奥氏体不锈钢表面激光熔覆锆涂层的组织及硬度

为了提高常用奥氏体不锈钢的表面性能,延长其服役寿命,拓宽其使用价值,采用激光熔覆技术在一种典型奥氏体不锈钢表面制备了锆涂层,借助金相显微镜、XRD、ECC、EDS对熔覆涂层的微观组织进行了表征,利用维氏硬度测试仪对熔覆涂层和基体的硬度进行了测试。结果表明,锆涂层与基体具有良好的冶金结合,其中涂层晶粒主要呈树枝晶形貌,基体晶粒主要呈含退火孪晶的等轴晶形貌。激光熔覆涂层中Zr、Si元素主要富集在枝晶内,Fe、Cr元素主要富集在枝晶间,Ni、Mn元素分布较均匀。涂层区的硬度(约743.2 HV0.1)相较于基体区(230.5 HV0.1)有了显著提升,约为基体的3.2倍。这可能与涂层部分形成的枝晶结构的微观组织和其中的元素偏聚有关,此外第二相强化也不可忽视。     

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。     

等离子喷涂Al_2O_3(13%TiO_2)涂层和NiCr-Cr_3C_2涂层的组织性能研究

通过等离子喷涂方法在穿孔顶头尾部材料42CrMo钢表面分别制备NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层,运用OM,XRD,SEM等分析测试手段对涂层的组织、形貌和物相成分进行表征,并对两种涂层进行了显微硬度及抗热震性能实验.结果表明:喷涂涂层为典型的层状结构,涂层与基体为机械结合.Al2O3(13%TiO2)涂层以亚稳相γ-Al2O3相为主要相,同时存在α-Al2O3相.喷涂形成NiCr-Cr3C2涂层后物相成分为Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2等Cr的碳化物.NiCr-Cr3C2涂层和Al2O3(13%TiO2)涂层的表面平均显微硬度分别为586.4HV,和557.7HV.其平均热震循环次数分别为25次和18次.     

基于激光熔覆的自润滑复合涂层制备及其性能研究

为了防止H13热作模具钢在使用过程中出现的磨损失效现象,使其在工作环境下(200℃)具有自润滑能力,在H13热作模具钢表面进行激光熔覆,成功制备了具有自润滑能力的Stellite 6-Cr_3C_2-WS_2复合涂层。研究了Stellite 6-Cr_3C_2-WS_2复合涂层对熔覆涂层表面性能的影响。对熔覆涂层分别进行了X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)组织观察、能谱(EDS)分析、显微硬度测试和摩擦磨损试验测试,系统地研究了物相组成、微观组织、显微硬度和磨损性能等。试验结果表明:熔覆涂层在激光束照射下反应生成的主要物相有γ-(Fe, Co)、Cr_7C_3硬质相、(Cr, W)C碳化物和CrS自润滑相;熔覆涂层显微组织主要由平面晶和树枝晶构成;熔覆涂层硬度是基材硬度的2～3倍,表面摩擦因数为基材表面摩擦因数的65%。因此,热作模具钢H13表面的熔覆涂层的硬度和耐磨性均得到了很大的提高。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层的组织及性能

使用脉冲Nd:YAG激光器在Cr12MoV模具钢表面熔覆了Ni20Cr和Ni60A多层Ni基合金耐磨涂层,并使用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了涂层的物相和显微组织。同时运用显微维氏硬度计以及高速往复摩擦磨损试验机对比分析了涂层与基体的硬度及耐磨性。结果表明,采用Ni20Cr作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。涂层表面物相主要为g-(Fe, Ni)、FeNi₃、BNi₃、Cr₃C₂以及Ni-Cr-Fe;涂层底部至表面的组织为胞状树枝晶、柱状树枝晶、择优生长树枝晶以及等轴树枝晶。Ni60A涂层大大提高了Cr12MoV模具钢的表面硬度,涂层表面显微硬度最高可达到1000 HV0.2,是基体的1.6倍。Ni60A涂层耐磨损性能明显优于基体,较基体提高了2.0~3.3倍。在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆多层Ni基合金涂层后,形成了Cr₃C₂、Ni-Cr-Fe等硬质相,可有效提高其表面的硬度和耐磨性,起到降低模具在使用过程中因摩擦磨损而报废的概率,从而进一步延长模具的使用寿命。     

2Cr13不锈钢激光熔覆涂层的性能

激光熔覆作为一种新的表面强化技术被广泛应用于再制造领域,采用激光熔覆工艺在2Cr13不锈钢基体上制备了Ni基耐磨涂层,并通过光学显微镜、场发射扫描电镜以及能谱分析、摩擦磨损研究了熔覆层的性能。结果表明,熔覆层主要以树枝状晶为主;在熔覆层中含有大量Cr元素,说明在熔覆过程中,产生了富Cr相,这些相对于提高熔覆层表面硬度非常有利。熔覆层最高硬度可达566.7 HV0.05,是基体硬度的1.9倍。因此,激光熔覆工艺可被用于提高零件表面硬度及耐磨性。     

铸铁表面激光熔覆哈氏合金C276组织及性能

目的 提高铸铁表面耐磨、耐腐蚀性能.方法 采用激光熔覆技术在铸铁表面制备哈氏合金C276涂层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究其显微组织、化学成分、相组成.通过摩擦磨损试验机和电化学试验站,对基体和熔覆层的摩擦磨损性能及耐腐蚀性能进行测试.结果 熔覆层中有析出性气孔,未见裂纹.在激光高温热源的作用下,熔覆层中的合金元素扩散到了铸铁基体中,且过渡平稳,形成了良好的冶金结合,在界面处形成了马氏体和莱氏体.熔覆层主相为γ-Ni及Ni6Mo6C、M6C(Ni3Mo3C、Ni2W4C)等碳化物.熔覆层从底部到顶部依次形成了平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、发达树枝晶、胞状树枝晶和少量等轴树枝晶.熔覆层的平均硬度为370HV0.2,平均摩擦系数为0.28,1 h的磨损量为0.081 g,自腐蚀电位Ecorr为–0.32 V,自腐蚀电流密度Jcorr为8.51×10–7 A/cm2.基体的耐磨性较差,腐蚀倾向较大,平均硬度为180HV0.2,平均摩擦系数为0.34,1 h的磨损量为0.318 g,自腐蚀电位Ecorr为–0.79 V,自腐蚀电流密度Jcorr为3.31×10–6 A/cm2.结论 在铸铁表面采用激光熔覆技术制备C276哈氏合金涂层,成形效果良好,耐磨性能和耐腐蚀性能显著提高.     

Cr23C6,CrB/Ni3Al/γ-Ni激光复合涂层研究

在低碳钢基底表面激光熔覆Ni60AAA与镍包铝的混合粉,利用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射等分析手段对涂层组织结构进行了分析.结果表明,涂层主要包含γ-Ni、Ni<,3>Al、Cr<,23>C<,6>和CrB相,其中先共晶γ-Ni为主要基体相,呈树枝晶形貌,Ni<,3>Al相也呈树枝晶形貌,游离、均匀分布于涂层;共晶体呈网状分布于两种树枝晶的晶界上;适当提高熔覆功率可以改善涂层的成形性及表面质量,在2.2 kW功率下,Ni60AAA与镍包铝激光合金涂层完整、致密,涂层与基体实现了完全冶金结合.     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

热喷涂NiCr/Cr3C2、NiCrCoAlY、涂层的微观组织结构及抗震性能

研究分析了等离子喷涂NiCr／Cr3C2、NiCrCoAlY涂层的微观组织结构，并对2种涂层进行了显微硬度及抗热震性能实验。结果表明：NiCr／Cr3C2涂层的硬度高于NiCrCoAlY涂层．而NiCrCoAlY涂层的抗热震性能优于NiCr／Cr3C2涂层。     

Thermal shock testing of thermal barrier coating/bondcoat systems

Various methods of thermal shock testing are used by aircraft and industrial gas turbine engine (IGT) manufacturers to characterize new thermal barrier coating systems in the development stage as well as for quality control. The cyclic furnace oxidation test (FCT), widely used in aircraft applications, stresses the ceramic/bondcoat interface, predominantly through thermally grown oxide (TGO) growth stress. The jet engine thermal shock (JETS) test, derived from a burner rig test, creates a large thermal gradient across the thermal barrier coating (TBC), as well as thermomechanical stress at the interface. For IGT applications with long high-temperature exposure times, a combination of isothermal preoxidation and thermal shock testing in a fluidized bed reactor may better represent the actual engine conditions while both types of stress are present. A comparative evaluation of FCT, JETS, and a combined isothermal oxidation and fluidized bed thermal shock test has been conducted for selected ceramic/bondcoat systems. The results and the failure mechanisms as they relate to the TBC system are discussed. A recommendation on the test method of choice providing best discrimination between the thermal shock resistance of the ceramic layer, the ceramic/bondcoat interface, and even substrate related effects, is given. This paper was presented at the 2nd International Surface Engineering Congress sponsored by ASM International, on September 15–17, 2003, in Indianapolis, Indiana, and appeared on pp. 520–29.     

ZrB2-20％SiC超高温陶瓷抗热震性能研究

采用放电等离子烧结工艺在1850℃烧结温度、升温速度200℃／min、保温3min、压力50MPa条件下制备了ZrB2—20％SiC（体积分数，下同）超高温陶瓷材料。通过不同温度下单次和5次重复热震（水淬试验）后测试材料的残余强度来评价ZrB2一SiC陶瓷材料的抗热震性能，通过SEM分析研究材料的热震损伤机制。研究结果表明，随着热震温度的提高，ZrB2-SiC材料热震后的残余强度逐渐降低，但1400℃热震后形成的玻璃相，对裂纹有修补、愈合的作用，提高了试样的残余强度。单次热震的损伤机制主要是微裂纹的产生。5次热震后试样的残余强度与相同温度下的单次热震相比要低很多，5次热震的损伤机制是氧化和微裂纹的共同作用。ZrB2-SiC材料的抗热震试验结果显示了该材料具有优异的抗热震性能。     

Si对铁素体球铁耐热冲击性能的影响

对不同含Ｓｉ量的铁素体球铁进行了热冲击试验，并考察了Ｓｉ量及石墨组织对其抗热冲击性能的影响。     

周期性热冲击条件下铸轧辊辊套温度场仿真

根据连续铸轧过程中铸轧辊辊套的实际工况,对铸轧辊辊套在受到铸坯周期性热冲击情况下温度分布规律进行了仿真分析,得到了在考虑铸轧辊辊套与铸坯接触界面热导时,铸轧辊辊套在不同铸轧速度时的稳态温度分布规律。     

超音速火焰喷涂WC涂层抗热疲劳性能的研究

采用HVOF技术喷涂了WC涂层,并对涂层的抗热疲劳行为进行了研究.试验结果表明,HVOF涂层经过15次整体热震试验后,涂层均保持完好无损,未出现裂纹及剥落等任何缺陷;而等离子喷涂的WC涂层经过3次热震试验后就基本开裂和脱落.这充分说明了HVOF涂层具有非常高的抗热疲劳性能.     

Some aspects of thick thermal barrier coating lifetime prolongation

Much research has been performed in the field of thermal barrier coatings (TBCs) deposited by atmospheric plasma spraying of ZrO₂-Y₂O₃. The necessity of efficient thermal insulation, corrosion resistance, and sufficient lifetime under thermomechanical loads promotes the development of TBCs of several millimeters in thickness. However, some problems arise with the production of thick TBCs, such as poor adhesion and low thermal shock resistance. These problems are not observed clearly when the TBCs are, for example, 300 μm thick. This article presents strategies of thick TBC lifetime optimization by different cooling systems. Attempts have been made to improve thermal shock resistance (TSR) by applying thicker coatings with graded porosity, but they failed. Besides metallographical evaluation and scanning electron microscopy (SEM) analysis, microcracks and porosity were determined. Furthermore, the results of bond strength and burner rig tests are presented, and forthcoming experimental tasks are outlined.     

ZrO2-NiCr/Al梯度涂层的抗热震性能研究

为了研究ZrO2-NiCr／Al梯度涂层的抗热震性能，设计了4种不同的涂层方案，采用多层平板模型计算了各种方案的涂层中温度和热应力的分布。计算结果表明与其它的涂层方案相比，梯度涂层方案中应力的变化幅度较小，分布也比较缓和。还采用等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的4种涂层方案的试样，并对试样进行了抗热震性能试验。试验和计算得到的结果是一致的，都表明采用梯度涂层方案时有较好的抗热震性能。     

一种镍基高温合金基体表面的新型高辐射涂层

在高温条件下由于高辐射涂层辐射传热的有效性,引起了广泛的兴趣。本文通过空气喷涂方法制备了一种新型的高辐射涂层。涂层主要成分包括无定型硼硅玻璃粉,Mg2B2O5, MoSi2 和SiB4。涂层的厚度约50 μm。通过实验发现,涂层具有优良的抗热震性能（能够经受超过100次的从950℃到水的冷热循环）。在950℃时涂层的平均辐射率为0.905?.024。经过100次的热循环后,涂层的辐射系数有轻微的减小。     

Al2O3对等离子喷涂热障涂层高温氧化及热震性能的影响

采用等离子喷涂 (PS)在GH5 36高温合金基材上制备了典型的双层热障涂层 (TBCs)和两种分别加入了Al2 O3 陶瓷成分的复合热障涂层。典型的TBCs采用Ni2 2Cr10AlY连接层与 8%Y2 O3 稳定的 (8YPSZ)顶层的双层结构 ;多层涂层分别采用Al2 O3 与Ni2 2Cr10AlY复合的连接层和Al2 O3 与 8YPSZ复合的顶层。3种类型试样的10 0h ,10 0 0℃静态氧化及 10 5 0℃热震试验的结果分析表明 :8YPSZ Al2 O3 的复合氧障层具有最佳的氧化阻力 ;Ni2 2Cr10AlY 8YPSZ双层涂层的热震阻力最佳 ,氧化阻力最差 ;连接层采用Ni2 2Cr10AlY Al2 O3 复合涂层具有热震和静态氧化条件下综合优良的高温热循环性能     

等离子喷涂梯度热障涂层的抗热震性能

对比研究了等离子喷涂梯度热障涂层与双层热障涂层,试验中梯度热障涂层选用不同比例的NiCoCrAlY与ZrO₂-8%Y₂O₃复合粉末作为梯度过渡层材料,并对两种结构的热障涂层进行了抗热震性能试验。抗热震试验结果表明,梯度热障涂层的抗热震寿命明显高于双层热障涂层的抗热震寿命。