超音速大气等离子喷涂TiB2−SiC涂层的制备与性能

将喷雾造粒制备的TiB2?SiC粉末进行真空煅烧,采用超音速大气等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层,研究喷涂功率和喷涂距离对TiB2?SiC涂层性能的影响,并对超音速等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层的工艺进行优化.结果表明:煅烧后的喷涂粉末粒径分布均匀,球形度良好,流动性增强.煅烧粉末制备的涂层结构致密、沉积效率高....     

等离子喷涂碳阴极TiB_2涂层

采用等离子喷涂法制备碳阴极TiB2涂层,运用XRD、SEM分析测试手段对涂层的形貌、组织和物相成分进行表征,并对涂层孔隙率、结合强度及其电阻率进行分析测试。结果表明,涂层中有部分未完全熔融粒子,涂层存在孔隙,孔隙率为7.15%,较一般等离子喷涂的孔隙率(3%~8%)偏大;涂层与基体结合紧密,具有良好的结合强度(36.5 MPa);粒子喷涂时部分TiB2被氧化成TiO2和B2O3,而B2O3会吸收空气中的水分形成H2BO3;电阻率随温度的升高而减小。     

等离子喷涂纳米ZrO_2涂层的摩擦磨损性能研究

采用等离子喷涂法在钛合金(TC4)基体上制备纳米陶瓷涂层。研究了烧结型陶瓷、纳米陶瓷和纳米球化陶瓷涂层的微动摩擦磨损性能。结果表明:在微动磨损滑移区、不同载荷水平下,三种涂层均呈现相同的耐磨性规律,耐磨性能由好到差的顺序为纳米球化陶瓷纳米陶瓷烧结型陶瓷。     

等离子喷涂参数对TiB2可湿润阴极涂层沉积效率的影响

采用大气等离子喷涂（APS）在石墨质碳阴极材料上沉积TiB2可湿润性阴极涂层。研究了喷涂工艺参数对涂层沉积效率的影响。结果表明,涂层沉积效率随喷涂距离的增加而增加,随主气流量、喂料速率和喷涂功率增加呈现出先增加后减少的趋势,随粉末尺寸的减少而增加。最佳工艺参数为：喷涂距离80 mm,主气流量1900 L/h,送粉气流量（Ar）120 L/h,喂料速率27.34 g/min,喷涂功率35.8 kW,颗粒直径(d50) ≤37.4 μm,该条件下涂层沉积效率为67.26%。该TiB2涂层在220 kA铝电解槽上应用,槽稳定后铝液中Ti含量为0.0021%（质量分数）。     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层摩擦性能研究

利用大气等离子喷涂技术,在不锈钢基体上用不同颗粒尺寸的纳米粉末制备了两种纳米氧化锆涂层S1(平均粒度较小颗粒的喷雾造粒粉末所得)和B1(平均粒度较大颗粒的喷雾造粒粉末所得).运用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱和金相技术等分析手段对喷涂用的粉末原料和涂层的显微结构、物相组成进行了观察与确定;利用环-块摩擦试验在干摩擦条件下对涂层的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明,两种氧化锆涂层的摩擦系数均随载荷增大而减小.在较低载荷(100 N)条件下,S1涂层与不锈钢的摩擦系数低于B1涂层与不锈钢的摩擦系数;而在较高(400 N)载荷下,两种氧化锆涂层的摩擦系数开始趋于一致.其原因在于:较低的载荷下两种涂层与不锈钢摩擦副的摩擦磨损机制不同,S1涂层的磨损属于粘着磨损,B1涂层的磨损属于磨粒磨损;而在较高载荷下,两种涂层的磨损机制趋于一致,均为粘着磨损.     

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.     

等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的 研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法 采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果 两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。     

等离子喷涂WC颗粒增强Ni基涂层组织及抗冲蚀性能

采用等离子喷涂工艺制备WC颗粒增强Ni基涂层,分析了涂层的显微组织,并对其抗冲蚀磨损性能进行了测试。结果表明,涂层呈层片状结构,有一定孔隙,WC颗粒在涂层中分布均匀,且与母相结合良好。随着冲蚀角度的增大,涂层冲蚀磨损质量损失先增大后减小,表现为塑性-脆性复合冲蚀磨损特征。     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

超音速等离子喷涂Mo-W涂层的力学性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W合金涂层,利用场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、维氏显微硬度计分析测试了涂层组织、硬度,利用球-盘式摩擦磨损试验机研究了磨损载荷及频率对Mo-W合金涂层摩擦学性能的影响。结果表明:质量比为3:1的Mo、W机械混合粉喷涂后涂层中Mo、W元素质量比接近3:1。涂层组织致密,与基体结合为机械结合,表面平均显微硬度为563.2 HV0.1。Mo-W涂层的显微硬度、耐磨性和减摩性比基体45CrNiMoVA钢有所提高,且载荷越大,涂层的耐磨性和减摩性优势越明显。Mo-W涂层与Si3N4陶瓷的摩擦磨损机制以磨料磨损和氧化磨损为主。当磨损载荷变大和磨损频率变高时,疲劳剥落磨损表现明显。     

大气等离子喷涂FeCoCrNiAl高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对FeCoCrNiAl高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响,探讨将其应用于高温及富氧环境中的可行性。方法 采用大气等离子喷涂制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层,考察喷涂功率对涂层微观组织的影响;测试涂层的纳米力学性能,分析其对涂层摩擦磨损性能的影响;基于涂层及对偶磨球磨损表面形貌、元素分布及含量、物相组成,讨论涂层在室温及高温环境中的摩擦磨损特性与机制。结果 涂层中形成了白色、浅灰色、深灰色及黑色4种区域,区域颜色随O元素含量增加而加深,涂层纳米力学性能逐渐增加,进而将对其摩擦磨损性能造成影响。20 kW喷涂功率制备涂层的室温摩擦因数、磨损率及磨痕深度均达最佳值,分别为(0.70±0.02)、(9.22±0.01)×10^-5 mm³/(N·m)及(130±10)μm。室温环境下,磨粒磨损、疲劳磨损及塑性变形为涂层的主要磨损机制。20 kW功率制备涂层的摩擦因数、磨损率、磨痕深度等均随摩擦环境温度的升高先增加而后降低,经600℃摩擦试验后分别低至(0.58±0.01)、(6.14±0.01)×10^-5 mm<...     

等离子喷涂镍基合金涂层的组织与耐蚀性

采用等离子热喷涂技术在N80钢表面制备了镍基合金涂层,利用SEM/EDS和XRD以及电化学测试、盐雾试验等方法,对镍基合金涂层的微观组织和腐蚀性能进行了研究。结果表明:镍基合金涂层由单质Ni相及固溶体Cr1.2Ni2.88、FeNi3、MoO2和CuO组成。在5%NaCl溶液中,镍基合金涂层的腐蚀电流密度为1.2823×10-6 A/cm2,仅为N80钢的1/50。在饱和二氧化碳的地层水+3.5%NaCl溶液的酸性环境中,镍基合金涂层的腐蚀电流密度为1.074×10-6 A/cm2,仅为N80钢的1/25。在两种腐蚀环境条件下,镍基合金涂层的极化曲线均有明显的钝化趋势,具有良好的耐蚀性能。在盐雾腐蚀环境中,镍基合金涂层的腐蚀速率是N80钢的1/3,显著提高了基体的抗腐蚀性能。     

涂层结构对Cr2O3涂层组织和性能的影响

采用等离子喷涂技术制备了3种结构的Cr2O3陶瓷涂层，即双层涂层，3层涂层和5层梯度涂层。探讨了涂层结构对涂层组织、抗拉结合强度、抗热震性和耐磨损性能的影响。结果表明，在涂层总厚度相同的条件下，采用多层复合涂层可提高Cr2O3涂层的结合强度、耐磨性和抗热冲击性，其中，5层结构涂层的综合性能最佳。涂层微观组织观察和显微硬度测试结果发现，5层结构涂层从基体到陶瓷层，涂层成分逐渐变化，具有梯度材料的特征。试验表明采用等离子喷涂技术可以制备梯度涂层。     

等离子喷涂典型耐磨涂层材料体系与性能现状研究

等离子喷涂作为重要的热喷涂技术之一,在零件表面强化处理与再制造损伤修复领域具有广泛的应用.由于不同机械零部件工作环境(温度、转速、腐蚀环境、润滑状况等)、基体材质及运动形式等因素存在较大的差异,因而通常需根据其具体服役工况选择最优的表面强化涂层,以满足零件表面摩擦学性能需求,提升机械装备的综合服役性能.基于此,对国内外...     

超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究

采用超音速等离子喷涂设备分别制备了含纳米结构和普通结构的WC／Co涂层。研究了2种涂层的结合强度、显微硬度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层喂料(纳米WC／Co粉体)、涂层表面形貌和晶粒结构进行了分析。结果表明：含纳米结构涂层的性能优于普通的WC／Co喷涂涂层，纳米晶粒细晶强化是涂层性能提高的主要原因。     

等离子喷涂40%ZrO2-Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层及其摩擦磨损性能研究

以Al2O3-13%TiO2粉末和ZrO2粉末为原料,采用等离子喷涂法在20钢基体上制备了40%ZrO2-Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,观察了涂层的微观形貌,在室温干滑动摩擦条件下对涂层和20钢基体进行摩擦磨损实验,对比了二者的摩擦系数和磨损形貌,并分析了磨损机理。结果表明:涂层内部结合紧密,且以机械结合为主;涂层的摩擦磨损性能优于20钢基体,其磨损机理为微观断裂引起的剥落磨损。     

含碳化物陶瓷粉芯丝材电弧喷涂层的结构和性能

分别将WC、TiC、Cr3C2等碳化物陶瓷粉末与304不锈钢带轧制成3种粉芯丝材,采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备铁基复合涂层.利用光学显微镜、SEM、XRD对3种涂层的形貌、相组成和磨损表面进行分析,并用湿砂橡胶轮磨损试验机(MLS-225)测试了涂层的抗磨粒磨损性能.结果表明,碳化物陶瓷粉末的加入使涂层的硬度和耐磨性显著提高,涂层的平均显微硬度值高达1100～1200 HV0.1.在本试验条件下,铁基复合涂层的耐磨性比Q235钢高6～18倍.塑性微切削和脆性剥落为涂层的主要磨粒磨损形式.     

钛合金表面自润滑陶瓷涂层的组织及耐磨性能研究

目的 研究不同成分体系自润滑陶瓷涂层的耐磨性能。方法 采用激光表面合金化技术,通过预置B4C和石墨混合合金化粉末的方式,在Ti-6Al-4V合金表面制备具有自润滑功能的TiB2-TiC陶瓷涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜+能谱仪、维氏硬度计、摩擦磨损试验机分别分析涂层物相、组织结构、微区成分、硬度以及摩擦学特性。结果 TiB2-TiC自润滑陶瓷涂层无裂纹、孔洞等凝固缺陷,并与基体形成典型的冶金结合。涂层由原位生成的TiB2和TiC以及残留的B4C和石墨等物相组成。涂层表层由粗大、相互联结的TiB2-TiC联生共晶组织组成;中部和下部则由板片状、四边形、针状的TiB2,弥散的TiB2-TiC联生共晶组织以及树枝状和颗粒状TiC等组成。由于多相陶瓷的协同作用,涂层的最高硬度可达2167HV,其平均硬度为基体的4.7~5.3倍。由于陶瓷较高的硬度和残留石墨良好的润滑性,涂层的摩擦系数和磨损率分别仅为基体的2/5~1/2和1/20.1~1/25.7。原始合金粉末B4C∶C=2∶1（摩尔比）的涂层（2-1涂层）具有最低的体积磨损率。结论 TiB2-TiC自润滑陶瓷涂层具有良好的减摩和耐磨性能。由于高的硬度和良好的减摩性,2-1涂层具有最好的抗磨损性能。