内孔等离子喷涂装置与工艺研究

针对内孔等离子喷涂时,环境温度高、烟尘污染严重等问题,为了实现对大功率柴油发动机Φ 150mm气缸套内壁的喷涂,本文从结构和功能上研究设计了一种具有独特排尘、防尘、冷却功能的内孔等离子喷涂装置。采用SEM对粉末和涂层进行表征,对涂层的孔隙率、显微硬度进行测试和分析,认为使用排尘、防尘、冷却机构后,涂层中杂质减少,孔隙率降低,显微硬度得到提高,从而为气缸套内壁制备优质的耐磨、减磨涂层提供了条件。     

等离子与火焰喷涂镍铝涂层性能研究

采用等离子和火焰两种方法制备NiAl涂层,对比了NiAl复合粉末在这两种喷涂工艺条件下所得涂层的硬度、结合强度和组织结构。实验结果表明采用等离子法制备的NiAl涂层致密,涂层孔隙率低,与基体的结合强度高,且涂层的硬度较高。     

基于正交试验的等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层工艺研究

基于正交试验研究了等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层过程中结合强度与等离子喷涂参数之间的响应关系, 分析了涂层显微特征的影响因素并据此优化了工艺参数。结果表明,影响 NiAl 涂层结合强度的因素主次顺序为 氢气流量、氩气流量、电流、喷涂距离,影响 NiCrAl 涂层结合强度的因素主次顺序为喷涂距离、氩气流量、电 流、氢气流量,工艺优化能够显著改善 NiAl 和 NiCrAl 涂层的显微特征和性能。NiAl 涂层的工艺范围为氩气流 量 110~120 SCFH,氢气流量 20~25 SCFH,电流 600~610 A,喷涂距离 130~140 mm,结合强度均在 30 MPa 以上, 最大值为 33 MPa。NiCrAl 涂层的工艺范围为氩气流量 120~130 SCFH,氢气流量 25~30 SCFH,电流 610~620 A, 喷涂距离 130~140 mm,最大结合强度为 43.6 MPa。     

C/C-Cu复合材料表面等离子喷涂钨涂层

采用等离子喷涂技术,在C/C-Cu复合材料表面制备W涂层,采用氧乙炔焰进行烧蚀考核,通过金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对烧蚀前后涂层的显微组织及相组成进行分析,并与没有W涂层的C/C-Cu复合材料进行对比。结果表明,熔蚀后有涂层的C/C-Cu复合材料质量损失仅0.9 mg/s,无涂层C/C-Cu试样的质量损失为5.6 mg/s。C/C-Cu复合材料表面W涂层较致密,与基体结合良好。烧蚀后C/C-Cu表面W涂层主要生成WO3和CuWO4,能谱分析(EDAX)表明有较多的Cu元素存在,但分布不均匀。W涂层在烧蚀后均较粗糙、疏松,存在孔洞和裂纹等缺陷,成为降低性能的重要因素。     

等离子喷涂镍基封严涂层热性能的研究

研究了镍基可磨耗封严涂层的抗热性能。采用等离子喷涂工艺喷涂镍基复合粉末,并对喷涂后涂层的抗热性能进行研究。结果表明,采用等离子喷涂制备的镍基封严涂层经过500℃不同时间热处理试验,涂层的硬度及显微组织仍能满足涂层的使用要求,涂层的抗热性能良好。     

火焰喷涂铜铝镍石墨封严涂层工艺研究

分析了一种中温可磨耗封严涂层材料的特性,并通过调整火焰喷涂工艺制备出不同硬度和形貌的涂层,分析了涂层的组织和相结构,探讨了材料和喷涂工艺对组织结构和基本性能的影响。研究结果表明,调整喷涂参数如送粉量、气体流量等对铜铝镍石墨涂层硬度、结合强度和抗热震性影响很大,如氧气流量加大会导致涂层硬度过高;送粉量越大,涂层硬度越低等。     

大气等离子喷涂铝硅-聚苯酯涂层的工艺及性能研究

利用大气等离子喷涂国产化铝硅-聚苯酯粉末,针对喷涂工艺对铝硅-聚苯酯粉末喷涂涂层的金相组织、硬度、热稳定性、结合强度等性能的影响进行了研究。结果表明:国产化铝硅-聚苯酯粉末可满足喷涂工艺要求,通过调节工艺参数可实现涂层较好的组织分布及力学性能状态,保温50h后涂层硬度有所降低,后期趋于稳定。     

大气和真空等离子喷涂钨涂层比较研究

应用大气和真空等离子喷涂技术制备钨涂层,对涂层形貌、氧含量、热导率、结合强度以及抗热冲击性能进行比较研究。研究结果表明,大气喷涂W涂层存在明显的氧化现象,而真空喷涂W涂层几乎没有发生氧化。与大气喷涂W涂层相比,真空喷涂W涂层具有更为致密的显微结构和较少的氧化物杂质,从而具有较高的热导率,与基体的结合也更加良好。通过高能电子束辐照实验,对涂层的抗热冲击性能进行考察,结果表明真空等离子喷涂W涂层具有较好的抗热冲击性能。     

人工关节用真空等离子喷涂Ti-HA涂层工艺研究

采用真空等离子体喷涂技术,在Ti基体上制备Ti-HA涂层,研究了喷涂工艺因素对涂层结构、性能的影响.结果发现,适当降低喷涂功率、减少氢气流量,有助于提高Ti涂层的粗糙度和HA涂层的结晶度.在优化的工艺参数下,可获得粗糙度大(Ra 26.0 μm)的Ti涂层和结晶度高(67%)的HA涂层.本文还在人工髋关节实物表面制备了可满足临床植入要求的Ti-HA涂层.     

超音速等离子喷涂制备先进陶瓷涂层的特点

采用最新开发的第二代超音速等离子喷涂系统,通过工艺优化,制备了目前常见的几种陶瓷涂层(如ZrO_2/MCrAlY梯度功能涂层,Nano-ZrO_2涂层,Cr_2O_3以及Ti-Al金属间化合物涂层等),并采用SEM、EDS、TEM、XDR等手段对陶瓷涂层的组织结构进行了分析表征。结果表明,相对于传统的等离子喷涂,上述涂层的致密性和界面结合状态都得到了明显改善。     

等离子涂层表面耐高温封孔剂的制备研究

以正硅酸乙酯为原料,盐酸为催化剂制备了用于耐高温封孔处理的SiO_2溶胶,封孔处理后的涂层致密,表面光洁度好。对封孔前后涂层性能的测试表明:经过封孔后,大幅度提高涂层耐酸和耐高温性能,增强了涂层对基材的保护作用。     

致密化工艺对氧化钛粉末及等离子喷涂涂层性能影响研究

采用喷雾干燥法制备了一种球形氧化钛团聚粉末, 并通过高温烧结及感应等离子球化工艺对团聚粉末进行 致密化处理。 利用扫描电子显微镜 (SEM)、 霍尔流速计和粉末颗粒强度仪对粉末性能进行了表征, 研究了不同致 密化处理工艺对粉末颗粒强度、 松装密度及流动性的影响。 采用大气等离子喷涂 (APS) 工艺制备了氧化钛涂层, 并对涂层的微观组织进行研究。 研究结果表明, 高温烧结工艺及等离子球化工艺均可有效提升氧化钛团聚粉末 的致密度, 经过高温烧结工艺后氧化钛粉末内部的细小颗粒呈现烧结熔融的趋势, 而采用等离子球化处理后的 团聚粉末直接形成了致密球体结构。 相比于高温烧结工艺, 等离子球化工艺对氧化钛粉末的致密化效应更为明 显, 粉末的颗粒强度可达 187.86 MPa, 松装密度可由 0.79 g/cm3 提升至 1.69 g/cm3, 流动性由 163.22 s/50g 加快 至 100.27 s/50g。 该粉末经过大气等离子喷涂沉积形成的氧化钛涂层孔隙率为 2.8 %, 与未经致密化工艺处理的氧 化钛团聚粉末相比, 制备的涂层致密化水平有了较大程度的提升, 涂层的平均显微硬度值由 434.18 HV0.3 提升至 744.37 HV0.3, 涂层的结合强度均值由 11.07 MPa 提升至 29.93 MPa。     

等离子喷涂氧化铝涂层连通孔的准分子激光表面处理改性

等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层由于内部存在孔隙、层迭及层间裂纹等缺陷而呈现出复杂的微观结构。这些典型的微结构特点显著影响着涂层的力学性能。本研究开发了一种等离子喷涂氧化铝涂层的准分子激光表面处理技术以优化石油工业缆绳工具的部件性能。相比于CO2或YAG激光器的液相处理技术,准分子激光工艺采用短波激光,这对陶瓷材料来说就意味着能量主要被表面区所吸收。首先,采用SEM研究了涂层的表面和截面微观结构,并表征了激光处理后表面粗糙度和消融状态。然后采用X射线微观断层成像技术获取了涂层的三维微结构以研究激光处理后涂层的3D孔隙率。最后,借助纳米压痕和电化学阻抗谱方法分别表征了改性后涂层微结构的力学和电学性能。结果表明,准分子激光表面处理技术是一种控制等离子喷涂氧化铝涂层绝缘性能的创新工艺。     

等离子喷涂NiCrAlYSi基封严涂层的性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备NiCrAlYSi基封严涂层,涂层采用聚苯酯为造孔剂,氟化物为自润滑相。研究发现,随着聚苯酯的含量增加,涂层孔隙率增加,硬度下降。喷涂参数(喷涂距离,喷涂功率)对涂层的硬度亦有较大影响,随着喷涂参数的改变,喷涂过程中聚苯酯的氧化程度各异,从而影响了涂层中的孔隙率,进而导致涂层硬度的变化。因此,通过调控喷涂参数和聚苯酯含量,可以达到对涂层孔隙率及硬度的控制。1000℃至室温热震试验结果表明:涂层具有良好的抗热冲击性能,且气孔率高的涂层抗热冲击性能更加优异。     

一种等离子喷涂Al/BN封严涂层

通过进行Al/BN面层粉末、NiAlW合金底层粉末喷涂工艺试验,确定了Al/BN及NiAlW粉末的化学成分和粒度分布,使其适合大气等离子喷涂的工艺要求,并制备出Al/BN可磨耗封严涂层。该涂层结合强度和布氏硬度适中,450℃耐热震性能良好,且在300小时以内组织稳定。销盘摩擦磨损试验结果表明,在室温下,涂层刮削性好,没有对GH2150变形高温合金摩擦销造成明显损伤;在450℃下,未对ВТ18У钛合金和GH2150摩擦销合金造成明显的磨损损伤,但其耐磨损性能有所下降。     

Reactive Plasma Sprayed TiN Coating and Its Thermal Stability

 TiN coating was prepared by reactive plasma spraying in the Ar and N2 containing plasma jet. The results of XRD show that the TiN coating consists of TiN and Ti3O, neither Ti2N nor TiO2 phases. The toughening mechanism was characterized by analyzing the SEM morphologies of the TiN coating′s indentation of microhardness and fracture surfaces. The results indicate that the coating possesses a high toughness. The adhesion strength among the TiN layers is 2588 MPa, which is slightly lower than that of the Ni/Al bonding coating. The oxidation process of the RPS TiN coating is TiN→Ti3O→TiO2.     

柱状晶对等离子YSZ涂层性能的影响

本文选用微米级YSZ粉末和纳米级YSZ粉末喂料,采用等离子喷涂技术制备了两种YSZ涂层,并通过扫描电镜(SEM)对涂层的微观组织和结构进行了研究。结果表明:微米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较短,长度在1～3μm之间;纳米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较长,长度在8～12μm之间;这种组织结构特征的差异是导致YSZ涂层结合强度和热震性能不同的主要原因。     

等离子喷涂高温润滑涂层的组织与力学性能研究

选取了具有优异的高温性能和一定的自润滑性能的高温镍基合金作为复合涂层基体材料,润滑相则分别从高、中、低温固体润滑剂中选取了Ag、CaF2、石墨（C）、MoS、BN为基本润滑组元;耐磨相则选用了在高温下具有良好的抗氧化性能及耐磨损性能的碳化铬（Cr3C2）硬质粒子,采用等离子喷涂技术制备了具有极佳相容性的高温润滑涂层。涂层的结合强度测定、硬度测定和扫描电镜分析均显示出涂层的梯度结构优于单层结构。梯度结构缓和了涂层内部的物理性能差异,不仪使涂层的硬度得到平缓过渡,而且使涂层的结合强度大大提高。有效改善了涂层的性能。