球磨工艺参数对Al2O3弥散强化NiCr合金粉及其喷涂层性能的影响

采用不同的球磨工艺制备了Al2O3弥散强化NiCr合金粉末,粉末经雾化造粒后,进行微束等离子喷涂(MPS)试验.采用XRD、SEM等方法研究了弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构及硬度.结果表明:采用较长的球磨时间以及相对高的Al2O3含量可以得到组织结构均匀,硬质相弥散分布的球磨粉末,MPS喷涂后涂层结构均匀,显微硬度为原NiCr粉末涂层的3倍左右.     

Al2O3弥散强化316L不锈钢粉末的高速火焰喷涂

采用高能球磨工艺制备了Al2O3弥散强化316L不锈钢喷涂粉末,并进行高速火焰喷涂(HVOF)试验.研究了弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构和硬度.采用销-盘磨损试验机测试了涂层的耐磨性能.结果表明,球磨加工后,Al2O3颗粒尺寸大多小于1 μm,由微米级、亚微米级及纳米级粒子组成并均匀分布在316L不锈钢基体粉末中.随着球磨时间的增加,粉末的显微硬度提高.喷涂后球磨粉末的微观组织结构基本不变,喷涂层的硬度比对应球磨粉末硬度低,其耐磨性明显优于单纯不锈钢粉末涂层.     

Al2O3弥散强化Ni-Cr合金粉的微束等离子喷涂

用行星式球磨技术制备了Al2O3弥散强化Ni-Cr合金粉末.为改善球磨后粉末的流动性,对粉末进行了喷雾造粒,并利用微束等离子喷涂(MPS)技术制备涂层.采用XRD、SEM等方法研究弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构.试验结果表明,球磨加工后,Al3O3颗粒尺寸为微纳米级,并弥散分布于Ni-Cr基体粉末中.经微束等离子喷涂后,涂层结构较致密,孔隙率低(<2%).涂层经650 ℃高温耐冲蚀试验后,发现微纳米结构涂层的耐冲蚀性良好,这与Al2O3陶瓷对涂层的增韧机理有关.     

AZ31B镁合金表面SHS反应热喷涂复相陶瓷涂层的制备及性能

采用SHS反应火焰喷涂技术,把Al-TiO2-B2O3铝热反应剂引入喷涂材料中,采用机械球磨和聚乙烯醇(PVA)造粒制成喷涂复合粉末,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析了喷涂复合粉末和复合陶瓷涂层的组成及形貌,并对涂层的热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性进行测试.结果表明:复合粉末经12 h球磨后发生铝热反应,粉末呈球形及少量片状,造粒后形成相互包覆的球形结构.涂层中生成TiB2、MgAl2O4等新相.该复合涂层熔化较充分,涂层与基体结合紧密,界面处Mg元素有扩散.复合涂层热震次数可达45次,清漆封孔后,孔隙率为0%,致密性很好,最大显微硬度值达1224 HV0.1,耐磨性比镁合金基体提高8倍以上.涂层热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性明显优于普通热喷涂陶瓷涂层.     

AZ31B合金热化学反应热喷涂复相陶瓷涂层制备及性能

采用机械球磨和PVA（聚乙烯醇）造粒制成喷涂复合粉末,采用热化学反应火焰喷涂技术,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3,基复相陶瓷涂层．利用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）分析了喷涂复合粉末和复合陶瓷涂层的组成及形貌,并对涂层的热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性进行测试．结果表明,复合粉末经12h球磨后有化学反...     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

添加BaF_2/CaF_2对爆炸喷涂Cr_3C_2基金属陶瓷涂层性能的影响

采用爆炸喷涂制备添加BaF2/CaF2共晶的Cr3C2基金属陶瓷涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及显微硬度仪等检测方法观测了喷涂粉形貌、相组成及涂层微观组织、硬度等性能,探讨了BaF2/CaF2共晶的加入方式及其含量对爆炸喷涂Cr3C2基金属陶瓷涂层性能的影响,结果显示:10%的BaF2/CaF2共晶与Cr3C2-25%NiCr粉体经高能球磨1h,粉体粒度最小,尺寸均匀性最高。爆炸喷涂后涂层组织致密,孔隙率小于0.8%;共晶的加入,降低了涂层的显微硬度(Hv),且随加入量的增加,涂层硬度及孔隙率逐步降低;共晶与NiCr合金的预先球磨,有助于提高涂层均匀致密性和硬度,孔隙率为0.2%,显微硬度(Hv)为665.6。     

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层的组织及性能

利用自行研制的纳米掺杂AZ-20热喷涂粉末，采用大气等离子喷涂技术，在35号钢基体上制备A12O3／ZrO2复合材料热障涂层，对涂层的组织结构及性能进行分析。结果表明：制备的涂层是由四方结构的t＇=ZrO2与六方结构的α-A12O3构成的，具有纳米晶与微米晶混晶组织；涂层孔隙率为11．2％，孔隙尺度较均匀：涂层硬度HV100为702，抗磨损能力较常规AZ-20涂层高约25％：涂层具有良好的隔热性能。     

具备Al2O3原位合成特性的WC复合粉末设计与涂层

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成特性的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10h、30h和50h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1nm、39.0nm和44.8nm。超音速火焰（HVOF）喷涂时,WC-Co-Al粉末比球磨前WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层（1.62%）更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al2O3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层显微硬度为1298?3HV0.1,比WC-12Co涂层高出约36%,这得益于Al2O3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

反应喷涂制备Al2O3-TiB2复相涂层的工艺研究

利用反应喷涂方法在铝合金表面制备Al2 O3-TiB2复相涂层,分析了机械合金化、喷涂温度以及添加粘结剂等工艺对涂层组织形貌的影响,得出了制备涂层较理想的工艺方法,并测试了涂层的显微硬度.结果表明:球磨后的混合粉末添加过量Al粘结剂,经过等离子喷涂可以制得Al2 O3-TiB2复相涂层,涂层组织形貌良好,致密度高,其显...     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-A12O3-Fe复合涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉为原料，制备出适于等离子喷涂的复合团聚粉体；并采用反应等离子喷涂技术制备出FeAl2O4-A12O3-Fe复合涂层，用SEM和XRD分析了复合涂层的组织结构。结果表明：反应等离子喷涂得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架，球状Fe相弥散分布于基体上的复合涂层。     

TiAl球磨粉反应等离子喷涂工艺

为制备Ti-Al金属间化合物复合涂层,采用Ti、Al球磨粉在Q235钢表面进行反应等离子喷涂研究,获得了由Al3Ti、TiN、Al2O3、TiAl以及残留Al和Ti组成的复合涂层。虽然球磨可以使Ti-Al混合粉细化与活化,使喷涂时的反应更容易、更充分,但喷涂时Al和Ti仍难以充分反应,且在空气环境中喷涂容易氧化和氮化。涂层与基体之间没有形成冶金结合,而是镶嵌式的机械结合。其结合强度最高值达到了44.75MPa,显微硬度最高值达到了379HV0.5。文中还分析了反应等离子喷涂各工艺参数对涂层组织与性能的影响,并采用正交试验对其在一定范围内进行了优化。得到优化的工艺参数为:喷涂距离为120mm、主气流量为35L/min、喷涂电流为600A、球磨时间为6h。     

镍基自润滑涂层的制备及拉伸结合强度研究

采用等离子喷涂与粉末冶金方法分别制备了PS304、PM304镍基自润滑涂层,并对涂层的组织、拉伸结合强度进行了研究。结果表明:采用等离子喷涂制备的PS304涂层组织粗大、孔隙率高、润滑相与强化相分布不均匀。而采用高能球磨与真空烧结技术制备的PM304涂层组织均匀、致密、粒子明显细化。拉伸试验表明:PS304的拉伸结合强度较低,拉伸断口不仅出现在涂层与基底的结合处、也出现在涂层内部;而PM304的拉伸结合强度较高,涂层与基底之间结合良好、结合方式为冶金结合,拉伸断口主要出现在涂层内部。PM304涂层拉伸强度增大的原因主要为:(1)致密度提高;(2)尖锐孔隙数量降低;(3)Ag与Ni Cr之间形成冶金结合;(4)Ni Cr基体中析出粒子的弥散强化作用使得Ni Cr基体强度提高。     

Metal Matrix Composite Coatings Manufactured by Thermal Spraying: Influence of the Powder Preparation on the Coating Properties

The purpose of this study is to manufacture metal matrix composite coatings by thermal spraying. In order to improve coating’s mechanical properties, it is necessary to increase homogeneity. To meet this objective, the chosen approach was to optimize the powder morphology by mechanical alloying. Indeed, the mechanical alloying method (ball milling) was implemented to synthesize NiCr-Cr₃C₂ and NiCrBSi-WC composite powders by using cold spraying and high-velocity oxygen fuel process, respectively. After optimizing the process parameters on powder grain size, the composite coatings were compared with standard coatings manufactured from mixed powders. SEM observations, hardness measurements, and XRD analyses were the first technologies implemented to characterize the metal matrix composite coatings. Different characteristics were then observed. When mechanical alloying process is employed to synthesize composite powders strengthened by particle dispersion, the powders tend to fracture into small segments, especially when high content of hard particles is added. Powder microstructures were then refined, which induced thinner coating morphologies and reduced porosity rate. Once an improved microstructure is obtained, manufacturing of coating using milled powders was found suitable in comparison with coatings manufactured only with mixed powders.     

碳基陶瓷隔热瓦表面高发射耐烧蚀抗氧化涂层的制备及性能

本实验采用大气等离子喷涂技术在碳基陶瓷隔热瓦ZrB2-SiC-玻璃内涂层表面制备镍铬尖晶石高发射涂层以提高其抗氧化耐烧蚀性能。利用XRD和SEM对粉体和涂层的相结构和微观形貌进行分析,采用氧-乙炔火焰对涂层进行烧蚀试验。结果表明,在Cr2O3:NiO摩尔比为1:1.2,1200℃固相反应2h后,可以得到物相较纯的NiCr2O4尖晶石粉体;Cr2O3:NiO摩尔比不变,掺入质量分数15%TiO2、25%MnO2,1200℃固相反应2h可以得到复杂的混合尖晶石粉体。纯NiCr2O4涂层及掺杂NiCr2O4涂层的发射率在1~22μm波段分别达到0.955和0.954。喷涂后纯NiCr2O4发生了轻微的分解,发射率有所降低,而掺杂NiCr2O4相结构稳定,不易分解,发射率稳定。氧-乙炔火焰烧蚀考核结果表明,当火焰温度高于2000℃时,掺杂NiCr2O4涂层表面温度比纯NiCr2O4涂层降低了240℃,其红外辐射性能优于纯NiCr2O4涂层。掺杂NiCr2O4涂层能耐受大于2000℃/300 s烧蚀考核,具有良好的高发射耐烧蚀性能。     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉为原料,制备出适于等离子喷涂的复合团聚粉体;并采用反应等离子喷涂技术制备出FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层,用SEM和XRD分析了复合涂层的组织结构.结果表明反应等离子喷涂得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架,球状Fe相弥散分布于基体上的复合涂层.     

不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的原位合成MoB/NiCr涂层的组织结构与性能

采用超音速火焰喷涂技术沉积含3种不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比（1:1,2:1和3:1）的Mo-B-Ni-Cr球磨复合粉末以原位反应制备获得MoB/NiCr涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了MoB/NiCr涂层的组织结构和物相。同时讨论了不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比对涂层的组织结构、硬度、结合强度和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比为1：1的MoB/NiCr涂层孔隙率最低及涂层厚度最大。在3种涂层中均原位反应生成了Mo₂NiB₂三元硼化物,且随着(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的增加,涂层中三元硼化物含量随之增加,涂层的硬度值增加,结合强度反而随之降低;由于涂层中三元硼化物的原位生成,MoB/NiCr涂层的硬度值均高于316L不锈钢基体。通过能谱和XRD分析发现,经过360 h熔融锌腐蚀试验后,涂层表层中没有发现锌元素及其金属间化合物,然而随着(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的增加,涂层的孔隙率增加及厚度降低。最后,综合分析可得,相比其他涂层,(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比为1:1的MoB/NiCr涂层具有更好的耐熔融锌腐蚀能力。     

微束等离子喷涂NiCrBSi涂层

采用微束等离子喷涂方法在St37低碳钢上制备了NiCrBSi涂层.研究了基材温度、等离子气体流量、喷涂距离和电流强度等工艺参数对涂层组织结构和性能的影响.采用光学显微镜观察涂层的组织结构,用Perthometers M4P 150测定涂层的表面粗糙度,以及用LECO TC316气体抽提仪检测涂层的氧含量.结果表明,在试验条件下,喷涂参数对涂层组织和性能产生较大的影响.随着电流和基材温度的增加涂层的粗糙度降低,涂层的氧含量随着基材温度和喷涂距离的增加而增加.大多数涂层的显微硬度大于600 HV0.2.尽管粒子速度较低,涂层的平均结合强度仍然大于50 MPa.     

铬锆铜表面等离子喷涂Cr3C2p/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。