HVOF 制备的微纳米 WC-CoCr 涂层抗空蚀性能及数学模型

采用不同的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了6种微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,测量了涂层的显微硬度、孔隙率及断裂韧性,采用超声振动空蚀装置研究了涂层在淡水介质中的抗空蚀性能,探讨了涂层显微硬度、孔隙率及断裂韧性与空蚀量的规律和影响程度。结果表明:液体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能明显优于气体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层;喷涂工艺相同时,多峰WC-10Co4Cr涂层表现出最优良的抗空蚀性能,纳米WC-10Co4Cr涂层抗空蚀性能最差;涂层断裂韧性对HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能的影响程度最大。     

HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

电弧喷涂不锈钢涂层的冲蚀和冲蚀腐蚀磨损性能

在２０钢基体上喷涂３Ｃｒ１３和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ两种不锈钢涂层，系统研究了它们的抗冲蚀和抗冲蚀腐蚀性能，分析了涂层孔隙和氧化物及力学性能等因素对其耐冲蚀和冲蚀腐蚀性的影响，考察了涂层耐磨性随喷涂工艺参数变化的情况，并对机理进行了讨论。     

WC粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了纳米结构、双峰结构和常规结构3种WC-CoCr复合涂层。探讨了不同WC粉末粒度对涂层沉积过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:随WC颗粒尺寸减小,涂层脱碳率增大,W_2C含量增加,孔隙率降低,涂层的显微硬度和界面结合强度增大;但是纳米结构涂层中粘结相的非晶化现象严重,断裂韧度显著下降;双峰结构涂层因纳米、亚微米WC颗粒的合理搭配和协同效应表现出最好的断裂韧性,同时兼具较高的显微硬度和界面结合强度。     

HVOF喷涂WC-12Co涂层及其摩擦磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-12Co涂层,利用IA32定量分析软件、LM700AT自动显微硬度测试仪、万能试验机等设备测量涂层的孔隙率、显微硬度以及涂层与基体的结合强度,并通过MRH-3高速环块磨损试验机测定了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:所制备涂层的孔隙率为0.33%,显微硬度为1393HV,涂层与基体的结合强度不低于64.4MPa;在长城CJ-4 15W/40柴油机油润滑下,采用GCr15为对偶件,试验载荷800N,转速1 000 r/min,试验时间1 h,涂层的摩擦系数稳定在0.099,磨损量为0.001 6 g,磨损机制为磨粒磨损。     

HVOF喷涂超细结构WC-12Co涂层磨粒磨损性能

以喷雾转换法制备的球壳形WC-12Co复合粉为原料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)在45~#钢上制备超细结构WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性。利用XRD、SEM和磨损试验机分析涂层物相组成、微观结构和耐磨损性能。结果表明:多孔球壳形WC-12Co复合粉在HVOF喷涂过程中发生了中度脱碳,涂层中不仅含有WC、W_2C相,还有少量W相;涂层微观结构致密,组织呈岩层状,截面平均显微硬度HV_(0.3)为1 205.5、平均开裂韧性为4.96 MPa·m~(1/2);磨损过程中,粘结相被SiO_2犁削出非连续状槽沟,WC晶粒剥离或裂解出的细小WC晶粒成为新的磨粒,对粗大晶粒产生磨削或积于裂纹处加剧开裂。     

HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层的微观组织及抗冲蚀性能

为提高水轮机表面抗泥沙冲蚀性能,本实验采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢(0Cr13Ni5Mo)基体上分别制备微米和纳米结构的WC-10Co4Cr涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同结构WC-10Co4Cr粉末和涂层的微观组织结构,并对涂层的显微硬度、结合强度和抗冲蚀性能进行对比,探讨涂层泥沙冲蚀机理。结果表明:HVOF制备的纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织致密,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失远小于微米涂层;纳米结构可细化涂层晶粒,增强涂层的显微硬度和韧性,提高涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

双尺度 WC-CoCr 涂层的组织结构分析

微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注。以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析。结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7%;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5%。两种涂层中,W_2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co_3W_3C相分散于WC与非晶相之间。     

HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究

通过高速氧燃料火焰喷涂制备一种Fe59Cr12Nb5B20Si4非晶金属涂层,与商用316L不锈钢相比,以实现更低的热导率和更好的耐磨防护效果。所制备的涂层具有致密层状结构(孔隙率小于1%),有轻微的氧化发生。Fe基涂层的微观结构中具有非晶骨架并有纳米晶析出,其热导率(2.66 W/m K)显著低于不锈钢涂层(5.87 W/m K)。得益于这种微观结构,涂层硬度可达到1258±92 HV。因为涂层磨损机理的改变,涂层的摩擦系数和磨损量在200℃时上升,并在400℃时下降。涂层在室温时的磨损机理主要为疲劳磨损并伴有氧化磨损。在200℃时,由于第三粒的磨损,磨损过程加速。400℃下涂层耐磨性能的下降可能导致大面积的氧化膜的生成。     

耐磨钢的冲蚀磨损性能研究

本文研究了低合金高强度耐磨钢NM400、NM500和高碳钢65Mn淬火后组织、性能和析出物情况,以及在不同角度和压力下的冲蚀磨损性能及和磨损机理。结果表明,三种钢的组织均为马氏体,其中NM400和NM500为板条马氏体组织,而高碳钢65Mn则主要为片状马氏体组织;冲蚀磨损实验表明,在较小的冲蚀角度下,三种钢的冲蚀磨损性能主要与材料的硬度有关,但是在较大的冲蚀角度下,三种钢的冲蚀磨损性能除了与硬度有一定关系外,还与材料的塑韧性有较大关系。     

F92 阀芯件表面 HVOF 制备 NiCr-Cr3C2涂层高温摩擦磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术 (HVOF) 在 F92 阀芯材料表面制备 NiCr-Cr3C2单层和 NiCr+NiCr-Cr 3C2双层涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、高温摩擦试验机等探究了两类涂层的显微形貌、相结构、力学及高温摩擦学性能。结果表明：两种涂层成分均匀、结构致密。其中,单层涂层的表面硬度较低(810.19±22.74HV),且摩擦系数范围由低温的 0.4~0.9 到高温的 0.3~0.7,磨损率从 3.19×10 -6 mm3 /(N?m) 到 3.06×10 -5 mm3/(N?m),单层涂层在高温下 (630℃ ) 表现出更为优异的耐磨性能;双层涂层具有较高的表面硬度 (869.68±44.12 HV), 且摩擦系数受摩擦往复频率影响在0.4~0.8波动,磨损率维持在2.5×10 -5 mm 3 /(N?m)左右,受磨损频率因素影响较小,更能适用于频率频繁变换 (1 Hz~5 Hz) 的服役环境中。C 析出生成的 Cr7C3与高温氧化生成的 Cr 2O3之间的协同作用能够提高涂层的高温摩擦磨损性能,磨损机理分析表明：两种涂层的高温摩擦磨损形式相似,整个磨损过程由磨粒磨损、黏着磨损构成。     

超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响

为了研究超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响,采用不同烧结工艺制得WC平均晶粒度分别为0.25、0.35、0.50μm的三种合金。通过密度天平、硬度计、摩擦磨损试验仪、三维轮廓扫描仪和扫描电镜等对合金进行表征分析。结果表明,合金的相对密度和硬度随着WC晶粒尺寸的增大而呈降低的趋势。WC平均晶粒度为0.25μm的合金,硬度高,往复摩擦过程能有效抵抗对磨球的作用,磨痕深度较浅,显示出较好的耐磨性能。当WC平均晶粒尺寸增加到0.35μm时,对磨球的侵入深度明显增加,合金的耐磨性能降低。继续增加WC平均晶粒尺寸到0.50μm,合金的硬度持续降低,磨损形貌中出现WC颗粒的破碎相,对磨球的侵入深度进一步增加,耐磨性能最差。     

HVOF 制备 MCrAlY 涂层过程中 WC 杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

WC颗粒类型和数量对激光熔覆镍基涂层磨粒磨损性能的影响

由韧性Ni基合金基体和耐磨WC颗粒复合而成的金属基复合(MMC)涂层常被应用于严苛的磨粒磨损工况下。本研究的目的是绘制Ni基基体中WC颗粒类型、形态和数量对激光熔覆MMC涂层微观组织结构和耐磨性能的影响规律。采用ASTM-G65标准对涂层的磨粒磨损性能进行了评价,其主要受WC体积含量的影响,而对于同样的熔化程度或向基材的稀释情况以及颗粒尺寸来说,WC的形状和微观结构对其影响较小。涂层的微观组织结构分析表明,WC在熔池中的熔解程度主要受到熔池中液相金属化学成分和所选WC微观结构和数量的影响。     

稀土提高40Cr钢氮化层抗冲蚀磨损性能的研究

本文研究了在气体氮化渗剂中加入微量稀土元素对40Cr钢氮化层组织、韧性及抗冲蚀磨损性能的影响。试验结果表明稀土在氮化时被渗入到钢的表层起微合金化作用,改善了渗层组织。稀土氮化层的韧性和抗冲蚀磨损性能,较普通氮化层有明显提高。扫描电子显微镜对冲蚀磨损试样表面形貌观察发现,氮化层的磨损特征为塑性变形形成的犁沟剥落,并伴随着萌生横向裂纹,有大块磨屑剥落;而稀土氮化层则为塑性变形形成的犁沟剥落。     

镍基合金—碳化铬复合涂层抗磨损性能的研究

为了得到耐磨损的表面涂层,用真空熔烧方法制成与钢基休牢固结合的镍基自熔合金—碳化铬复合涂层。用扫描电子显微镜及X射线衍射仪对涂层的组织和结构进行了观察和分析。应用环块磨损试验机,对具有不同碳化铬含量的镍基复合涂层对金属的摩擦副进行了磨损试验。试验结果指出,在同样条件下,在涂层对金属副中的复合涂层的磨损抗力比在金属对金属副中的GCr15钢要好。复合涂层的磨损率比GCr15钢及纯镍基合金涂层降低约一个数量级,并且复合涂层的磨损率是随碳化铬含量增加而下降的。根据试验结果,对在复合涂层中合理的碳化铬含量也进行了讨论。     

HVOF制备方法对纳米结构WC-10Co-4Cr涂层抗空蚀性能的影响

采用液体燃料和气体燃料超音速火焰喷涂工艺(HVOF)分别制备了纳米结构WC-10Co-4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的组织结构,并比较涂层的显微硬度与开裂韧性。在清水介质中进行了涂层的振动空蚀试验(CE),探讨了不同HVOF工艺方法对涂层抗空蚀性能的影响。结果表明:两种HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层主要由WC相和少量的W2C相组成,气体燃料HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层含有微量金属W;相比于气体燃料HVOF制备的涂层,液体燃料HVOF制备的涂层孔隙率降低了大约75%,显微硬度提高了20%以上;液体燃料HVOF制备的涂层具有更优异的抗空蚀性能,其空蚀率仅为气体燃料HVOF工艺制备的涂层的28%,其主要原因是喷涂过程中粒子速度更快,温度更低。     

HVOF喷涂亚微米级WC-12Co涂层的物相变化与耐磨损性能

本文采用超音速火焰喷涂技术,以含有亚微米级WC颗粒的WC-12Co热喷涂粉末为原料,制备高硬度、高耐磨性的WC-12Co金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损实验机等对涂层的微观组织结构及其耐磨性能进行了研究。研究结果表明:在喷涂过程中,所选用的各组工艺参数所制备的涂层中WC颗粒都发生了少量的脱碳分解;丙烷燃气流量越低、氧气流量越低、喷涂距离越长,WC的脱碳分解程度越低。在干磨擦、负载15kg、对磨环转速200r/min的条件下,涂层的磨损机制为:初期为对软相金属Co的犁沟切削,然后以硬质的WC作为磨粒的磨粒磨损为主,磨损后期还出现了一定程度的粘着磨损。在磨损过程中发生了少量物相转移,在涂层表面可以检测到Fe元素。     

超音速火焰喷涂工艺对WC-CoCr涂层的力学性能影响研究

采用超音速火焰喷涂（HVOF）在调质45钢表面制备WC-CoCr涂层,调节不同喷涂工艺制备3种涂层.运用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）手段及LeiCa DMIMR图像分析系统对所制备涂层的组织形貌和成份进行表征与分析;并利用显微硬度仪对涂层的力学性能进行表征.结果表明：WC-CoCr涂层的孔隙率随着喷涂距离的增加而减小,进一步增加时涂层的孔隙率反而增大,涂层的显微硬度也随着喷涂距离的增加而减小,喷涂距离为370时其显微硬度达到最优,显微硬度值为1477.61HV0.3.通过以上工艺对比分析可知喷涂距离对涂层的性能影响较大.     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层微观组织及冲刷磨损性能研究

利用先进的AC-HAVF喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层。研究了其微观组织及耐磨性能。试验结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11、WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2等相组成,未发现W2C以及W相;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约2.5%;WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200~800 nm;涂层具有优异的耐冲蚀磨损性能,其耐磨性较基体有很大的提高。涂层应用于水轮机叶片的修复,三个月汛期使用后涂层良好。