超音速电弧喷涂Ti-Al涂层抗滑动磨损性能研究

采用二次正交回归试验设计原理和钛铝双丝超音速电弧喷涂Ti-Al合金复合涂层方法，对LY12铝合金进行了表面强化研究，并采用金相、XRD、SEM、硬度和磨损试验方法，对涂层的组织结构及力学性能进行了表征，考察了喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和耐滑动磨损性能的影响，研究结果表明：在本文的实验条件下，涂层的体积磨损量、孔隙率、显微硬度与喷涂电压和喷涂距离之间的变化规律，可用回归模型进行描述；随喷涂电压的增大，涂层磨损量逐渐下降；喷涂距离小于220mm时，随喷涂距离的增大涂层磨损量逐渐增大；喷涂距离为220mm时，磨损量达到最大，继续增加喷涂距离，涂层的磨损量逐渐下降；在干摩擦条件下，Ti-Al合金涂层的磨损机制主要以化合物相剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

工艺参数对超音速电弧喷涂钛-铝涂层表面粗糙度的影响

利用SAS-Ⅱ型超音速电弧喷涂设备、工业级钛、铝丝材在LY12铝合金基体上制备了钛铝复合涂层,通过均匀设计方法实验研究了超音速电弧喷涂工艺参数对涂层表面粗糙度(Ra)的影响规律.结果表明:在一定的雾化条件下,随喷涂电压的增大,涂层的Ra逐渐增大,当电压增至32V时,Ra达到最高值,此后,随喷涂电压的继续增大,Ra逐渐下降;随喷涂距离的增大,涂层的Ra逐渐降低,当喷涂距离增至一定程度时,涂层的Ra降到最小值,随喷涂距离的继续增大,涂层的Ra又逐渐增大;随喷涂电流的增大,涂层的Ra呈线性增大的趋势.涂层Ra最小的超音速电弧喷涂工艺参数:喷涂电压为20V,喷涂电流为20A,喷涂距离为0.242m.     

铝合金表面Ti-Al双丝超音速电弧喷涂涂层的组织与性能研究

利用SAS－1型超音速电弧喷涂设备和钛、铝丝在适当的工艺条件下，在LY12铝合金表面制成了钛铝合金复合涂层。并利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪、电子探针等，对涂层的成分、相结构、显微结构、孔隙率及其结合强度、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明，利用超音速电弧喷涂设备，可以在铝基表面形成低孔隙率小于2.8%，结合强度为29MPa，显微硬度HV0.2为631和干滑动磨损体积仅为LY12基体1／7的TiAl合金涂层。显微组织观察发现，涂层与基体间有冶金结合的迹象，组织结构分析表明，涂层由TiN（TiO)，Al,Ti,TiAl,Ti3Al等相组成。涂层的磨损机制可能以化合物等硬质相的剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

钛-铝双丝超音速电弧喷涂层显微硬度特性研究

利用SAS-Ⅱ型超音速电弧喷涂设备、工业级钛、铝丝材在LY12铝合金基体上制备了钛铝复合涂层,并对其显微硬度进行了测定.根据均匀设计实验方案和二次多项式逐步回归分析,获得了实验范围内,显著水平为0.002、相关系数为0.98的钛铝超音速电弧喷涂涂层显微硬度与喷涂电压、喷涂电流和喷涂距离的关系式.进一步分析表明:当喷涂电流较小时,随喷涂电压的增大,涂层的硬度逐渐下降;当喷涂电流较大时,随电压的增大,涂层的硬度随之增大,而且喷涂电流越大,其硬度的上升速度越快.而喷涂距离对涂层显微硬度的影响呈弱线性递增的关系.     

钛铝双丝超音速电弧喷涂Al-TiN复合材料涂层的组织结构研究

利用超音速电弧喷涂设备和铝、钛金属丝材,在LY12铝合金基体上制备了多相复合材料涂层.采用机械抛光、化学浸蚀和干涉薄膜显示法,在光学显微镜下对涂层的组织结构进行了观察.利用X射线衍射,通过均匀实验设计和逐步回归分析方法,研究了工艺参数对涂层组织结构的影响规律,并对涂层的形成机理进行了分析.结果表明:650℃×10min的热染处理可清晰显示复合材料涂层的多相组织特征;涂层以Al,TiN为主、并含少量Ti及钛铝化合物.涂层中氮化钛与铝的相对量(ITiN/Al)与喷涂电压和喷涂电流有关,与喷涂距离无关,且喷涂电压和喷涂电流之间存在交互作用.当喷涂电流小于69A时,ITiN/Al随喷涂电压的增大而减小;当喷涂电流大于69A,ITiN/Al随喷涂电压的升高而增大,且喷涂电流愈大,其增加的速率也愈大.当喷涂电压(U)小于某一临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而减小;当喷涂电压大于临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而增大;喷涂电压和电流对电弧喷涂过程中初始熔滴温度、尺寸和熔滴形成频率的综合影响,造成熔滴与空气介质的反应时间变化,对涂层中TiN和Al相对量起决定作用.     

钛铝双丝超音速电弧喷涂Al-TiN复合材料涂层的组织结构研究EI

利用超音速电弧喷涂设备和铝、钛金属丝材,在LY12铝合金基体上制备了多相复合材料涂层.采用机械抛光、化学浸蚀和干涉薄膜显示法,在光学显微镜下对涂层的组织结构进行了观察.利用X射线衍射,通过均匀实验设计和逐步回归分析方法,研究了工艺参数对涂层组织结构的影响规律,并对涂层的形成机理进行了分析.结果表明:650℃×10min的热染处理可清晰显示复合材料涂层的多相组织特征;涂层以Al,TiN为主、并含少量Ti及钛铝化合物.涂层中氮化钛与铝的相对量(ITiN/Al)与喷涂电压和喷涂电流有关,与喷涂距离无关,且喷涂电压和喷涂电流之间存在交互作用.当喷涂电流小于69A时,ITiN/Al随喷涂电压的增大而减小;当喷涂电流大于69A,ITiN/Al随喷涂电压的升高而增大,且喷涂电流愈大,其增加的速率也愈大.当喷涂电压(U)小于某一临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而减小;当喷涂电压大于临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而增大;喷涂电压和电流对电弧喷涂过程中初始熔滴温度、尺寸和熔滴形成频率的综合影响,造成熔滴与空气介质的反应时间变化,对涂层中TiN和Al相对量起决定作用.     

工艺参数对HVOF喷涂WC-Co涂层磨损性能的影响

采用滑动磨损试验机对不同工艺参数下HVOF喷涂WC-Co涂层进行滑动磨损试验,并分析了涂层的表面失效行为。氧气流量和燃气流量对涂层磨损性能的影响呈不同的变化规律,较小的氧气流量、适中的燃气流量和喷涂距离条件下制备的涂层磨损率较低。涂层滑动磨损失效具有解理断裂特征。失效过程中碳化物颗粒的剥落对涂层磨损起关键作用,涂层中的粘结相、孔隙对疲劳裂纹的扩展有很大的影响。     

空气超音速火焰喷涂、冷喷涂与电镀制备电触头银层的组织结构与摩擦磨损性能对比

电触头是电力输送系统中的关键元器件,其失效方式与触头表面涂层的磨损密切相关。采用空气超音速火焰喷涂工艺(HVAF)和冷喷涂工艺(CS)分别制备了银涂层;采用往复摩擦试验研究了涂层在不同载荷、频率条件下的摩擦磨损性能,并与电镀银镀层的性能进行了对比;采用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了涂层磨痕的表面形貌和成分,并对涂层的摩擦磨损机理进行了分析和讨论。结果表明：空气超音速火焰喷涂和冷喷涂工艺均可制备较厚的致密银涂层;冷喷涂制备的银涂层硬度较高,在高频、高载荷条件下具有较小的摩擦系数和较低的磨损量;空气超音速火焰喷涂和冷喷涂制备的银涂层的磨损机制主要为疲劳磨损。     

电弧喷涂铁基非晶涂层的制备及其冲蚀磨损性能研究

为了筛选最佳的铁基非晶涂层制备工艺和研究涂层的冲蚀磨损机理,采用电弧喷涂技术在不同工艺参数下制备Fe基非晶态合金涂层,利用自制固液两相流冲蚀磨损试验机和电化学工作站对涂层的耐磨损、耐腐蚀性能进行研究;并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段观察分析了涂层的相结构和组织形貌。结果表明:非晶涂层结构致密、组织均匀,并具有典型的层状结构;铁基非晶涂层具有良好的耐冲蚀性能,90°攻角下涂层冲蚀失重要高于30°攻角下涂层的失重;电弧喷涂电压上升,涂层冲蚀失重随之减小;送丝速度增加,涂层冲蚀失重先降低再升高;冲蚀磨损机制主要表现为脆性剥落;非晶涂层的耐腐蚀性能随喷涂电压的上升得到提高,随送丝速度增加先增强再减弱。     

电弧喷涂工艺参数对1Cr13涂层与45钢结合强度的影响

电弧喷涂技术常用于机械零件如柱塞、曲轴等的修复.喷涂层与基体的结合强度直接影响其寿命,并与喷涂工艺有密切的关系.用正交设计试验方案,在45钢基体上采用电弧喷涂方法制备了1Cr13涂层,并通过涂层结合强度试验考察了喷涂工艺参数与涂层结合强度的关系.结果表明:电弧喷涂1Cr13钢丝的优化工艺参数为:电压32 V,电流240 A,喷涂压力0.7 MPa,喷涂距离150 mm;影响涂层结合强度的工艺参数从主到次依次为电弧电流、喷涂压力、喷涂距离和喷涂电压.     

铝基粉芯线材电弧喷涂工艺参数优化研究

为了使铝基粉芯线材电弧喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层孔隙率为判据,通过正交试验和OLYC IA m3金相图像分析系统对铝基粉芯线材电弧喷涂工艺进行了优化,同时采用SprayW atch热喷涂监控系统对喷涂过程中粒子的飞行速度和温度进行了测定.经研究得到了铝基粉芯丝材电弧喷涂的最佳工艺参数.结果表明,影响铝基涂层致密性的工艺因素按主次顺序分别为喷涂气压、喷涂电压和喷涂距离;在所选试验范围内,随气体压力和喷涂电压的增大、喷涂距离的减小,涂层的孔隙率降低;在优化的喷涂工艺参数条件下,铝基涂层最小孔隙率可达1.3%.     

Surface Refinement of Metal Foams

Aluminium foams produced via the PM‐process are characterized by a moderate specific strength, a high surface roughness, and a poor wear behavior; to increase their mechanical properties and to improve the surface finish, wear and corrosion resistance; thermally sprayed coatings can be applied. The quality of the coating depends on the coating material, the chosen process, the preparation of the surface and spraying parameters. Aluminium alloys and iron based alloys for abrasive applications were deposited via electric arc spraying, ceramic coatings against wear were deposited by means of plasma spraying. Hard metallic coatings for severe abrasive applications were applied by high‐velocity‐oxyfuel spraying (HVOF). The results proved the suitability of this technique to significantly enhance the mechanical properties and the surface finish of metal foams. The specific strength and stiffness of the new composite materials outperform pure metal foams. The corrosion behavior was tested performing a salt spray test.     

电弧喷涂TiB_2陶瓷涂层Ni含量对其耐磨粒磨损性能的影响

采用TiB2和Al2O3的复合粉末作为粉芯,由低碳钢带包覆制成粉芯线材.通过电弧喷涂工艺制备成含TiB2陶瓷的涂层.采用湿砂橡胶轮磨损试验机对涂层的磨粒磨损性能进行了测试.研究了在粉芯中添加Ni元素后涂层中相组织的变化以及不同的Ni含量对涂层抗磨粒磨损性能的影响.通过XRD、SEM等分析方法研究了涂层磨粒磨损机理.结果表明,所制得的涂层有着优异的抗磨粒磨损性能,且Ni元素对于涂层的抗磨损性能有着重要的改善作用.     

微束等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层特性

采用轴向中心送粉式微束等离子喷涂系统在2kW级的小功率条件下制备了Al2O3陶瓷涂层.研究了电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与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,采用X射线衍射分析涂层的相结构,采用磨粒磨损质量损失表征涂层的性能,用热辐射粒子速度温度测量系统测试工艺参数对喷涂粒子速度的影响.结果表明,电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度的影响都比较明显,粒子速度随着电弧功率和工作气体流量的增加而增加,随着喷涂距离的增加而下降.涂层的磨粒磨损质量损失随电弧功率的增加而减少,而随工作气体流量和喷涂距离的增加而增加.分析表明粒子的温度对涂层磨粒磨损质量损失有较大的影响.采用微束等离子喷涂可以制备磨粒磨损性能与传统等离子喷涂在38kW下制备的涂层相当的Al2O3涂层.     

Plasmaelektrolytische Oxidation thermisch gespritzter Aluminiumschichten

Plasma electrolytic oxidation of arc sprayed aluminium coatings Up to now different post treatment methods are developed to improve the properties of thermally sprayed coatings. In this work, arc sprayed aluminium coatings on aluminium substrates are post‐treated by plasma electrolytic oxidation. To estimate the wear resistance of resulting oxide coatings, two abrasive wear tests (ASTM G65 and ASTM C1624) are carried out. Worn surfaces are examined by scanning electron microscopy in order to establish the wear mechanisms. These results of the abrasive wear tests are correlated with the parameters of the PEO process and the resulting micro structures of the coatings.     

氧气流量对LY12铝合金微弧氧化膜致密性的影响

通过调整工艺参数与氧气流量在LY12铝合金表面获得均匀、致密的微弧氧化膜层。利用SEM、XRD及电化学工作站等研究膜层的厚度、微观形貌、相组成以及耐腐蚀性能,讨论通氧微弧氧化作用机制,并分析氧气流量对膜层致密性的影响。结果表明:膜层厚度随电压、氧化时间和电解液组分浓度的增加呈规律性变化;氧气的助烧结作用能促进致密层的生长,随着氧气流量的增加,致密层厚度呈现先增加后减小的规律;KF 105g/L,KOH 85g/L,NaAlO_2 12g/L,电压110V,氧化时间15min,氧气流量为0.010L/s时得到厚度30μm的致密膜层,自腐蚀电位提高至-0.11V,腐蚀电流密度下降至2.1×10^-6A/cm^2,比铝合金基体降低2个数量级以上,表现出良好的耐腐蚀性。     

涂布刮刀表面等离子喷涂纳米AI203—13％Ti02涂层的特性

为了深入研究纳米A1203-13％TiO：（ATl3）涂层的组织、性能与喷涂工艺参数之间的关系,采用正交试验法对等离子喷涂工艺的电流、电压、送粉率和喷涂距离等参数进行了优化,在涂布刮刀表面制备了纳米ATl3涂层。采用金相显微镜,SEM,EPMA和XRD等对纳米ATl3涂层的组织、磨粒磨损性能和结合强度进行了分析。结果表...     

铝合金汽车发动机缸体内壁表面改性的研究进展

节能减排是汽车制造行业面临的巨大挑战,发动机的轻量化结构设计及性能提升是解决该问题的重要途径之一。铝合金发动机缸体满足轻质要求,但其耐磨损性能较差,容易造成缸体内表面磨损失效,采用表面改性技术对铝合金发动机缸体内壁进行强化是有效的解决途径。相比于传统的铸铁内嵌式缸套,通过微弧氧化、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂等技术在铝合金基体上制备涂层可以极大地改善其耐磨性能,同时降低发动机的整体质量。本文详细阐述了适用于铝合金发动机缸体内表面改性技术的原理、特点及涂层制备等的研究进展,重点探讨了涂层的沉积成形机理及耐磨损机制研究现状,对涂层材料的设计及优化、涂层制备工艺参数的精细化调控及涂层设备的开发及改进等方面进行了展望。