双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa·m1/2.     

爆炸喷涂纳米WC-12Co涂层的性能

采用爆炸喷涂工艺分别翩备纳米结构和常规结构WC-12Co涂层，研究了2种涂层的显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜（SEM）分析喷涂材料和涂层的形貌。结果表明，经爆炸喷涂，喷涂粉末中的WC颗粒的纳米晶特征能够保留到涂层中，得到纳米晶涂层。采用爆炸喷涂制备的纳米结构WC-12Co涂层较常规WC-12Co涂层组织致密，孔隙率低，其结合强度约为常规WC-12Co涂层的1．4倍，显微硬度约为常规涂层的1．3倍，摩擦磨损量约为常规涂层的1／2。     

WC-12Co涂层耐熔融锌腐蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂在316L基体上制备了WC-12Co涂层,并对熔融锌液对涂层的腐蚀机理进行了分析．研究结果表明：所制备的 WC-12Co 涂层均匀致密、孔隙率低于1％,平均硬度超过1300 HV0．3;WC-12Co涂层具有良好的耐熔融锌液腐蚀性能;在残余应力及热应力作用下,涂层会产生裂纹,熔融锌液沿着涂层裂纹渗透并腐蚀基体,导致涂层从基体剥离失效．     

热处理对HVOF WC-17Co涂层组织结构及耐磨性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在42CrMo钢表面制备了硬质WC-17Co耐磨涂层,分别在500,700,900,1 100 ℃保温1 h进行热处理,进而研究了热处理温度对涂层微观组织、相组成、硬度以及耐磨性能的影响。实验结果表明：随着热处理温度的升高,W2C相逐渐减少而非晶态的Co发生再结晶生成Co3W3C和Co6W6C;硬度呈现先升高后降低的趋势,700 ℃热处理后,WC硬质相增多,硬度最高;喷涂态WC-17Co涂层的耐磨性较差,900 ℃热处理后,析出的Co6W6C细小且弥散均匀分布,涂层的磨损量最小、耐磨性最好。     

镍基金刚石复合涂层的冷喷涂制备

通过机械合金化法制备了金刚石/NiCrAl复合粉末,探讨了金刚石含量对粉末的组织结构、粒度分布的影响.采用冷喷涂沉积法制备金刚石增强金属陶瓷涂层,探讨了粉末结构、金刚石含量对涂层的成分及组织结构的影响.实验结果表明,在机械合金化过程中,金刚石和NiCrAl并没有发生反应生成新相,硬质相较均匀地分布在复合粉末中.分析冷喷涂制备的复合涂层的组织结构发现,喷涂过程中粉末的成分及组织结构完全保留到了涂层中.     

镍基金刚石复合涂层的冷喷涂制备

通过机械合金化法制备了金刚石/NiCrAl复合粉末,探讨了金刚石含量对粉末的组织结构、粒度分布的影响.采用冷喷涂沉积法制备金刚石增强金属陶瓷涂层,探讨了粉末结构、金刚石含量对涂层的成分及组织结构的影响.实验结果表明,在机械合金化过程中,金刚石和NiCrAl并没有发生反应生成新相,硬质相较均匀地分布在复合粉末中.分析冷喷涂制备的复合涂层的组织结构发现,喷涂过程中粉末的成分及组织结构完全保留到了涂层中.     

冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层沉积影响

采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层微观结构和力学性能的影响．运用Ansys CFD软件建立了冷喷涂CoNiCrAlY高速射流场三维模型,系统研究喷涂气体种类、温度、压力及粉末粒径分布对粉末粒子温度和速度变化的影响规律．采用高压冷喷涂系统,在镍基高温合金GH625基体上沉积CoNiCrAlY涂层,利用光学显微镜观察CoNiCrAlY涂层的微观结构,并且利用ImageJ软件检测涂层的孔隙率,随后通过硬度计及拉伸试验检测涂层的显微硬度和结合强度．结果表明：随着气体温度升高粉末在喷枪出口处的温度及速度也升高,随着喷涂气体压力的升高粉末在喷枪出口处的速度增大,但是对气体压力的变化对粉末温度影响较小;在氮气气氛和1000 ℃条件下获得的冷喷涂CoNiCrAlY涂层的孔隙率为1.9%左右、结合强度约为57 MPa,在氦气气氛和700 ℃条件下制备的CoNiCrAlY涂层的孔隙率约为0.4%左右、结合强度超过70 MPa;经真空热处理后涂层的孔隙率与热处理前的相比,其孔隙率稍有降低;喷涂态CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为550 HV^0.3, 热处理后CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为350 HV^0.3,明显低于热处理前的显微硬度．      

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以超细(5～15μm)WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM,XRD,3D表面轮廓仪和显微硬度仪对LT-HVOF WC涂层的显微结构和性能进行了表征,并将其与HVOF WC-10Co4Cr涂层进行了对比.结果表明:LT-HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的显微结构和显微硬度与HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的相当,其表面粗糙度为1.22μm,远低于HVOF涂层(3.18 μm),但其断裂韧度约为HVOF涂层的1/2.基体表面的激冷粒子分析表明,LT-HVOF WC-10Co4Cr涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化,并未充分铺展有关.     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

软线喷涂陶瓷涂层的研究

介绍了采用火焰软线喷涂制备陶瓷涂层的工艺。通过对几种典型的陶瓷涂层（氧化铝、蓝铡玉、黑刚玉）的结构和部分性能的研究,并与等离子陶瓷涂层比较,结果表明,火焰软线喷涂涂层具有与等离子涂层相当的硬度和结合强度,但涂层相对较疏松。     

大气等离子喷涂制备SOFC连接体Cu/Mn/Co金属防护涂层

为了进一步提高固体氧化物燃料电池（SOFC）连接体防护涂层的电导率,采用大气等离子喷涂技术（APS）制备了Cu/Mn/Co金属涂层．研究了不同喷涂工艺参数对涂层性能的影响,以及涂层在800 ℃下的氧化行为．通过XRD,SEM及EDS表征涂层高温氧化过程中的相结构、表面形貌和微观结构演变,采用直流四电极法测量涂层的高温电导率．结果表明,800 ℃下氧化使金属涂层转变成了MnCo₂O₄/Cu_xMn_3-xO₄相．氧化初期,涂层表面和底部出现富Cu层;随氧化时间增加,富Cu层逐渐消失,Cu元素均匀分布在涂层中;当氧化120 h时,涂层表层的CuO层已不连续,与涂层分层且产生微裂纹．同时发现,长时间氧化后涂层截面明显致密化,形成了顶部致密、底部多孔的结构．此外,电流为550 A的涂层试样（No.2）尖晶石相最多,涂层致密度最高,其电导率也最高．800 ℃下氧化120 h后,电流为500,550和600 A的三种涂层试样（No.1~No.3）电导率分别为59.68S,93.55和85.72 S/cm,并且氧化过程中电导率保持稳定．所制备的金属涂层和尖晶石涂层均表现出较好的阻Cr扩散效果,Cr主要以Cr₂O₃的形式富集在基体和涂层的结合处．      

HVOF和APS喷涂T800涂层性能研究

分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,在Inconel718基体上制备T800涂层,并对涂层的金相显微结构、孔隙率、硬度及结合强度进行测试.试验结果表明,两种涂层与基体间均形成良好的界面结合,涂层组织均匀良好;与APS制备的T800涂层相比,HVOF制备的涂层孔隙率略低,表面硬度HR15N略高,结合强度较高.