超音速火焰喷涂制备纳米和微米结构WC-η涂层的耐熔锌腐蚀性能

以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料,通过原位还原碳化反应制备纳米WC-η(η为Co_3W_3C、Co_6W_6C等缺碳相)复合粉,粉末平均粒径为155 nm。该复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末。以此纳米结构和商业化的微米结构低碳WC-12Co粉末作为喂料,通过超音速火焰喷涂制备硬质合金涂层。结果表明,纳米结构涂层中生成了一定量等轴状的W2C相,裂纹主要沿晶界或相界面扩展,而微米结构涂层中除W_2C外还含有较多的W相,主要包裹在WC颗粒表面,穿晶断裂比例较高,裂纹扩展路径较平滑。由于纳米结构涂层组织致密、晶粒细小、界面积大,因此比微米结构涂层具有更高的硬度和断裂韧性。两种涂层在熔融锌液中浸泡200 h后,微米结构涂层中产生了较多的横向和纵向裂纹,导致材料的大面积剥落和基材腐蚀;纳米结构涂层中没有发生锌的浸蚀,在局部产生了少量纵向裂纹,裂纹间隙被钨钴氧化物所填充,反而抑制了熔锌对涂层的腐蚀,因此纳米结构涂层表现出更高的耐熔锌腐蚀性能。     

重熔温度对WCP/Fe复合材料界面特征及压缩断裂机制的影响

为研究重熔温度对WC_P/Fe复合材料界面特征及力学性能的影响,采用粉末烧结法制备了WC_P/Fe复合材料,然后对其进行界面重熔,为颗粒增强金属基复合材料的界面组织设计及其工程应用提供理论指导。结果表明：随着重熔温度的升高,颗粒中WC发生相变生成W₂C;W₂C与Fe可在固态条件下发生反应生成界面相Fe₃W₃C,且界面反应区宽度呈增大趋势,界面形态由间断状变成连续环状再到锯齿状;WC_P/Fe复合材料的压缩强度先升高后下降,当重熔温度为1 300℃时,界面宽度为13.5 μm,界面形态呈完整连续环状,WC_P/Fe复合材料内部压缩裂纹不易萌生与扩展,其压缩强度达到最大值,为386 MPa。     

真空等离子体喷涂B4C-Mo复合涂层耐磨性能研究

采用真空等离子体喷涂技术制备了B₄C-Mo复合涂层, 并对其耐磨性能进行了研究。与B₄C纯涂层相比, 复合涂层结构更为致密, (B, Mo)C过渡相的存在改善了B₄C相与Mo相之间的润湿性, 进而有效提高了涂层的抗摩擦磨损性能。此外, Mo在喷涂过程中形成了大量的纳米晶, 这也在一定程度上促进了复合涂层耐磨性能的提高。     

真空热处理对HVOF制备的WC-CoCr涂层组织结构和性能的影响

为改善WC-CoCr涂层的耐磨性能,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微维氏硬度仪、摩擦试验机等,研究了超音速火焰喷涂（HVOF）方法制备的WC-CoCr涂层经不同温度真空热处理后的相结构、显微组织、硬度以及摩擦磨损性能。结果表明：涂层经600℃热处理的相组成与未热处理的一致,但当热处理温度在750℃及以上时,涂层中生成Co₆W₆C相和Co₂₅Cr₂₅W₈C₂相,且热处理温度越高,上述两相含量越多。随着热处理温度的升高,涂层孔隙率先减小后增大、涂层硬度先升高后下降,其中在750℃×1 h热处理时涂层硬度达到最大值1 535 HV_{0.5 N};涂层平均摩擦系数先迅速下降后趋于稳定,与未热处理涂层的平均摩擦系数相比,当热处理温度在750℃及以上时下降了约51.8%;涂层磨损率呈现出先快速下降后升高的趋势,涂层经750℃热处理后的磨损率最小,约为1.91μg/m,与未热处理涂层相比,下降了约93.9%。     

有机/无机杂化室温固化热控涂层的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)与硅氧烷共水解缩聚反应制备得到粘结剂,然后与作为固化催化剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和作为光学颜料的ZnO粉末混合,制备了一系列有机-无机杂化热控涂层(TCCS)。所制备的热控涂层可以在室温下自然固化, 且具有较低的太阳吸收比α_S和较高的发射率ε_H。红外光谱(FT-IR)和凝胶色谱(GPC)分析结果表明,所制备的混合粘结剂含有大量的活性羟基,聚合度适中。热重分析(TGA)表明,所制备的热控涂层在200℃以下具有良好的热稳定性。通过增加涂层厚度可以降低α_S/ε_H值,通过提高TEOS含量,可以降低涂层在红外波段的光学吸收。这为获得具有低α_S/ε_H值的室温固化TCCS提供了有效途径。     

激光熔覆制备Al65 Cu20 Cr15准晶态合金及其类似相的研究

研究了以45＃钢基体表面激光熔覆准晶态Al65Cu20Cr15粉末制备准晶及其类似相涂层过程中，激光功率和扫描速度对激光熔覆涂层相结构的影响。实验结果表明：由于激光切率和扫描速度的变化，基体材料对熔覆涂层的稀释程度发生改变；随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为β＋i,β d,β,β Fe；激光熔覆粉末所制备的涂层结构致密，无孔隙和裂纹；涂层的表面显微硬度及摩擦系数等力学性能也因涂层相结构的不同而有所差异。     

激光熔覆微-纳米碳化钨复合涂层结构与性能研究

以微米和纳米级晶粒Co包碳化钨为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米碳化钨增强Ni基合金复合涂层.采用扫描电镜、X射线衍射等手段对粉末和涂层的相结构、显微组织等进行了分析观察,采用显微硬度计分析了涂层表面硬度随成分的变化规律和截面硬度的分布曲线.结果表明,纳米碳化钨粉末的添加有助于改善涂层的熔覆性能和提高涂层的表面硬度.     

等离子喷涂-物理气相沉积Si/莫来石/Yb2SiO5环境障涂层

采用等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si(底层)、3Al₂O₃-2SiO₂ (中间层)、Yb₂SiO₅(面层)环境障涂层(EBC)。利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌, X射线衍射仪对喷涂过程中易非晶化的莫来石涂层进行物相分析, 研究了喷涂粉末与高温等离子体的相互作用并探讨了EBC涂层的沉积机制。结果表明：通过PS-PVD技术可制备出低孔隙率、高致密界面的EBC涂层。通过观察EBC涂层表面, Si涂层表面无裂纹, 而莫来石和Yb₂SiO₅涂层表面均发现有微裂纹, 其中莫来石涂层表面的裂纹尺度大于Yb₂SiO₅涂层。三层结构的致密EBC涂层以液相沉积为主, 同时伴随有气、固沉积。在Yb₂SiO₅涂层沉积过程中, 液相沉积导致涂层为致密的层状结构, 蒸发后气相在等离子焰流中及基体表面发生均匀形核和非均匀形核导致涂层中出现大量的纳米晶粒, 而微熔粒子和溅射粒子则形成涂层中亚微米、微米晶粒。     

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。     

碳化钨/钴热喷涂粉末和涂层的研究进展

热喷涂传统碳化钨/钴金属陶瓷作为耐磨涂层已得到广泛的应用。近几年来,纳米结构涂层的热喷涂研究成为新的发展趋势。本文总结了传统和纳米结构 WC/Co热喷涂粉末的制备方法及其性质对涂层性能的影响因素,分析了涂层的微观结构和脱碳机理,简述了热喷涂纳米结构及纳米结构 微米结构 WC/Co涂层的研究进展,并指出了其发展方向。     

Microstructure Formation of HVOF Sprayed WC-Ni Coatings Deposited on Low Alloy Steel

A low alloy steel was coated with WC-Ni by the High Velocity Oxy-Fuel process, in order to increase the wear resistance and corrosion resistance of the material. The microstructure of the coating was determined using various techniques, such as SEM, TEM, EDAX, EPMA and X-ray diffraction methods

During spraying, the WC-Ni powder granules were heated to above the melting point of Ni, before arriving at the substrate surface. The molten Ni dissolves WC rapidly, forming Ni-W-C liquid alloys. Some C and some W are removed from the WC particles by oxidation. When each droplet strikes the steel substrate, a pancake-shaped splat forms, and solidifies with a rapid cooling rate. The structure is built up by the progressive deposition of the splats to produce a continuous coating. The Ni-W-C metallic matrix of the coatings consists of two basic structural types, Ni-rich material with a grain size of 10 - 100 nm, and a FCC crystal structure with a lattice parameter larger than that of Ni indicating the presence of dissolved W and C. The other metallic phase is W-rich, with a grain size less than 10 nm, and in some regions it appears to be amorphous. Dispersed within this material there were sometimes small crystals of W and W₂C. In the initial powder the volume fraction of WC was about 75%, but in the sprayed coating the volume fraction of the WC was reduced to about 20%. This is partly due to loss of W by oxidation, but chiefly due to dissolution of W into the metallic phase.     

WC-氧化石墨烯/Ni复合熔覆层的制备及形成机制

采用真空熔覆技术制备了WC-氧化石墨烯(GO)/Ni复合熔覆层,运用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪观察并分析在不同温度下熔覆层内显微形貌的变化与物相组成。结果表明:在ZG45表面制备了组织致密、与基体形成良好冶金熔合的WC-GO/Ni复合熔覆层;熔覆层的微观结构组成从表面至基体依次是约1.5 mm厚的复合层、360 μm左右的过渡层、50 μm左右的扩散熔合层和100 μm左右的扩散影响层,其主要组成相有Cr₇C₃、FeNi₃、WC、Cr₂₃C₆、Ni₃Si、C、Fe₇W₆、γ-Ni固溶体等,FeNi₃、Fe₇W₆分散在冶金熔合带,扩散影响区主要组织为珠光体;复合区的物相尺寸小于界面区的物相尺寸,熔覆层形成过程中复合区的金属颗粒变化先于界面区,凝固时熔化不完全的颗粒表面长出团簇物(Cr₇C₃/Cr₂₃C₆),随着保温长大逐渐变成针状物镶嵌在Ni基固溶体中。      

AZ31镁合金表面激光熔覆Al-TiC复合涂层微观组织与腐蚀性能

为有效改善AZ31镁合金表面的腐蚀性能，本文采用激光熔覆技术在AZ31镁合金表面成功制备了无缺陷的Al-TiC复合涂层。研究了不同成分含量的Al-TiC复合涂层的相组成、微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明：在Al-TiC复合涂层内形成了大量的Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相。复合涂层内微观组织呈现出连续网络状分布特征。随着Al-TiC混合粉末中Al含量的减小，复合涂层中Al₁₂Mg₁₇、Mg₂Al₃和TiC相的含量呈递增趋势，网络状分布的微观组织结构变得更加均匀连续。复合涂层与AZ31基体之间形成了良好的冶金结合界面。激光熔覆制备的Al-TiC复合涂层耐腐蚀性能较AZ31基体显著提升。自腐蚀电位由基体的-1.563 V提升至-1.144 V，自腐蚀电流由基体的1.55×10^-4 A减小至2.63×10^-6 A。     

Mo_2C改性C/C-Cu复合材料的组织及载流摩擦磨损性能

采用熔盐法在低密度炭/炭(C/C)坯体内孔表面制备了Mo_2C涂层,然后通过无压熔渗制备了C/C-Cu复合材料,研究了C/C-Cu复合材料的组织结构及载流摩擦磨损性能。结果表明:熔融Cu可自发渗入制备了Mo_2C内涂层的C/C坯体,复合材料中Cu相与C/C坯体形成相互贯穿的连通网络结构,Mo_2C涂层与Cu和热解炭(PyC)间均有良好的界面结合,反应生成Mo_2C过程中的催化石墨化及应力石墨化共同作用使C/C-Cu复合材料中Mo_2C涂层附近PyC的有序度提高。随载荷增大,C/C-Cu复合材料的摩擦系数逐渐降低,体积磨损率增大,而对偶的质量损失逐渐降低;载荷较大时材料磨损表面被摩擦膜覆盖的面积增大,但因粘着磨损摩擦膜的粗糙程度提高。材料磨损过程中还发生了氧化磨损,且载荷增大磨损表面O含量提高。     

硅酸镱环境障涂层抗熔盐腐蚀行为与机制研究

稀土硅酸盐环境障涂层(EBC)是应用于新一代高推重比航空发动机热端部件的重要材料, 但其在高温熔盐环境的腐蚀行为与机制尚不明晰。本工作采用真空等离子喷涂技术(VPS)制备了Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si环境障涂层, 并研究了该涂层体系在900 ℃、Na₂SO₄+25% NaCl(质量分数)熔盐环境中的腐蚀行为与机制。研究发现, 所制备的Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si涂层体系结构致密, 各层之间结合良好; 涂层体系腐蚀240 h, 熔盐组分渗透Yb₂SiO₅涂层, 在Yb₂Si₂O₇中间层发生富集。涂层中Yb₂SiO₅相具有良好的稳定性, Yb₂O₃第二相与熔盐发生反应, 且随腐蚀时间延长, Yb₂O₃含量减少。中间层Yb₂Si₂O₇相与熔盐反应生成磷灰石相NaYb₉Si₆O₂₆和钠硅酸盐, 并产生Cl₂和SO₂等挥发性物质, 从而影响服役寿命。硅黏结层中未发现熔盐渗透现象, 保持完整。该涂层体系具有良好的抗熔盐腐蚀性能。     

脉冲激光喷涂一步合成黑色二氧化钛复合涂层

为实现黑色纳米TiO₂有效负载, 提高实际应用能力, 本研究提出了脉冲激光溅射喷涂的方法。在石英玻璃基底上一步制备了非晶分子筛和金红石型TiO₂纳米晶的黑色复合涂层, 表征了复合涂层表面形貌, 测定了复合涂层粉末的光谱吸收性能、物相结构、化学价态以及光催化性能。研究结果表明: 涂层为2~5 μm球体堆积成的多孔结构, 在整个可见光区具有较强的吸收能力。脉冲激光溅射喷涂过程中, 分子筛高温熔融急冷转变为非晶态结构, TiO₂则由锐钛矿型转变为金红石型; 其中Ti⁴⁺离子部分被还原为Ti³⁺离子, 缩小了禁带宽度。脉冲激光溅射喷涂技术实现了黑色纳米TiO₂快速负载, 且在全光谱和可见光条件下仍表现出良好的光催化能力。     

冷喷涂Al基复合涂层的制备及耐蚀性能研究

铝合金以其轻量化特性及优异的耐腐蚀性能得到广泛应用.冷喷涂技术具有低温高速沉积的特点,是制备铝防腐涂层的有效方法.采用机械混合的方式制备了铝基-陶瓷相混合粉末,并通过冷喷涂在Al1060表面制备了Al5056,Al5056-Al2O3,Al5056-SiC,Al5056-WC 4种涂层.通过 Image-Pro Plu...     

Plasma Spray Forming of Nanostructured Composite Coatings

The nanostructure composite coating is obtained via plasma spraying of Al2O3-13wt pct TiO2 powder.Brittle and hard lamella results from melted nanostructured powder.Ductile nanostructured matrix forms from unmelted nanostructured particles.Through the adjustment of constituent and nanostructure,hardness/strength and tough-ness/ductility are balanced and overall properties of the structure composite are achieved.