高温防护涂层研究进展

简要介绍了高温防护涂层的发展进程,特别关注航空航天领域中几种常用的高温涂层,包括扩散涂层、MCrAlY包覆涂层和热障涂层;介绍了新概念涂层和玻璃基复合涂层等特色高温防护涂层;综述了国内外关于包括抗氧化或耐腐蚀涂层、热障涂层和扩散阻挡层等高温涂层的最新研究进展;还讨论了高温涂层未来的发展。     

等离子喷涂热障涂层的隔热性分析

采用大气等离子喷涂方法制备不同类型的氧化钇部分稳定氧化锆热障涂层：传统涂层、纳米团聚粉末制备的纳米涂层和空心球粉末制备的空心球涂层。通过扫描电镜、透射电镜、压汞仪和激光脉冲法观察和测试各种涂层的组织形貌、空隙分布和导热系数,并在相同条件下测试各种涂层的隔热性能。结果表明：纳米涂层空隙率最低,内部孔洞细小。空心球涂层组织相对疏松,内部层片更薄,有最高的空隙率和最大的平均空隙大小。传统涂层介于二者之间。纳米涂层和传统涂层均表现出双态空隙大小分布。涂层的导热系数均随着温度的上升而升高。传统涂层的热导率最高,纳米涂层与空心球涂层的热导率相接近。纳米涂层具有最好的隔热性能,空心球涂层接近纳米涂层的隔热效果。隔热效果与涂层厚度呈线性关系。随着厚度增加,导热系数低的纳米涂层和空心球涂层的隔热效果增长幅度高于传统涂层。     

等离子喷涂陶瓷涂层的应用

简述等离子喷涂陶瓷涂层的研究进展与现状,依据陶瓷涂层应用的分类,从等离子喷涂陶瓷涂层的耐磨涂层、热障涂层、耐蚀涂层、超导涂层、压电陶瓷涂层、生物活性涂层方面介绍了目前常用的等离子喷涂陶瓷材料的性能及其应用的研究现状。     

热障涂层的研究现状与发展趋势

热障涂层是一类高温防护涂层,由于其应用的广泛性,已成为近年来涂层研究领域的热点之一。对热障涂层国内外的研究进展进行了综述,重点阐述热障涂层成分的选择、热障涂层的结构设计、热障涂层的制备工艺、热障涂层的失效机理、寿命预测以及热障涂层的发展趋势。     

PVD氮化钛涂层刀具切削性能的试验研究

采用电弧离子镀涂层工艺,制备了TiN涂层高速钢钻头和TiN涂层硬质合金铣刀,检测了TiN涂层的膜层性能,并进行了有TiN涂层和无涂层刀具的切削对比试验。结果表明,有TiN涂层的高速钢钻头使用寿命是无涂层钻头的5～7倍,有TiN涂层硬质合金铣刀的使用寿命是无涂层铣刀的3～11倍。     

温度和厚度对纳米金刚石涂层残余应力的影响

目的通过改善液相等离子喷涂制备纳米金刚石涂层的工艺参数,提高纳米金刚石涂层的显微硬度与结合强度。方法利用Ansys有限元软件对纳米金刚石涂层中的残余应力进行数值模拟。建立纳米金刚石涂层的有限元分析模型与热传导方程,探讨了涂层的厚度与降温速度对纳米金刚石涂层残余应力的影响。通过扫描电子显微镜对制备的纳米金刚石涂层表面进行分析,并且利用显微硬度计和表面划痕仪测定纳米金刚石涂层的显微硬度和结合强度。结果纳米金刚石涂层的主应力为拉应力,涂层的最大主应力随着厚度的增大而具有先增大、后减小、再增加的特点。随着涂层厚度的增加,涂层的最大剪应力由涂层表面转移到涂层界面,其值先减少,后保持稳定。涂层整体、涂层界面和涂层表面的最大主应力与最大剪应力,随涂层温度的升高而呈线性递减的趋势。纳米金刚石涂层的主应力集中在涂层的四周,而涂层的剪应力分布在涂层表面。纳米金刚石涂层表面较光滑,由大量纳米级的细小扁平颗粒紧密排布而形成。结论采用适当的工艺参数制备出厚度为0.1 mm的纳米金刚石涂层,其显微硬度和结合强度分别约为150HV和9 N。     

PVD纳米涂层致硬机理研究现状及发展

从纳米多层涂层和纳米复合涂层两个角度总结了PVD纳米涂层的强化机制和涂层设计准则,提出了现有的涂层强化机制及涂层设计准则主要存在涂层强化机制适用性不足和理论性问题缺乏实验手段论证两个问题,并合理分析了问题存在的原因。从纳米多层涂层和纳米复合涂层两个角度,综述了PVD纳米涂层致硬机理的国内外研究现状。研究现状表明,涂层强化机制和一些涂层表征实验在涂层致硬机理研究中扮演着重要的角色,研究者们根据涂层强化机制和必要的实验手段对涂层的致硬机理进行了分析。但是涂层强化机制并非涂层致硬机理研究中必不可少的工具,既存在用一种或多种涂层强化机制解释涂层致硬机理的情况,又存在未使用涂层强化机制去解释涂层致硬机理的情况。针对这种现象,分析了其存在的内因和外因。外因为涂层材料组合方式和实验研究变量不同;内因为涂层强化机制及设计准则不完善。最后结合PVD纳米涂层致硬机理研究现状存在的问题,本着完善涂层强化机制和设计准则的目的,对未来研究方向进行了展望。     

激光重熔热喷涂涂层研究进展

热喷涂涂层存在孔隙度高、组织不均匀、涂层与基体的结合强度差等问题;激光重熔热喷涂涂层可以减少涂层孔隙率,改善涂层微观组织,封闭涂层贯通孔隙,改善涂层与基体的结合强度,提高涂层硬度耐磨性和耐蚀性.但激光重熔会使涂层产生裂纹、成片剥落和出现孔洞;在热喷涂粉末中加入稀土元素和低熔点材料,合理控制激光工艺参数,制备梯度涂层等方法可以改善激光重熔热喷涂涂层的微观组织,提高涂层的使用性能.     

热喷涂金属陶瓷/合金多层涂层的磨粒磨损性能

采用超音速火焰(HVOF)和电弧喷涂技术制备金属陶瓷/合金多层涂层。运用光学显微镜观察涂层组织结构;涂层硬度采用显微硬度仪进行测试;用湿式橡胶轮磨粒磨损试验机测试涂层的磨损性能。结果表明:涂层组织为扁平层状结构,涂层与基体、涂层与涂层之间结合紧密;多层涂层表层和底层(WC-12Co涂层)的硬度较高,中间层(NiCr合金涂层)的硬度较低;涂层的磨损质量损失与载荷成正比;磨料的硬度较高时,涂层的磨损质量损失较大,与单层涂层相比,多层涂层在较高载荷作用下具有较好的抗磨损性能。     

等离子喷涂制备典型涂层研究进展

从航空航天到交通运输、电子设备和医疗器械等,大大小小的行业中均可见到涂层的应用,涉及到这些领域的涂层种类主要有耐磨、耐蚀涂层、热障涂层、压电陶瓷涂层和生物陶瓷涂层等。等离子喷涂技术具有喷涂材料范围广、工艺简单等优点,是制备上述典型涂层的常用工艺方法。虽然同种工艺可制备出不同种类涂层,但由于所选的喷涂材料、喷涂参数不同,所获得的涂层性能和涂层结构之间也存在着一定差异,须对等离子喷涂各类涂层的研究进行分析与总结。基于此,文中简要介绍了国内外等离子喷涂涂层的应用现状,之后从不同种类涂层功能需求和技术特点出发,分析喷涂工艺对涂层结构和性能的影响。最后对提升涂层性能的工艺方法进行总结,并对今后等离子喷涂涂层技术的发展趋势进行了展望。