气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能的影响

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。结果表明:不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr_(0.92)Y_(0.08)O_(1.96)组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

等离子喷涂钼涂层的工艺性能研究

在45钢基材上用等离子喷涂方法制备纯钼涂层,对不同工艺参数下制得的涂层进行了性能、SEM分析.结果表明,涂层的工艺性能与喷涂工艺参数有密切关系.不同喷涂电流下,涂层的显微硬度与涂层孔隙率成反比例关系,而孔隙率又是随电流的增大先增加后减小的.工作气体的流量在25～45L/min时,喷涂粉末沉积效率最高.送粉量过大则气孔率增大,降低了涂层之间的粘结强度和涂层的显微硬度;过小则粉末沉积效率降低.     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

7A09超高强度铝合金超音速火焰喷涂WC涂层

以7A09超高强铝合金为基体,采用超音速火焰喷涂技术(HVAF)将WC粉末喷涂在基材表面,对不同喷距制备的涂层的结合强度,物相组成,微观形貌进行研究。结果表明,不同喷涂制备的涂层结合强度均较好,物相组成差异不明显,喷距在180 mm时孔隙率较低,显微硬度较高。     

铸铁表面等离子喷涂Mo涂层工艺研究

采用不同参数等离子喷涂方法在铸铁表面制备了钼涂层,利用SEM和EDS研究了涂层组织与断口形貌,并检测了涂层的显微硬度。结果表明,喷涂最佳工艺参数为主气流量72 L/min,喷涂距离107 mm,送粉速率14 g/min,功率18 kW。涂层与基体以机械结合为主,Mo涂层的硬度明显高于基体的硬度,涂层显微硬度分散性和不均匀性较大,这是由于涂层组织结构的非均匀性和涂层中的缺陷造成的。     

HVOF制备铝青铜涂层工艺优化及工艺参数对涂层性能的影响

目的 利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层.方法 基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析.利用场发射扫描电子显微镜,观察涂层截面形貌,测量涂层厚度.使用ImageJ软件测量孔隙率.采用显微硬度计和电子万能试验机,测量涂层的显微硬度和结合强度.针对正交实验结果,采用极差分析法进行分析,确定最优的工艺参数.结果 由极差法分析得到最优工艺参数:煤油流量为22 L/h,氧气流量为900 L/min,送粉速率为80 g/min,喷涂距离为200 mm.采用最优工艺参数制备涂层,测得涂层厚度为405.43μm,孔隙率为0.10％,结合强度为61.63 MPa,显微硬度为330.33HV0.3.结论 与粉末相比,涂层的相组成未发生改变,均为α相和β'相.通过极差分析可知,不同工艺参数对涂层孔隙率、厚度、显微硬度和结合强度的影响程度不同.在本实验选取的主要工艺参数中,送粉速率对涂层孔隙率和厚度的影响程度最大,喷涂距离对涂层显微硬度的影响程度最大,煤油流量对结合强度的影响程度最大.     

超音速等离子喷涂Mo涂层的性能

以45~96μm纯Mo粉为喷涂粉末,在两种喷涂参数下采用超音速等离子喷涂工艺在45Cr Ni Mo VA钢表面制备了均匀致密、氧化量极少的Mo涂层,研究了不同参数下涂层微观结构、显微硬度、结合强度及耐磨性。结果表明,喷涂功率和气体流量略大的1号涂层各项性能均优于2号涂层。1号涂层的显微硬度为354 HV0.1,内聚强度为35 MPa;拉伸断口呈"微凹坑"、"微凸起"及塑性断裂后留下的微皱褶;10 N干摩擦下涂层磨损率高于基体,为粘着磨损机理,50 N润滑条件下涂层磨损率是基体的1/3,为磨粒磨损机理。     

APS制备PFA/Al2O3复合陶瓷疏水涂层的性能及沉积机制

目的在铝合金表面制备含氟疏水涂层,改善其综合性能。方法以Al_2O_3∶PFA质量比为4∶1、3∶1的混合粉末为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂(APS)技术,调整工艺参数,于铝基体上制备不同的PFA/Al_2O_3复合疏水涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度及疏水性能等进行了评价。根据两种粒子在等离子焰流当中的特征及沉积状态,讨论并分析其对疏水性能的影响。结果涂层的相组成均以γ-Al_2O_3为主,其中还含有少量α-Al_2O_3微晶及非晶。涂层表面都有一定的疏水性,其静态水接触角均达到了100°以上,结合强度达到23 MPa以上,显微硬度最高能达到760 HV0.3。结论两种混合粉末制得的涂层相比,Al_2O_3∶PFA质量比为3∶1的混合粉末制备的涂层的疏水性有明显提升,说明表面F元素的含量是影响疏水性的重要因素,但其结合强度、显微硬度有所下降。两种粉末粒子经焰流加热后以熔融或半熔融的状态于基体上沉积,形成了团聚扁平状的复合结构,同时,在扁平状结构的表面与四周也存在着未熔或半熔融的椭球形粒子。     

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...     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。     

爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响

目的 研究爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响规律,进一步提升铝合金表面AlCuFeSc准晶涂层的性能。方法 采用爆炸喷涂工艺制备准晶涂层,以正交试验方法对爆炸喷涂氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率3个影响涂层性能的关键参数进行优化。借助显微硬度计、拉力试验机研究涂层的力学性能。采用SEM、XRD、EDS等手段表征粉末及涂层的微观物相结构。结果 在试验参数范围内,以涂层的表面硬度和结合强度性能为主要判定指标,各因素对涂层性能的影响从大到小依次为氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率。综合考量涂层表面硬度和结合强度2个指标,得到了AlCuFeSc涂层的最佳制备工艺,氧燃充枪比为56%,喷涂距离为210 mm,喷涂频率为1次/s。在该最佳工艺参数下制备的准晶涂层致密且与铝合金基体结合良好,涂层表面硬度为583.4HV0.3,结合强度为63.24 MPa,孔隙率为0.648%,准晶相的含量为69%。结论 采用最佳工艺参数制备的AlCuFeSc准晶涂层相较于非最佳工艺参数喷涂涂层,其性能得到较大提高,可为未来准晶涂层的应用提供参考。     

喷涂工艺参数对硅灰石涂层结构的影响

采用等离子喷涂方法,在不同喷涂距离、主气流量和喷涂功率下制备硅灰石涂层.使用扫描电镜观察了涂层的微观形貌,研究了喷涂工艺参数对涂层结构的影响.结果表明,在较大主气流量下,随着喷涂距离增加,涂层粒子扁平化程度降低,涂层内孔隙逐渐增多;在较小主气流量下,涂层粒子扁平化程度随喷涂距离增加呈现先增加后减小的趋势.主气流量增加,涂层致密,粒子扁平充分.喷涂功率增加,粒子熔化好,涂层致密;但随喷涂功率进一步增加,涂层中出现较多的圆形孔隙.喷涂工艺参数对涂层结构的影响主要通过影响熔融粒子的温度和速度所致.     

面向工业设计的塑料表面铝涂层的结合强度

目的采用电弧喷涂方法在环氧树脂和ABS塑料表面喷涂铝涂层,研究涂层结合强度的影响因素。方法第一组试验是塑料表面喷砂后,喷涂铝涂层;第二组是塑料表面喷砂后,涂覆一层高强度环氧树脂结构胶,再喷涂铝涂层。选择喷涂气体压力、喷涂电流和喷涂距离三因素进行正交试验,采用粘结拉伸法测试结合强度,并用照相法测量铝液和环氧树脂塑料、Q235钢的接触角。结果本试验条件下,二种塑料电弧喷涂铝涂层结合强度的影响因素主次顺序为:空气压力喷涂电流喷涂距离。最优方案是:喷涂气体压力为0.7 MPa,喷涂电流为220 A,喷涂距离为160 mm。未涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度最大不超过3 MPa;涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度达到近20 MPa。铝液和Q235钢的接触角是45°,和环氧树脂塑料的接触角是135°。结论环氧树脂和ABS塑料表面电弧喷涂铝涂层的结合强度低的主要原因是铝液和它们之间的润湿性差。涂覆高强度环氧树脂结构胶后,喷涂工艺参数对涂层的结合强度影响不明显,结合强度受控于环氧树脂结构胶的粘接作用,使涂层的结合强度显著提高。     

Cold spraying of Al-Sn binary alloy: Coating characteristics and particle bonding features

In this study, Al-Sn binary alloy coatings were prepared with Al-10 wt.% Sn (Al-10Sn) and Al-20 wt.%Sn (Al-20Sn) gas atomized alloy powders by low pressure cold spray process. The microstructure and microhardness of the coatings were characterized. The deposition efficiency of Al-Sn and pure aluminum powder were tested on sand blasted substrates of Al6061, copper and SUS304. To investigate the particle bonding features of Al-10Sn powder, the wipe test was carried out on polished substrate surfaces. The average critical velocity of Al-Sn alloy powders was estimated combining with the deposition efficiency. The results proved that Al-Sn coatings with dense and uniform structure can be deposited successfully by low pressure cold spray with helium as the propellant gas. The weight content of tin in Al-Sn coating is 12% and 22% for Al-10Sn and Al-20Sn coating, respectively. With the increase of tin content in feedstock powder, the as-sprayed coatings present similar microhardness of 73 and 74 for Al-10Sn and Al-20Sn while, on the other hand, the deposition efficiency decreased. Bonding features of Al-10Sn particles indicated that the melting of tin phase occurred on the contact interface during particle impacting. This melting of tin phase and low strength of tin may affect the particle bonding process and hence increase the critical velocity for Al-Sn binary alloy powders.     

Preparation of metallic coatings on polymer matrix composites by cold spray

In the present work, an Al metallic coating and an Al/Cu bimetallic coating were prepared on the surface of a carbon fiber-reinforced polymer matrix composite (PMC) using a cold spray system with nitrogen as process and powder carrier gas. The microstructure, microhardness, and bond strength of the resultant coatings are analyzed. The bonding mechanism of the coatings, especially the deposition behavior of the Al particles on the PMC surface is discussed. Results had shown that cold spraying enables the deposition of the metallic and bimetallic coatings directly onto the PMC surface with precise process control and reasonable bonding of feedstock and substrate material. The surface metallization of PMC via cold spraying process presents promising application prospects.     

超音速等离子转移弧喷涂铝涂层的响应曲面法工艺优化

采用超音速等离子转移弧喷涂铝涂层,通过响应曲面法中的 Box-Behnken 中心组合试验设计了三因素三水平的工艺优化试验,建立了主气流量、工作电流和喷涂距离与涂层孔隙率之间的数学模型。 对最优工艺参数条件下制备的铝涂层,利用 SEM、XRD 对涂层的微观形貌和组织成分进行表征;利用 HMV-2000 型维氏硬度计和 MTS 809 万能拉伸试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试分析。 结果表明:随着主气流量增大、工作电流减小或者主气流量减小、 工作电流增大,孔隙率均呈减小趋势,得到的最优喷涂工艺为:主气流量:100 L/ min,工作电流:200 A,喷涂距离: 100 mm,丝与喷嘴的距离:10 mm,送丝速度:6 m/ min。 通过最优工艺制备的铝涂层,涂层致密,孔隙率为 2. 3%;涂层与基体的结合强度较高为 24. 4 MPa,显微硬度为 44. 5 HV_{0. 1} 。     

冷喷涂制备CuZn35涂层结构及耐摩擦磨损性能

目的 采用高压冷喷涂技术制备低氧化、致密、耐摩擦磨损的CuZn35涂层,并探究加速气体温度对CuZn35涂层性能的影响。方法 利用高压冷喷涂技术在铝板上沉积CuZn35涂层,探究加速气体温度对冷喷涂CuZn35涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的影响。在载荷为2 N时,在旋转式摩擦磨损试验仪上进行试验,对比铸态CuZn35材料的耐磨性能,评估在压力为5 MPa,加速气体温度为400、600、800℃条件下冷喷涂制备的CuZn35涂层的耐磨性能。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪(3D Profiler)对涂层的微观结构和磨损表面形貌进行分析。结果 当冷喷涂加速气体温度从400℃升至800℃时,CuZn35涂层内部颗粒的变形量不断增大,颗粒之间形成了较好的结合,孔隙率从2.67%降至0.5%以下,硬度从200HV0.3升至242HV0.3,涂层磨损率从3.67 mm³/(N·mm)降至1.80 mm³/(N·mm)。在温度为800℃条件下制备的CuZn35涂层表现出最优的耐摩擦磨损性能,在磨损过程中涂层材料未发生明显的块状脱落现象...     

喷涂工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe-Si准晶合金涂层性能的影响

目的使用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)方法制备高质量的Al-Cu-Fe-Si准晶涂层,研究喷涂工艺对涂层性能的影响。方法采用气雾化Al-Cu-Fe-Si准晶合金粉末,利用AK02T型AC-HVAF喷涂系统制备Al-Cu-Fe-Si准晶涂层材料。通过X射线衍射及扫描电镜观察分析准晶合金粉末和涂层的组织与结构,通过电化学工作站、显微硬度计和接触角测试仪等手段分析准晶合金涂层的耐蚀性、显微硬度及抗粘性能。结果对气雾化准晶Al-Cu-Fe-Si合金粉末的研究发现,冷却速率显著影响准晶合金粉末的组织,在冷却速率较快的粉末中形成胞状晶组织,准晶I相含量较高。对准晶合金涂层进行热处理,高温退火显著提高了涂层的硬度,950℃退火12 h后,硬度值达到(724±153)HV0.1。分别对准晶合金涂层和基体45~#钢的接触角进行测量,准晶合金涂层的接触角最大为95°,而45~#钢的仅为79°。通过电化学工作站测试比较涂层的耐蚀性,发现在3.5%(质量分数)的Na Cl溶液中,喷涂在45~#钢和5052铝合金基体上的涂层腐蚀电流密度J_(corr)分别为6.8×10~(-6),2.0×10~(-7)A/cm~2。结论不同粒径的气雾化准晶合金粉末的相组成不同,选择合适的粒径是保证铝基准晶合金涂层质量的前提。对涂层进行合适的热处理可以有效地提高涂层的显微硬度,铝基准晶合金涂层的接触角较45~#钢的高,提高了基体的抗粘性。不同基体上制备的准晶合金涂层的耐蚀性有很大差异,5052铝合金基体上的准晶涂层耐蚀性优于喷涂在45~#钢基体上的涂层。     

铝合金基体电热爆炸喷涂钼涂层的制备工艺与性能

采用电热爆炸喷涂技术在铝合金基体上制备钼涂层,用SEM、划痕仪、显微硬度计、表面粗糙度仪、微磨损试验机等表征了涂层性能。借助正交试验方法分析了钼涂层制备中各工艺参数对涂层质量的影响,确定了最佳工艺参数。结果表明:用电热爆炸喷涂方法制备的钼涂层均匀致密,孔隙率低;涂层与基体形成冶金结合,结合强度高;涂层硬度为基体的4.9倍,体积磨损量仅为基体的11.2%,耐磨性大幅增加。电爆炸喷涂的工艺参数中,对涂层质量和结合力影响最大的是喷涂距离,其次是喷涂次数,影响最小的是喷涂电压。