni-P-W共沉积有利于提高镀层与基体间的结合强度,镀液中Al2O3的质量浓度为5～10 g/L时,基体与镀层间的结合强度最好.     

电弧超声提高电弧喷涂铬涂层的结合强度

提出了用电弧超声方法提高电弧喷涂铬涂层结合强度的新方法.作为电弧喷涂的热源,在对其施加高频调制之后,喷涂电弧可以作为超声发射源.电弧超声改善了喷涂材料的雾化效果,提高了涂层的结合强度,而且结合强度随着超声频率和激励电压的提高而提高.