激光重熔对电弧喷涂Ni-5Al涂层结合强度的影响

文中采用双丝电弧喷涂分别对6061-T6铝合金和Q235钢喷涂Ni-5Al涂层,采用不同的激光重熔工艺对Ni-5Al涂层表面进行处理.结果表明,对于6061-T6铝合金电弧喷涂Ni-5Al涂层表面激光重熔处理,涂层与基材的结合强度没有得到明显提高,而对于Q235钢电弧喷涂Ni-5Al涂层表面激光重熔处理,涂层与基材的结合强度得到明显提高,最高提高48.5％.     

超音速火焰喷涂碳钢表面制备Ni9Al/WC-Co复合涂层组织与性能研究

采用高速电弧喷涂工艺在20钢样品表面制备了Ni9Al涂层,以其作为超音速火焰喷涂WC-Co涂层的中间层.采用光学显微镜分析、场发射扫描电镜分析以及性能测试方法,研究Ni9Al中间层对涂WC-Co涂层组织结构及性能的影响.结果表明:Ni9Al中间层能提高WC-Co涂层与基体的结合强度;Ni9Al/WC-Co复合涂层试样的热震试验结果表明,Ni9Al中间层显著改善了涂层抗热震性能.     

镀膜Al箔钎料对AlN陶瓷的钎焊

为了实现Al钎料对Al N的直接钎焊,提出了一种可以在熔化后自行去除表面Al_2O_3膜的镀膜Al箔钎料,以及提高Al钎焊Al N接头强度的升温钎焊方法,研究了表面气相沉积Ni/Al双层薄膜对Al箔表面Al_2O_3氧化膜的自去除作用,以及钎焊温度对接头强度提高的作用。结果表明,由于被Ni/Al双层薄膜掩埋,原Al箔表面的Al_2O_3氧化膜在钎料加热及熔化的过程中被破碎并卷入到含1%Ni(原子分数)的Al液中,实现了Al对Al N的无界面反应过渡层直接钎焊。采用升高钎焊温度的方法,可显著提高接头的强度。680℃钎焊时,由于Al液不润湿Al N,接头的断裂发生在Al钎缝与Al N的界面,剪切强度为79 MPa;随着钎焊温度的提高和润湿性的改善,Al/Al N的界面强度得到显著提高,接头的断裂逐步由界面转移至钎缝金属中,接头强度也相应逐步提高,并在840℃后达到最高值(146 MPa)。     

AZ91合金的喷涂防护与性能研究

在AZ91合金基体上制备了纯Al_2O_3涂层和Al_2O_3-13wt.%TiO_2(简称AT13)复合涂层,研究了两种涂层的显微形貌、涂层厚度、物相组成、显微硬度和结合强度,并分析了等离子喷涂的作用机理。结果表明,Al_2O_3涂层和AT13涂层中的陶瓷涂层、中间Ni/Al粘结层和AZ91合金基材之间实现了机械冶金结合;Al_2O_3涂层主要由亚稳态的γ-Al_2O_3和少量的稳态α-Al_2O_3组成;AT13涂层的主要物相为Al_2O_3、TiO_2和Al_2TiO_5;无论是Al_2O_3+Ni/Al喷涂涂层还是AT13+Ni/Al喷涂涂层,其工作涂层和粘结层的显微硬度都要明显高于汽车发动机用AZ91合金基材;Al_2O_3+Ni/Al涂层的结合强度为15.49 MPa,而AT13+Ni/Al涂层的结合强度为20.46 MPa,且前者的断口特征为粘结层破断,而后者的断口特征为涂层层间破断。     

Cr12MoV钢表面喷涂陶瓷涂层组织与性能研究

在Cr 12MoV模具钢磨损表面等离子喷涂NiO2、Al2O3+40％TiO2和Ni/Al2O3三种不同陶瓷涂层,采用KYKY-2800B电镜(SEM)等仪器,分析了涂层组织特征、表面粗糙度、结合强度和摩擦学特性等.结果表明:三种涂层与基体表面间的结合均以机械结合为主,结合强度均高于基材本身强度;涂层组织孔隙率均在6％以下;涂层表面粗糙度均大于6.0 μm,不能直接用于有表面粗糙度要求的零件修复;涂层表面硬度高于基材硬度;三种涂层的摩擦性能差异较大,但均优于基材本身的摩擦性能.     

铝合金表面电弧喷涂Ag基涂层及其低温钎焊行为

在波导器件中,铝合金壳体较差的润湿性制约了其与微带电路板之间大面积、可靠低温钎焊连接. 通过电弧喷涂技术在5A06铝合金表面制备了厚度约为80 μm的Ag-15%Ni(质量分数)单一涂层和Ni-5%Al/Ag-15%Ni(质量分数)复合涂层,以提升Sn-Pb钎料在其表面的润湿性. 对比研究了两种涂层的显微结构、涂层界面结合性能、低温钎焊行为及钎焊接头剪切失效机制. 结果表明,涂层与铝合金基板间形成了良好的界面结合,并且两种涂层均具有较好的低温焊接性. 其中,Ag-15%Ni单一涂层与铝合金基板的结合强度为40 MPa,喷涂后铝合金基板与T2紫铜形成的钎焊接头抗剪强度为26 MPa. 相较而言,Ni-5%Al /Ag-15%Ni复合涂层展现出更佳的涂层结合强度(42 MPa)和钎焊接头抗剪强度(31 MPa).     

Al-Ni复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究

目的 研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果 涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm²·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm²·a)...     

结晶器CrZrCu板表面等离子喷涂NiAl涂层的结合机理、组织与性能

采用等离子喷涂方法在结晶器Cu Cr Zr合金表面制备了Ni Al打底层。用正交试验法研究了工艺参数对涂层结合强度的影响;利用SEM、EDS和XRD等分析测试手段研究了涂层的结合机理及组织结构。结果表明,在选定的工艺参数范围内,工艺因素对结合强度影响的主次关系为:功率送粉速率喷涂距离主气流量,最优工艺参数为喷涂距离120 mm、主气流量54.1 L·min-1、送粉速率30 g·min-1、功率20 k W,结合强度达48.99 MPa。喷涂时,Ni-Al间发生放热反应,在涂层中形成Al4Ni3、Al3Ni2和Al Ni3等金属间化合物。在界面处主要为Al,局部区域存在"微冶金结合",在"微冶金结合"区Al与基体中的Cu相互作用,生成Cu3Al2、Cu Al2和Cu Al等相。     

Ni基自熔合金涂层与钢基材的界面形态及其作用

对采用氧 -乙炔火焰喷焊、等离子喷涂后氧 -乙炔火焰重熔与等离子喷涂后炉内重熔三种工艺制备的WC增强Ni基自熔合金涂层与 38CrMoAl钢基材的结合界面形态的研究表明 ,在涂层熔化过程中 ,涂层与基材之间发生成分的互扩散 ,以基材中的元素Fe向熔融涂层中的扩散为主 ,其扩散程度对涂层与基材能否形成良好的冶金结合具有决定性的影响。当结合界面处的基材表层温度足够高时 ,基材中的元素Fe向涂层中的扩散量较大 ,扩散距离较长 ,在界面处就能够形成致密完整的Fe -Ni单相固溶体组织白亮层 ,使涂层与基材获得很高的结合强度     

高体积分数SiC_p/Al电子封装复合材料的钎焊综述（英文）

高体积分数SiC_p/Al复合材料作为电子封装材料使用日益流行,其钎焊具有重要的实际意义。近来,一些新钎料合金和工艺被开发用于高体积分数SiC_p/Al复合材料的钎焊。本文回顾了SiC_p/Al复合材料的物理力学性能和制备工艺,综述了应用于高体积分数SiC_p/Al复合材料的合金钎料、钎焊工艺及其接头微结构与性能,旨在进一步理解它们之间的关联性,以优化接头性能与可靠性。往Al-Si合金中添加Cu、Mg、Ni等合金元素有助于提高钎料合金和钎焊接头的使用性能,如可优化钎料合金的应用温度、接头界面结合和焊缝强度。而表面金属化和超声波振动两种钎焊辅助工艺可通过避免或去除复合材料表面的Al_2O_3和SiO_2氧化膜来改善合金钎料的钎焊性。最后指出,需要进一步加强对合金钎料的优化设计、表面金属化工艺以及焊料/涂层/基材体系之间的润湿性和界面行为的研究。     

感应钎涂中涂层与基体的热耦合效应

目的 研究钎涂中涂层感应热和基体感应热对基体温度场的耦合效应.方法 建立二维有限元模型,研究涂层制备全周期热载荷作用下涂层与基体的温度场变化规律,揭示涂层与基体感应热对基体热影响的耦合作用机制.以钛合金表面感应重熔钛基合金涂层为例,研究涂层和基体感应热耦合作用对基体的热影响,同时,对比研究涂层和基体感应热单独作用对基体...     

Growth mechanism of polycrystalline Ir coating by double glow plasma technology

Pure Ir coating was produced by double glow plasma technology.Growth mechanism of the Ir coating was investigated.The Ir coating was composed of irregular compacted columnar grains with lots of nanovoids appeared on the interface between the coating and the substrate.The Ir coating was polycrystalline with a preferred (220) orientation due to the initial nuclei with preferred growth on the surface of the substrate.The formation mechanism of the Ir coating depended on kinetic adsorption and diffusion process with nucleation,coalescence and thickness growth.At the beginning of the deposition process,the growth mode of the coating was mainly controlled by the nucleation rate.Due to the low substrate temperature resulting in low mobility of the deposited atoms,some micropores and nanoviods were present at the interface.With the deposition process,the substrate temperature was increased and then kept steady.The growth of the coating was governed by the growth rate.The high substrate temperature supported enough energy to surface mobility of adatoms.     

温度场对电弧喷涂热应力的影响

基于热力学热传导原理和材料力学力和力矩的平衡原理,提出了考虑温度场的电弧快速成形涂层和基体热应力分析方法,能计算涂层成形后,由于自身温度降低以及向基体热传导产生温度场变化引起涂层和基体的热应力.借助广义热传导方程并赋予给定初始和边界条件,推导了基体厚度方向各位置温度分布函数,将推导的温度分布函数结合温度应变方程、力和力矩平衡方程推导了涂层和基体由于温度场变化产生的热应力理论计算方法.结果表明,热应力理论计算方法较好反映喷涂成形后涂层和基体间热应力分布规律,能较好控制涂层的质量,实现厚成形.     

热障陶瓷涂层材料对柴油机活塞的影响

目的研究不同陶瓷材料对活塞温度和热应力的影响。方法以氧化镁-部分稳定氧化锆陶瓷(Mg-PSZ)和氧化钇-部分稳定氧化锆陶瓷(Y-PSZ)两种材料为研究对象,在硅铝合金活塞顶部分别喷涂Mg-PSZ和Y-PSZ等离子体,分析讨论了两种不同涂层材料对活塞温度场和热应力场的影响,对比分析了有无陶瓷涂层活塞温度场和热应力场的变化。结果和无涂层活塞相比,Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞的表面温度明显升高,其表面最高温度分别升高了50.49%和34.81%,但是对应的基体最高温度却分别下降了28.49%和17.34%。同时还发现,Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞具有相同的温度和热应力分布,并且其活塞基体和无涂层活塞也具有相同的温度和热应力分布。结论 Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞都会导致活塞表面温度升高,应力增大,但是Y-PSZ对基体温度影响更大,Mg-PSZ对热应力影响更大。     

聚酰亚胺复合材料等离子喷涂温度场数值模拟

利用等离子喷涂方法在聚酰亚胺基复合材料表面喷涂金属防护层,涂层材料分别采用Al、Cu、Zn和Ni.通过ANSYS软件进行了温度场数值模拟.研究包括采用不同涂层材料,基体温度在喷涂时(0～1 000s)随时间的变化、喷涂结束与结束1 000s时刻基体及涂层的温度分布.结果表明,Al和Zn涂层在喷涂过程中及喷涂结束后不会对耐热性差的树脂成分造成烧蚀,而Cu和Ni则会烧蚀基体.试验结果证实了数值模拟的预测.     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

基体预热温度对涂层表面形貌及残余应力影响的数值模拟

目的为了更好地研究分析不同的基体预热温度对所制备涂层质量的影响。方法采用求解热传导和能量方程,运用有限体积FVM法、流体体积跟踪法VOF追踪熔滴自由表面,建立熔滴撞击基体的三维几何模型,模拟了层片形成过程,分析不同基体预热温度对层片表面形貌的影响以及熔滴内部液滴形态变化的过程,在上述基础上,继续模拟第2个熔滴撞击在已凝固层片,从而形成涂层,进一步分析了不同基体预热温度对涂层表面形貌和残余应力的影响规律。结果随着基体预热温度的提高,沉积物与基体之间的温度梯度减少,有利于熔滴的铺展,铺展时间变长,气体的排放更顺畅,层片中的孔隙率降低,且层片铺展厚度随温度的提高而逐渐降低,而铺展半径逐渐增大,沉积物形貌更接近圆盘状。随着基体预热温度的提高,最终涂层形貌都是边缘厚、中间薄,但涂层中央的致密程度不断提高,且组织中的孔隙量越来越低。结论基体预热温度需处在一个范围,涂层的残余应力才会有一个最优值,使得涂层与基体有比较好的结合强度。     

铌表面MoSi2高温涂层的形貌和结构研究

用料浆熔烧法在铌基体表面制备了。MoSi2高温抗氧化涂层。利用SEM，EDS，XRD等仪器分析研究了涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明：涂层与基体之间达到了冶金结合，通过扩散形成了过渡层，涂层的复合结构有利于提高抗氧化性能，用料浆熔烧法在铌基体表面制备MoSi2涂层是可行的。在氧化环境下，MoSi2涂层能在表面自生成一层SiO2玻璃层，阻止氧的进一步扩散。经2h以上高温氧化后，Si的扩散使涂层主体中形成多孔疏松组织。涂层元素与基体发生互扩散，在界面处形成大量集中孔洞并横向贯穿，使涂层从其主体与过渡层接触的界面处发生横向内部断裂，导致涂层失效。     

Measuring Substrate Temperature Variation During Application of Plasma-Sprayed Zirconia Coatings

Substrate temperature variation was measured during plasma spraying of ZrO₂ 7% Y₂O₃ powder using fast-response thermocouples embedded in the stainless steel surface. Coatings were deposited with both stationary and moving torches. The substrate was either kept at room temperature at the start of coating deposition or pre-heated to 270-300 °C. Peak temperature during spraying reached 450 °C for a surface initially at room temperature, and 680 °C for a surface preheated to 300 °C before coating deposition. Preheating the substrate reduced coating porosity by approximately 40%. The porosity at the center of the deposit was significantly lower than that at its periphery since particle temperature and velocity were lower at the edges of the plasma plume than along its axis. When a coating was applied with a moving torch the substrate temperature did not increase above 450 °C, at which temperature heat losses to the ambient equalled the heat supplied by the plasma plume and particles. Coating porosity decreased with distance from the substrate. As sequential layers of coating are applied surface temperature increases and roughness decreases. Both of these factors suppress break-up of particles landing on the substrate and thereby reduce coating porosity.     

钢基表面热喷镍冷却过程中热力耦合场的三维有限元分析

以某钢基表面热喷镍工艺为例,对凝固冷却过程进行了简化和合理假设,基于ANSYS平台,建立了热力耦合场的三维有限元模型并进行了求解,获得了应力场和温度场分布规律,分析了涂层上某些关键点的温度和应力随时间变化的情况,讨论了涂层厚度对涂层/基体界面应力的影响.结果表明,凝固冷却时,涂层温度场沿中心向外边缘逐渐降低,随时间延长呈下降趋势;基体温度场随时间的变化呈先增加后降低趋势;涂层主要承受残余压应力,随涂层厚度增加,残余应力呈增大趋势.