等离子喷涂热障涂层组织结构与抗热震性能关系研究

采用大气等离子喷涂工艺制备了NiCoCrAlY粘结底层,选用两种微米ZrO2和一种纳米ZrO2粉末,分别采用APS1和APS2两种工艺制备面层.对三种涂层的金相组织、显微力学性能及热震性能进行了测试,对比性试验结果表明增加喷涂过程中变形粒子之间的结合强度,是提高热障涂层热震性能的途径之一;采用AOS2方法制备的热障涂层结构致密、孔隙率低、涂层硬度和弹性模量较高,具有较长的热震寿命,抗剥落性更好.     

超音速等离子喷涂制备WC-Co涂层的技术经济分析

介绍了应用自行开发的高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)制备WC-12Co涂层的一些性能与技术特点,并与APS和目前应用较多的超音速火焰(HVOF)喷涂方法进行了技术经济对比分析。结果表明HEPJet制备的WC-Co涂层中WC的分解和失碳现象较APS显著改善,而涂层的氧化低于HVOF,使涂层的性能优于APS,与HVOF相当;另一方面由于HEPJet制备WC-Co涂层的沉积效率高,能耗低,综合喷涂成本下降,显示出良好的技术经济特色。     

氧化钽喷涂及涂层熔炼实验

液态铈非常活泼,与很多涂层都发生反应。将钽坩埚表面氧化后熔炼铈已有比较满意的结果,但在石墨坩埚表面喷涂Ta2O5涂层的研究报道却很少。本文总结了石墨坩埚表面等离子及火焰喷涂Ta2O5涂层工艺。在大气中通过热震试验考核了氧化钽涂层相稳定性,在真空感应加热环境下对火焰喷涂氧化钽涂层进行了进一步的热震稳定性考核,采用SEM分析了涂层表面微观形貌,同时采用XRD技术分析了加热前后氧化钽涂层的组成变化,分析表明,火焰喷涂能够制备单一的Ta2O5涂层。石墨坩埚表面Ta2O5涂层熔炼实验表明,液态铈不侵蚀Ta2O5涂层。     

SiO_2对YSZ热障涂层热震性能的影响

低熔点氧化物杂质显著影响热障涂层性能,本文用HVOF喷涂NiCoCrAlY合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,以研究SiO_2含量对YSZ涂层热震性能的影响。用XRD、SEM、EDX分别分析热震失效后涂层断裂面的相组成、微观形貌及杂质分布。结果表明:可忽略相成分变化对热震性能的影响;在一致的涂层微观形貌前提下,涂层热震次数随着SiO_2含量升高而降低,且亚微米到微米级SiO_2杂质是降低YSZ涂层热震次数的主要原因。     

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂制备的CoMoCrSi涂层组织结构和性能

本文采用大气等离子(APS)和超音速火焰(HVOF)两种喷涂工艺制备了高硬度、高结合强度CoMoCrSi耐磨涂层,并进行了性能和成本对比分析。结果表明,通过参数优化后,APS制备的CoMoCrSi涂层硬度86HR15N,464HV300gf,结合强度45MPa;HVOF制备的CoMoCrSi涂层硬度89HR15N,699HV300gf,结合强度69MPa。HVOF制备的CoMoCrSi涂层,组织和各项性能均优于APS。XRD检测显示HVOF涂层为非晶态,APS则为晶态和非晶态,这可能与两种喷涂方式不同冷速有关。非晶态组织的出现,也可印证涂层性能的优异。APS生产效率为HVOF的2倍,每小时喷涂成本为HVOF的80%。两种工艺各有优势,可针对不同应用环境和需求选择合适的工艺。     

等离子喷涂NiCrAlYSi基封严涂层的性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备NiCrAlYSi基封严涂层,涂层采用聚苯酯为造孔剂,氟化物为自润滑相。研究发现,随着聚苯酯的含量增加,涂层孔隙率增加,硬度下降。喷涂参数(喷涂距离,喷涂功率)对涂层的硬度亦有较大影响,随着喷涂参数的改变,喷涂过程中聚苯酯的氧化程度各异,从而影响了涂层中的孔隙率,进而导致涂层硬度的变化。因此,通过调控喷涂参数和聚苯酯含量,可以达到对涂层孔隙率及硬度的控制。1000℃至室温热震试验结果表明:涂层具有良好的抗热冲击性能,且气孔率高的涂层抗热冲击性能更加优异。     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

爆炸喷涂连铸结晶器表面涂层组织和性能北大核心

为探讨连铸结晶器镀层表面局部喷涂技术的可行性,采用爆炸喷涂工艺分别在铜基体和铜基体+镀铬层表面制备NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层,研究了涂镀层的显微结构、结合强度和抗热震性能。结果表明:涂层呈典型的层状组织,结构致密均匀,涂层与铜基体以及涂层与镀层之间结合都非常紧密,未发现界面污染和氧化物夹杂存在;涂层与基体、镀层与基体、涂层与镀层之间的结合强度均接近于70 MPa,喷涂工艺未对镀层和基体之间的结合状态产生不利影响;涂层+铜基体结构的抗热震性能差于涂层+镀层+铜基体结构的抗热震性能,电镀层起到了过渡层和阻隔层的作用,减缓了涂层热震失效的速度,降低了铜基体氧化的倾向。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-35NiCr涂层的组织及性能研究

采用爆炸喷涂技术(D-gun)制备Cr3C2-35NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)对涂层微观结构、成分和相组成进行了分析,此外采用光学显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机、摩擦磨损试验机等设备分别对涂层的孔隙率、硬度、断裂韧度、结合强度、磨损性能和热震性能进行了测试分析。试验结果表明:爆炸喷涂制备的Cr3C2-35NiCr涂层孔隙率为0.52%,显微硬度为HV803,断裂韧度为4.55MPa?m0.5,结合强度大于87.5MPa;涂层磨损性能和热震性能的测试结果表明,Cr3C2-35NiCr涂层室温摩擦系数为0.6,经受750℃下50次热震(水冷试验)无剥落。     

粘结底层对氧化钇稳定的氧化锆涂层抗热震性能的影响

采用大气等离子喷涂设备,在316不锈钢基体上喷涂Metco204NS、KF-231和LF441三种8Y2O3/ZrO2粉体,研究不同底层材料对涂层抗热震性能的影响。结果表明：在无粘结底层的情况下,三种粉体的涂层只经受数次热震,即产生剥落或龟裂;采用铝包镍粉打底,三种涂层的抗热震性有明显改善,而采用NiCoCrAlY粘结底层,各涂层的抗热震性能达到最佳结果,但三种粉体的涂层又有不同的表现：METCO204NS最差,LF441涂层即使经受130次热震,依然完好。     

磁参数法用于评估 NiCr 基合金热喷涂层结合强度的研究

本文提出了一种基于饱和磁滞回线特征参数的热喷涂层与基材结合强度的无损测试方法。 采用 MA-WF-05 型磁滞多参数评估系统, 对在 #45 碳钢基材上制备的系列 NiCr 基合金涂层进行了测试, 同时对上述样品采用拉 伸试验方法测试了结合强度。 并通过多元回归分析方法建立了涂层结合强度的预测方程。 结果表明预测值与拉伸 试验测试值的平均偏差为 3.25%, 该方法有望推广应用于其他热喷涂层样品。     

超音速等离子喷涂纳米防污陶瓷涂层研究

以NiCr合金为底层,含防污成分的纳米Al_2O_3-13%TiO_2为面层,采用超音速等离子喷涂方法制备纳米防污陶瓷涂层。研究了不同工艺对涂层截面形貌、孔隙率、显微硬度及结合强度的影响,探讨了涂层的防污性能,获得了较优的喷涂工艺参数:Ar流量3.6～3.8 m~3/h,H_2流量0.4 m~3/h,电流400～420A,电压150V,喷距100mm,送粉量30g/min。采用较优超音速等离子喷涂工艺制备的纳米防污陶瓷涂层孔隙率可达0.8%,HV_(0.3)≥987,结合强度≥35.15 MPa,并且抗海生物附着性能优良。     

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。     

不同显微结构Yb2Si2O7环境障涂层的抗热震性能研究

采用低压等离子喷涂工艺(LPPS)在SiCf/SiC复合材料表面依次制备了Si底层、Mullite中间层和Yb2Si2O7面层的环境障涂层.通过不同的喷涂参数分别制备出层状结构和层柱混合结构的Yb2Si2O7面层,并考察面层结构对环境障涂层抗热震性能的影响.结果表明,所制备的两种面层涂层均具有孔隙率低、界面结合紧密的特...     

热喷涂铜铝聚苯酯封严涂层制备和性能研究

本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料,添加粘结剂,采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀,聚苯酯和孔隙占比45.3%,涂层硬度为56.3 HR15Y、结合强度≥6.9MPa、650℃下抗热震性能良好,涂层在96小时室温中性盐雾试验外观评级达到4级,可满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。     

高温热震对具有SiC涂层的C/C复合材料压缩性能的影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备SiC涂层,对SiC涂层C/C复合材料试样进行热震实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析等研究涂层的形貌和结构,采用压缩性能试验研究热震次数及热震温度对SiC涂层C/C复合材料试样压缩性能的影响。结果表明:试样的抗压强度在197.9~237.0 MPa之间,平均抗压强度为210.4 MPa。在1 100℃下进行热震实验,抗压强度随热震次数增加呈近似线性降低趋势;当热震次数一定时(15次循环热震),在900~1 500℃温度范围内,抗压强度随热震温度升高逐渐降低。热震温度为1 500℃时,热震后试样的抗压强度略有升高,主要与热震过程中氧化形成的SiO2玻璃的高温自愈合作用有关。     

大型船舶柴油机气缸套再制造中涂层设计及性能研究

针对大型船舶柴油机气缸套内壁的失效机理,本文设计及制备了3Cr13高速电弧喷涂层、NiCr-Cr3C2及NiWC25亚音速火焰喷涂层。分析了不同涂层的性能,重点探讨了涂层磨损机理。研究表明:3Cr13涂层相对另两种涂层组织致密,结合强度及显微硬度高、抗热震性能及耐磨性优异,能达到气缸套内孔尺寸修复与强化的双重作用,可望广泛应用于大型船舶柴油机气缸套的再制造中。     

冷喷涂陶瓷金属化沉积机理研究进展

陶瓷与金属由于在热膨胀系数上的差异,导致在热加工后结合强度较差。冷喷涂是一种新型绿色环保的表面涂层和增材制造技术,其优点是结合强度较高,对基体热影响小,残余应力为压应力,能够直接在陶瓷表面制备结合力较高的金属涂层,是一种潜在的陶瓷金属化技术。本文综述了国内外冷喷涂陶瓷金属化技术的研究进展和技术现状,着重介绍了冷喷涂陶瓷金属化涂层的组织结构特点和工艺优化方案,分析了金属陶瓷界面的两种结合现象和结合机理,并展望了冷喷涂陶瓷金属化技术的应用设想。     

大气和真空等离子喷涂钨涂层比较研究

应用大气和真空等离子喷涂技术制备钨涂层,对涂层形貌、氧含量、热导率、结合强度以及抗热冲击性能进行比较研究。研究结果表明,大气喷涂W涂层存在明显的氧化现象,而真空喷涂W涂层几乎没有发生氧化。与大气喷涂W涂层相比,真空喷涂W涂层具有更为致密的显微结构和较少的氧化物杂质,从而具有较高的热导率,与基体的结合也更加良好。通过高能电子束辐照实验,对涂层的抗热冲击性能进行考察,结果表明真空等离子喷涂W涂层具有较好的抗热冲击性能。