聚变装置钨涂层面对等离子体材料的性能

对铜基体上真空等离子体喷涂1 mm的钨涂层进行了分析研究,主要包括微观结构、热力学属性以及成分分析.结果显示,钨涂层气孔率仅为7.6%,室温热导率达到79.7 W/(m·K),W/Cu结构界面结合强度高达45 MPa,这些结果对钨作为聚变装置面对等离子体材料的应用是令人鼓舞的.涂层材料的出气性能也是面对等离子材料的一个重要指标,钨涂层出气气体种类主要是氢气和水蒸气.而且在300℃经过4 h高温烘烤后出气率大幅度降低,更长时间的烘烤则对出气率影响不是太明显.因此可以看出钨涂层作为聚变装置面对等离子体材料的应用是可行的.     

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。     

喷涂功率对真空等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

本文采用真空等离子喷涂设备，在不偷呐涂功率下制备了羟基磷灰石涂层，研究了热喷涂功率对羟基磷灰石涂层材料学特征的影响。实验中，使用Ｘ射线衍射仪，测定了涂层的相组成。使用扫描电子电镜，观察了羟基磷灰石涂层的表面形貌。研究结果表明，热喷涂功率对羟基磷灰石涂层的结构有着重大的影响。一方面，随着热喷涂功率的提高，涂层的非晶化加剧，涂层中非晶态的羟基磷灰石含量不断增大。另一方面，随着热喷涂功率的提高，羟基磷灰     

等离子体喷涂氧化钛涂层的生物活性研究

以纳米TiO₂粉末为喷涂原料, 采用大气等离子体喷涂技术在医用钛合金上制备氧化钛涂层. 利用酸和碱溶液对氧化钛涂层表面进行生物活化处理, 体外模拟体液浸泡实验考察涂层的生物活性. 采用XRD、SEM、FTIR、EDS等测试技术对改性前后氧化钛涂层的生物活性进行表征. 结果表明: 氧化钛涂层和钛合金基体的结合强度较高, 其值高达40MPa, 涂层的耐模拟体液腐蚀性优于钛合金. 酸和碱溶液表面改性后的氧化钛涂层经模拟体液浸泡可在其表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石(类骨磷灰石), 显示良好的生物活性.     

钨涂层面对等离子体材料出气性能的研究

钨由于高熔点、低溅射率等优点而被广泛的认为是最有希望的核聚变装置面对等离子体材料.然而考虑到等离子体约束和边界气体再循环,钨涂层面对等离子体材料在真空中的出气性能的研究是十分重要的.研究结果显示钨涂层主要出气种类为H2,H2O,O2,CO/N2和CO2.在300℃、经过4小时的烘烤,涂层出气率有明显的降低,特别是H2O和CO/N2;继续烘烤对涂层出气率改善效果不显著,因此真空等离子体喷涂钨涂层在用作面对等离子体材料时,仍需要烘烤、放电清洗等壁处理手段.     

高温热处理对等离子体喷涂的纳米氧化锆热障涂层的影响

热障涂层已广泛用于燃气发动机燃烧室等高温零部件上。纳米热障涂层韧性改善,厚度可以增加,能够提高零部件使用温度和使用寿命。首先利用低压等离子体在镍基体上喷涂制备NiCoCrAlYTa金属中间结合层和大气等离子体喷涂制备Y_2O_3部分稳定的ZrO_2纳米陶瓷面层,然后将纳米氧化锆热障涂层样品在大气中于1050～1250℃温度范围内煅烧处理2～20h。通过扫描电镜和X射线衍射仪分析纳米氧化锆热障涂层高温煅烧前后的组织结构变化和相组成变化,并与常规微米氧化锆热障涂层进行比较。研究结果表明:经高温煅烧后,纳米氧化锆热障涂层中晶粒大小和在陶瓷面层/金属中间结合层界面上形成的TGO的厚度随煅烧温度升高和时间的延长而增大;纳米热障涂层中TGO的增长速度比常规微米热障涂层快;纳米热障涂层经高温煅烧空气中冷却后,主要由四方相组成;与常规微米热障涂层的相组成比较,纳米氧化锆热障涂层中的四方相为低稳定剂四方相。     

等离子喷涂CoCrW涂层微动磨损特性的研究

对等离子喷涂CoCrW涂的微动磨损特性进行了研究,结果表明,等离子喷涂CoCrW涂层的微动磨损可分为开始,过渡和稳定三个阶段,开始阶段以粘着磨损为主,过渡阶段以氧化磨损为主,稳定阶段以疲劳磨损为主,等离子涂CoCrW涂层具有合适的硬度和良好的韧性,从而具有比较好的耐策动磨损性能。     

大气等离子喷涂制备低氧含量厚钨涂层

采用等离子球化技术对不规则钨粉进行球化,以还原后的球形钨粉为原料于CuCrZr合金基体上在氮气保护下,用大气等离子喷涂制备聚变堆用厚钨梯度涂层。利用X射线衍射(XRD)对钨粉和涂层进行物相分析,采用扫描电镜(SEM)对钨粉和涂层微观形貌进行观察,使用O/N测量仪、激光热导仪和拉伸试验机分别对涂层氧含量、热导率和结合强度进行测量,用X射线光电子能谱(XPS)对钨涂层中钨元素的价态进行分析。结果表明:在氮气保护下,采用大气等离子喷涂成功制备了以Cu-Mo/Mo-W为过渡的约2mm厚钨涂层,其结合强度为15.2MPa。相对真空热处理而言,H2还原热处理能显著降低等离子球化钨粉和钨涂层的氧含量,H2处理后涂层中氧含量从0.93%(质量分数,下同)降至0.17%。在钨涂层制备过程中由于存在对流氧化和扩散氧化,导致涂层存在微量的氧化物,其中氧化物主要以WO2.72和WO3存在。     

低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能

为获得高致密度、高热导率及低氧含量的钨喷涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,以4种不同工艺参数在铬锆铜基体上制备了0.9～1.2 mm钨喷涂层。用扫描电镜、氧氮分析仪及闪光导热仪研究了4种钨喷涂层的显微结构、氧含量及热导率,揭示了优化工艺制备的钨喷涂层的孔径分布,分析了喷涂功率和真空室压力对涂层的影响。结果表明,4种钨喷涂层均呈层状结构,优化工艺制备的钨喷涂层的致密度为98.4%,氧含量为0.2%(质量分数),热导率为110.76 W/(m.K),孔隙的主要孔径分布范围为0.2～4.0μm,以1.0μm左右的孔隙为主。     

真空等离子喷涂碳化硼涂层制备与抗激光辐照性能研究

采用真空等离子喷涂技术,在不锈钢基体上制备碳化硼(B₄C)涂层,并对涂层的组成、结构、沉积效率、结合强度以及抗激光辐照性能进行了表征.结果显示,真空等离子喷涂B₄C涂层中没有出现明显的B₂O₃相,表明真空等离子喷涂可有效避免B₄C氧化现象.采用较细的粉末制备的B₄C涂层较为致密.较高的喷涂功率和较大的氢气流量,有助于改善粉末的熔化程度,从而提高涂层的沉积效率和结合强度.在适宜的工艺参数下,涂层的沉积效率与结合强度可分别达72%与49MPa.激光辐照试验表明,在不锈钢表面沉积B₄C涂层,可以明显改善其抗激光辐照性能.     

等离子喷涂制备碳化硼涂层

通过X射线衍射分析、光电子能谱仪和扫描电镜来分析等离子喷涂制备的碳化硼涂层的相组成和显微结构,用气孔率和显微硬度来表征涂层基本的性能．实验结果表明;对普通大气喷枪加以改进后,所得到的碳化硼涂层同国外采用高压等离子喷涂所得到的碳化硼涂层相比,具有更小的气孔率（3％～4％）和相接近的显微硬度（H_v＞28GPa）     

低压等离子喷涂铬涂层的性能表征

钼基材料可作为动密封环的基体材料,但其在高温高速条件下的硬度及耐磨性不够,必须在密封端面覆盖一层硬度高、耐磨性能优良、可靠性高的表面保护层--铬.目前在钼基材料上制备电镀硬铬镀层的技术还不成熟.为此,以低压等离子喷涂的方法,通过调整喷涂参数和喷涂气氛,特别是适当地控制空气分压,最终获得了均匀、致密并与基体结合良好的铬涂层.结果表明,最佳空气分压为8.0～16.0 kPa,所得涂层硬度高,耐磨性能优良.     

喷涂功率对真空等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

本文采用真空等离子喷涂设备（VacuumPlasmaSprnySystem），在不偷呐涂功率下制备了羟基磷灰石涂层，研究了热喷涂功率对羟基磷灰石涂层材料学特征的影响．实验中，使用X射线衍射仪，测定了涂层的相组成．使用扫描电子电镜，观察了羟基磷灰石涂层的表面形貌．研究结果表明，热喷涂功率对羟基磷灰石涂层的结构有着重大的影响．一方面，随着热喷涂功率的提高，涂层的非晶化加剧，涂层中非晶态的羟基磷灰石含量不断增大．另一方面，随着热喷涂功率的提高，羟基磷灰石粉末的熔化状态变好，颗粒之间的结合能力加强；涂层的显微结构明显改善．     

钼含量及水氛对电弧喷涂铝316L不锈钢高温氧化性能的影响

目前,有关高温含水气氛对金属材料高温氧化行为的影响认识不统一。采用电弧喷涂的方法在含钼量不同的316L不锈钢表面制备一层纯铝层进行改性,并通过热处理获得铝扩散层;采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和氧化增重(TG)等手段研究了钼含量及含水气氛对改性316L不锈钢在高温下氧化行为的影响。结果表明:低钼含量不锈钢在高温下(1 050℃)的抗氧化性能优于高钼不锈钢;同时,高温下表面铝改性低钼不锈钢在含水气氛中的抗氧化性能强于其在空气中的表现。     

铜基体低压等离子体钨喷涂层激光重熔后的结构与性能

在紫铜上直接喷涂的金属钨(W)层容易出现早期剥落。采用低压等离子体技术制备了Ni-Cu底层、Ni-W中间层和W层;利用大功率CO2激光束对W涂层重熔,研究了激光重熔处理对W涂层显微组织、致密度、结合强度及显微硬度的影响。结果表明:低压等离子喷涂的W层主要呈层状结构,W颗粒熔化不充分,涂层中存在大量的孔洞等缺陷;激光重熔后,W涂层表面的W颗粒已完全熔化,并在激光冷效应的作用下形成了一层厚度约为300μm的细晶组织,W涂层的致密度、结合强度得到了明显的提高。     

真空和大气等离子喷涂镁黄长石生物活性涂层的对比研究

大气喷涂法制备的镁黄长石涂层是一种具有优良生物活性的新型骨科移植体涂层材料, 但其结晶度较低, 影响涂层的化学稳定性。本研究采用真空等离子喷涂法在钛合金表面制备了高结晶度的镁黄长石涂层。与大气喷涂镁黄长石涂层相比, 真空喷涂镁黄长石涂层具有更高的磷灰石矿化能力, 在SBF中浸泡6 d后表面即沉积了一层类骨磷灰石层, 浸泡14 d后表面沉积的磷灰石层的厚度约为大气涂层的4倍。真空喷涂镁黄长石涂层的离子释放明显低于大气涂层, 显示出更高的化学稳定性。骨髓间充质干细胞在真空和大气喷涂镁黄长石涂层表面粘附和铺展良好, 在两种涂层表面的增殖速度均明显高于HA涂层。本研究表明真空等离子喷涂的镁黄长石陶瓷涂层因其显著提高的生物活性及化学稳定性, 可能更适合用作人工关节涂层材料。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的材料学特征

采用等离子喷涂技术,在钛合金基体表面制备羟基磷灰石涂层．使用ＸＲＤ和ＳＥＭ等测试手段,对获得的涂层进行了表征．结果表明,等离子喷涂过程中,同时发生羟基磷灰石的非晶化与热分解现象．热分解产物为ＣａＯ及α－Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２．非晶化是高温羟基磷灰石液滴急剧冷却的结果．羟基磷灰石材料的热力学不稳定性,是发生热分解的主要原因．等离子喷涂获得具有一定粗糙度的羟基磷灰石涂层．涂层的显微结构中;存在气孔以及微裂纹．它们是等离子喷涂工艺的显微结构特征．羟基磷灰石涂层内部存在着烧结现象．涂层与金属基体之间的热传递性能变差,是导致烧结的主要原因．     

Deformation Behavior of Nanostructured Ceramic Coatings Deposited by Thermal Plasma Spray

Al2O3-13 wt pet TiO2 coating deposited by direct current plasma spray consists of nanostructured region and micro-lamellae. Bend test shows that the ceramic coating can sustain some deformation without sudden failure. The deformation is achieved through the movement of nano-particles in the nanostructured region under tensile stress.