Ni基自熔合金涂层与钢基材的界面形态及基作用

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，扩散距离较大，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。     

不同制备工艺对镍基合金涂层耐热疲劳性能的影响

采用氧-乙炔火焰重熔、中频感应重熔和等离子堆焊工艺在45钢基体上制备了3种镍基合金涂层,使用热循环法研究了Ni基合金涂层的耐热疲劳性能,并分析了其裂纹的形成及扩展机理。结果表明:热疲劳失效后在镍基合金涂层表面均形成了氧化层,氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层制备过程中残留的气孔能够促进裂纹的萌生和发展,等离子堆焊涂层的热疲劳抗力要优于氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层,其裂纹的形成主要源于氧化层破溃和位错运动共同作用的结果。     

火焰重熔高硬度镍基自熔性合金组织及性能研究

研究了火焰重熔火焰加热温度对镍基自熔性合金涂层显微组织的影响,测定并分析了基材至涂层的显微硬度分布.研究结果表明,氧-乙炔焰中性焰下火焰重熔涂层与基体形成了良好的冶金结合,且平均硬度达到830 HV,与基材相比提高了1.5倍.     

热喷涂工艺对Ni-Cr-Mo合金涂层元素扩散及耐蚀性能的影响

采用氧-乙炔火焰喷焊和等离子喷焊两种热喷涂工艺研究了不同工艺条件下喷焊层在80%硫酸、10%盐酸和饱和氯化铁溶液中耐腐蚀性能,并结合扫描电镜及能谱分析技术,对喷焊层与基体界面元素扩散进行了分析。结果表明:等离子喷焊层表面孔隙率低,表面缺陷少,涂层的致密性好,元素分布均匀,且Ni-Cr-Mo自熔性耐蚀合金涂层中主要元素Ni、Cr和Mo易于向基体内扩散。等离子喷焊涂层在还原性腐蚀介质和氧化性腐蚀介质中的耐蚀性能均优于氧-乙炔火焰喷焊涂层。     

高铝青铜S-APS涂层感应重熔过程中元素的扩散

运用超音速等离子喷涂(S-APS)技术在45号钢基体表面制备多元铝青铜合金粉体涂层,为了改善结合性能,对涂层进行感应重熔处理。用XRD、SEM、EPMA分析Fe、Co、Ni、Mn等4种元素在感应重熔过程中的扩散行为。结果表明,基体中Fe在涂层中扩散距离很短;Co易固溶于Fe由涂层向基体扩散;Ni伴随Cu自涂层向基体转移;Mn向结合带处的扩散缓慢。Fe、Co以Fe3Co7等形式富集于灰色相中;Ni以NiCu、AlNi形式富集于灰色相中,Ni替代Cu形成AlNi2Mn,使Ni整体分布均匀;Mn以AlNi2Mn形式均布于涂层中。     

激光重熔对Ni-WC涂层组织与开裂的影响

利用火焰喷涂的方法在45钢基体上制备了Ni-WC涂层,并对涂层进行激光重熔处理。通过扫描电镜、能谱仪、XRD分析了其界面结合界面组织的生长形态、元素及残余应力分布特性。结果表明,经激光重熔后,涂层变得致密,且涂层与基体发生相互扩散;激光重熔后WC颗粒部分烧损,获得了WC颗粒均匀分布的涂层,实现了涂层与基体界面良好的冶金结合;火焰喷涂制备的涂层为拉应力,会导致微裂纹扩展,而激光重熔处理后的涂层则表现为压应力,使涂层表面裂纹产生闭合效应。     

Ni基WC复合喷涂层的超塑性扩散焊接及耐磨性

研究了在５ＣｒＭｎＭｏ钢基材上用氧－乙炔火焰喷涂Ｎｉ基ＷＣ复合涂层的超塑性以及ＷＣ含量对超塑性扩散焊接涂层耐磨性能的影响。结果表明,通过超塑变形使得喷涂孔洞大量焊合,同时涂层与基材产生冶金结合。超塑性扩散焊接涂层具有优异的耐磨性能。     

氧-乙炔火焰粉末喷焊和喷涂新工艺及应用

氧-乙炔火焰粉末喷焊氧-乙炔火焰粉末喷焊,是利用氧-乙炔火焰喷焊炬将各种自熔合金粉末喷涂到工件的表面,在基材不熔化的情况下合金粉末熔化润滑基材,并与基材相互熔解和扩散,形成一层牢固的呈焊合状态的表面层,使工件表面具有耐磨、耐热及抗氧化等特殊性能。     

火焰喷熔Ni60合金涂层耐磨粒磨损性能的研究

利用氧-乙炔焰喷涂后重熔Ni60涂层，通过磨粒磨损试验，在相同的试验条件下，比较了N80钢和Ni60火焰喷涂后重熔涂层的耐磨粒磨损性能。利用扫描电镜分析涂层的组织结构，利用X射线衍射仪分析涂层中的硬质相。磨损试验结果表明，喷涂后重熔的Ni60涂层的耐磨性优于N80钢的耐磨性。     

热输入对感应重熔Ni60合金涂层组织与性能的影响

采用氧乙炔火焰喷涂技术在45圆柱钢基体上制备Ni60合金涂层,然后在不同的加热功率条件下对涂层进行中频感应重熔处理。通过扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和磨损实验机等研究了热输入对重熔涂层的组织结构、元素分布、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明:当加热功率为21 kW时,涂层与基体在界面处为机械结合,涂层孔隙多、组织疏松;随着加热功率增大至28 kW,涂层和基体间形成冶金结合,组织致密、均匀,界面处部分元素扩散迁移后呈梯度分布形式;加热功率继续增大至35 kW时,界面处形成的冶金白亮带变宽,但涂层表面出现合金流淌现象、表面凹凸不平。热输入变化对重熔涂层截面显微硬度及表面耐磨性产生了明显的影响。加热功率为28 kW的重熔涂层的显微硬度、耐磨性最好。     

TD处理制备VC涂层-基体元素扩散与界面特征

采用热扩散(TD)处理法在冷作模具Cr12MoV表面通过热辐射扩散处理制备了VC涂层,通过扫描电镜、能谱仪和XRD等手段对涂层表面组织结构进行了分析,对结合界面化学元素线能谱进行了分析,并对相互扩散后的冶金结合机理进行了讨论。结果表明,VC涂层是由C和V原子组成,其孔度组织面积百分比为5.71%,晶粒平均直径0.42μm;VC涂层结合界面处化学元素发生了相互扩散,促进冶金结合的形成,其结合强度为47.1 N;热辐射元素扩散过程为涂层中V和C原子向界面和近界面基体扩散,Cr原子主要来自于基体中Cr向涂层中扩散,Si和Mo原子含量没有明显的扩散现象,Fe原子从基体中高含量降低到涂层中低含量,Fe原子热扩散过程被抑制。     

等离子喷涂制备ZrB2/SiC/Ta2O5涂层抗烧蚀性能研究

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,通过等离子喷涂法在C/C表面制备了SiC/Al₂O₃内层和ZrB₂/SiC/Ta₂O₅外层的双层涂层,通过XRD,SEM和EDS分析了涂层烧蚀前后的物相组成、微观结构和成分分布。烧蚀前涂层表面没有裂纹并且内层与基体、内层与外层之间结合良好。元素Zr、Si、Ta在涂层表面的分布相近,涂层表面成分分布均匀性良好。通过氧乙炔火焰在1800 ℃下对涂层的抗烧蚀性能进行考核。烧蚀过程中形成的镶嵌结构有利于阻挡氧气的渗入,Ta-Si-O玻璃层的形成封填了涂层孔隙,对基体有良好的保护效果,涂层表现出了较好的抗烧蚀性能。     

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。     

热喷涂方法对Al_2O_3涂层层状结构的影响

热喷涂层由扁平粒子组成，呈层状结构。气孔不可避免地存在于涂层中，而这些气孔包括通常所指的微米级气孔以及亚微米级的气孔。亚微米级气孔由扁平粒子间的未结合界面和扁平陶瓷粒子内所产生的显微裂纹构成。业已开发成功陶瓷涂层的电镀技术，并利用电镀的钢在涂层断面上的分布，揭示热喷涂Al2O3涂层的的真实气孔结构的方法。该方法的最重要之处在于直观地揭示热喷涂层的扁平陶瓷粒子间的未结合界面。本论文将电镀技术应用于传统的等离子、低气压等离子以及爆炸喷涂法喷制的Al2O3涂层，用扁平粒子间平均结合率和扁平粒子的平均厚度为结构参数定量地评价涂层结构。考察热喷涂方法对扁平粒子间结合的影响。     

等离子喷涂ZrC涂层耐烧蚀性能与机理研究

采用等离子喷涂工艺在C/SiC基体材料表面制备了较为致密的W粘结层和ZrC耐烧蚀涂层,利用氧乙炔火焰测试其抗烧蚀性能。结果表明:涂层具有良好的抗烧蚀性能。经烧蚀距离30 mm的氧乙炔烧蚀300 s后,涂层的质量烧蚀率为1.7×10~(-3)g·s~(-1),仅为无涂层试样的68%;线烧蚀率为4.0×10~(-4)mm·s~(-1),仅为无涂层试样的30%。随着烧蚀距离的减小,涂层的质量烧蚀率不断增大,线烧蚀率不断减小。试样表面温度梯度导致涂层存在3种典型烧蚀形貌,中心致密区,过渡区以及边缘疏松区。温度较高的中心区氧化产物为WO_3,其发生熔融并填充涂层内部孔隙和裂纹,形成致密层,且与ZrO_2所产生的协同效应有效降低了机械剥蚀几率,烧蚀以热化学烧蚀为主;温度较低的边缘区烧蚀产物未发生熔融且呈现疏松状,烧蚀主要表现为热化学烧蚀和机械剥蚀。     

Fe-Ni-B屏蔽涂层相组成及残余应力分布研究

采用大气等离子喷涂技术在321不锈钥表面制备了Fe70Ni27B3屏蔽涂层和Fe64Ni20B16/Ni-al梯度涂层.对两种涂层进行分层研磨后,分别采用机械抛光和电抛光处理,测试了涂层表面及内部不同厚度处的相组成和宏观残余应力.结果表明:涂层中具有中子屏蔽功能的含硼相在Fe70Ni27B3涂层中主要为Fe2B相,含有少量的Fe7B相;在Fe64Ni20816/Ni-Al梯度涂层中主要为FeB相,有少量的Fe2B相和Fe7B相.两种涂层表面的残余应力均为拉应力,沿涂层向内部的拉应力逐渐减小,至涂层/基体界面附近时转化为压应力.两种残余应力大小均不超过50 MPa,而梯度涂层由于减小了界面热失配程度以及降低了硬质铁硼相浓度,其残余应力大小在涂层厚度方向上均小于Fe70Ni27B3涂层.     

等离子喷涂铝电解可湿润TiB2阴极涂层研究进展

铝电解工业越来越多的采用石墨阴极,石墨阴极具有良好的导电性能,但石墨不被铝液湿润且和铝液形成Al4 C3,导致铝电解槽运行寿命短.可湿润TiB2涂层阴极因节能和延长槽寿命能够给铝电解工业带来显著效益.等离子喷涂是一种高效、灵活的沉积涂层的方法 ,能够在形状复杂或大表面积的基体上沉积金属间化合物、陶瓷或复合材料,涂层厚度可从数微米到数毫米.等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极是可行有效的方法 ,本文评述了等离子喷涂制备可湿润TiB2阴极涂层的研究进展,简述了等离子喷涂工艺受到的影响因素(包括粉末性质、基体表面形貌和焰流性质)和涂层与基体材料结合的机制(包括机械结合、冶金结合和物理结合),分析和讨论了TiB2粉末制备、基体预处理、等离子喷涂工艺参数、涂层显微结构和性能等.最后,指出了等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极工艺将来研究需要解决的几个关键问题.     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

热障涂层隔热性能测试方法分析

分别利用4种不同的隔热性能测试方法,对氧乙炔火焰喷涂工艺制备的ZrO2陶瓷热障涂层的隔热性能进行了测试,通过红外测温仪和热电偶连接温度记录仪两种不同方式,测试试样金属基体温度,获得4组不同涂层厚度试样金属基体的温度变化曲线,并结合陶瓷涂层的服役工况对测试结果进行了分析,结果表明,测试方法不同,隔热性能测试所得数据也有所差异,但这4种测试方法均可不同程度的反映热障涂层的隔热效果及变化趋势,在接近实际服役工况条件下,可定性评估涂层隔热性能。