曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用

为了提高WC-12Co涂层质量,采用曲面响应法对等离子喷涂WC-12Co涂层的工艺参数进行优化,以涂层显微硬度为评价指标,设计了以电流、氩气流量和喷涂距离三因素的Box-Behnken实验模型.利用方差分析三因素的显著性及交互作用,采用BP神经网络建立3×9×1的神经网络模型,并与回归模型预测结果进行比较.通过实验方法对优化参数进行验证,同时分析了不同喷涂距离对涂层组织与性能的影响.研究表明:回归模型复相关系数R2为0.979 9,BP神经网络的复相关系数R2为0.999 1;神经网络的平均相对误差为0.46%,低于多项式回归模型的平均相对误差1.56%.喷涂距离对涂层显微硬度影响最为显著,最优工艺参数为:电流I=390 A,氩气流量QAr=2 500 L/h,喷距d=130 mm,能够预测的最大硬度为1 336.9HV0.5.     

响应曲面法优化超音速等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层工艺

为获得低孔隙率的Al2O3-40%TiO2(AT40)涂层,采用响应曲面法(RSM)优化超音速等离子喷涂AT40涂层的工艺参数,利用Box-Behnken(BBD)设计分析送粉量、喷涂功率、氩气流量、氢气流量4个主要因素对涂层截面孔隙率的影响规律,利用Design Expert软件设计试验方案,统计分析试验数据,并得到二次多元回归模型.研究表明,在本试验条件下,4种因素对孔隙率影响顺序依次为氩气流量氢气流量喷涂功率送粉量,最优工艺参数为送粉量30 g/min,喷涂功率51.4 kW,氩气流量3.0 m3/h,氢气流量0.45 m3/h,试验测得此时涂层孔隙率为2.74%.     

喷涂距离对Fe基非晶涂层孔隙影响的研究

热喷涂涂层中孔隙的存在会降低涂层的耐蚀性,减少涂层寿命,而热喷涂工艺参数很大程度上影响涂层的孔隙率。本文采用计算机数值模拟和设计验证实验的分析方法,重点研究了JP-8000超音速火焰喷涂系统(HVOF)制备Fe基非晶涂层工艺参数中喷涂距离与涂层孔隙的关联性。利用商用计算软件Fluent计算平台,研究加入粉末粒子前,喷枪内火焰温度和速度的变化规律,以及加入非晶粉末后,不同喷涂距离条件下颗粒飞行过程的温度和速度的变化规律。仿真结果表明,喷涂距离为360~380 mm时,非晶粉末颗粒在撞击基板时处于半融化状态,颗粒在基板上具有良好的流动性,可获得孔隙率较低的涂层。验证实验结果与仿真结果一致。X射线衍射结果表明,粉末、不同喷涂距离所制备的涂层以及同成分的非晶条带均为完全非晶态结构。SEM和孔隙率统计结果表明,喷涂距离为370 mm时,涂层截面的孔隙较少,且孔隙率最低,为0.57%,验证了计算模拟优化的最佳喷涂距离范围。     

基于灰色关联分析与回归分析WC-12Co涂层工艺参数的多目标优化

以Q235钢为基体,采用等离子喷涂法制备了高质量WC-12Co涂层,对WC-12Co涂层显微硬度、沉积厚度和结合强度进行综合评价。基于主气流量、电流和喷涂距离工艺参数设计了Box-Behnken实验模型,利用层次分析确定评价指标的权重,用灰色关联分析和回归分析对工艺参数进行优化。研究结果表明,层次分析后评价指标的权重矩阵为W_j=[0.44,0.17,0.39]。通过灰色关联分析法得到最优参数为气流量2 500L/h、电流350A、喷涂距离130mm,回归分析得到最优参数为主气流量2 500L/h、电流349.08A、喷涂距离129.18mm。两种方法优化结果基本一致,可以应用于工艺参数的多目标优化。     

超音速火焰喷涂制备WC-Cr3C2-Ni涂层工艺参数的优化

采用超音速火焰(HVOF)喷涂在Q235钢表面制备了WC-Cr_3C_2-Ni涂层,以喷涂距离、氧气流量、煤油流量为变量,设计了三因素三水平正交试验,并对涂层孔隙率、显微硬度和综合指标进行了评分,获得了最佳工艺参数组合。结果表明:WC-Cr_3C_2-Ni涂层的最佳工艺参数为氧气流量1 740scfh(49 242L·h~(-1))、煤油流量7.0gph(26.495L·h~(-1))、喷涂距离330mm。     

电弧喷涂工艺参数对Fe基涂层组织及耐磨性的影响

为保证大面积施工过程中电弧喷涂涂层质量的稳定性,采用正交设计方法研究了电弧喷涂工艺参数对Fe基耐磨涂层耐磨性的影响.确定最佳电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流180 A,喷涂电压32 V,喷涂压力0.55 MPa,喷涂距离100 mm.试验结果表明:采用优化后的最佳工艺参数喷涂,涂层相对耐磨性为Q235钢的15.6倍,比优化前的1号涂层相对耐磨性提高近1倍.涂层中的孔隙率是影响涂层耐磨性的主要因素,采用适中的电弧电压可减少涂层中的孔隙率和氧化物数量,有利于提高涂层的耐磨性,获得具有良好综合性能的涂层.     

热输入量对HVOF铁基非晶涂层制备及性能的影响

目的以FeCoCrMoCBYS非晶粉末为喷涂材料,采用几组不同的热输入量,使用超音速火焰喷涂(HVOF)制备成铁基非晶涂层,通过对涂层性能进行分析,研究热输入量对涂层的影响。方法通过调整煤油流量和氧气流量两个参数来控制喷涂时的热输入量。分别利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、维氏显微硬度计等设备,研究热输入量对涂层显微组织和显微硬度的影响,并通过电化学工作站测试涂层在1 mol/L FeCl_2溶液中的极化曲线进而分析其耐蚀性能。结果不同热输入量下制备的涂层均具有较高的非晶含量。保持其他参数不变,随着热输入量的增加,涂层变得更加致密,孔隙率最小达到1.56%。涂层显微硬度先增大后减小,涂层横截面中部位置硬度大于表面和接近基体位置。结论当热输入量达到6.4×10~5 J时,非晶含量高达96.7%,自腐蚀电流密度低,耐腐蚀性最好。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层的性能研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层,结果表明,采用超音速火焰喷涂工艺成功制备了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层.涂层各个区域的组织均匀,孔隙率小,呈典型的层状分布;其孔隙率约为2.2%,具有很高的硬度,平均显微硬度为1065.0HV50.并且所获得的非晶合金涂层具有较高的热稳定性,在596.0℃以下使用,不会发生晶化过程.     

等离子喷涂WC-12Co涂层的组织与性能

为了提高WC-12Co涂层的喷涂质量,采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层,探讨了不同工艺参数下涂层的组织与性能,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)研究涂层形貌和微观组织及涂层成分演变规律,采用显微硬度计测试涂层显微硬度。结果表明:涂层主要由WC和W2C以及少量的Co3W3C和Co6W6C相组成;涂层主要以机械结合方式为主,厚度大约在300μm,粘结层厚度约为60μm。该试验最优工艺参数为电流300 A,送粉率50 g/min,喷涂距离110 mm;优化后涂层硬度为1 169HV0.5 N,孔隙率为3.6%。     

超音速电弧喷涂制备Fe基非晶涂层的成分结构及磨损性能研究

该文通过对超音速电弧喷涂技术制备涂层的粉芯/金属外皮成分比例、整体合金化以及表面形貌成分进行了表征分析研究,并基于实验结果对喷涂参数进行了初步优化。研究结果表明,以Armacor MTM粉芯丝材制备的涂层成分Fe元素含量较丝材的Fe含量损失最严重,同时该涂层均明显出现非晶特征的XRD衍射α-Fe相的宽化峰。最优工艺参数为喷涂距离D=150 mm,喷涂电流为I=150 A。     

电弧喷涂工艺参数对Zn-Al伪合金制模涂层性能的影响

为了提高电弧喷涂模具的复制精度和使用寿命,研究了喷涂工艺参数变化对电弧喷涂制模中Zn-Al伪合金金属壳的硬度和致密性的影响.试验采用Zn丝作阴极,Al丝作阳极进行电弧喷涂.在固定喷枪移动速度和喷涂角度为90°的条件下,分析得出,送丝速度和喷涂距离对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较小,而电弧电压和压缩空气压力对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较大,并通过正交分析法得出了电弧喷涂制备Zn-Al伪合金涂层的最佳工艺参数:电弧电压30 V,送丝速度5m/min,喷涂距离200mm,压缩空气压力0.5 MPa.最后分析了不同工艺参数下涂层的金相组织.     

微弧等离子喷涂AT13纳米涂层的工艺优化

根据微弧等离子喷涂在不同工艺参数下制备的AT13纳米涂层结合强度和显微硬度的测试结果, 运用遗传神经网络算法对喷涂工艺参数与涂层结合强度和显微硬度之间的非线性关系进行建模与仿真, 并应用遗传算法和多目标优化理论对AT13纳米涂层的性能进行了优化. 研究结果表明, 仿真值与实验值相一致, 相对误差<0.5%; 喷涂电流、Ar流量和Ar压力分别为150A、64m³/h和0.38MPa时, AT13纳米涂层综合性能最佳.     

超音速电弧喷涂Ti-Al涂层抗滑动磨损性能研究

采用二次正交回归试验设计原理和钛铝双丝超音速电弧喷涂Ti-Al合金复合涂层方法，对LY12铝合金进行了表面强化研究，并采用金相、XRD、SEM、硬度和磨损试验方法，对涂层的组织结构及力学性能进行了表征，考察了喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和耐滑动磨损性能的影响，研究结果表明：在本文的实验条件下，涂层的体积磨损量、孔隙率、显微硬度与喷涂电压和喷涂距离之间的变化规律，可用回归模型进行描述；随喷涂电压的增大，涂层磨损量逐渐下降；喷涂距离小于220mm时，随喷涂距离的增大涂层磨损量逐渐增大；喷涂距离为220mm时，磨损量达到最大，继续增加喷涂距离，涂层的磨损量逐渐下降；在干摩擦条件下，Ti-Al合金涂层的磨损机制主要以化合物相剥落引起的磨粒磨损和氧化磨损为主。     

飞机高强度钢零件超音速电弧喷涂铝基防护层工艺

采用正交试验对飞机高强度钢零件的超音速电弧喷涂铝基防护层的工艺参数进行了优化试验，根据对结合强度、孔隙率和耐腐蚀性能指标的测试，确定了相应的优化参数。当工艺参数为喷涂距离200mm、电压34V、电流160A时，铝基防护层具有良好的防护性能，为后续的工艺研究提供参考。     

CeO2改性多尺度WC-CoCr涂层组织结构及空蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术，制备多尺度WC-10Co4Cr涂层和纳米CeO₂改性涂层。研究添加纳米CeO₂对多尺度WC-10Co4Cr涂层组织结构、力学性能的影响。并采用超声振动空蚀装置研究淡水介质中涂层的空蚀行为和机理。研究表明，改性涂层和未改性涂层物相均主要由WC相和非晶CoCr组成，没有产生明显的脱碳相。纳米CeO₂改性多尺度WC-10Co4Cr涂层具有更低孔隙率(0.25%),但涂层显微硬度(1 134 HV_0.3)只有多尺度WC-10Co4Cr涂层的83%。同时其开裂韧性(5.27 MPa·m^1/2)相对于多尺度WC-10Co4Cr涂层降低了4%。纳米CeO₂的添加削弱了涂层在淡水介质的抗空蚀性能，其抗空蚀性能只达到多尺度WC-10Co4Cr涂层的61%。纳米CeO₂的添加降低了多尺度WC-10Co4Cr涂层的孔隙率，但同时削弱了涂层的力学性能，由此降低了涂层的抗空蚀性能。     

正交试验设计优化等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2涂层工艺参数

为了深入研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)工艺参数与涂层性能之间的关系,采用正交试验设计法,针对等离子喷涂过程中喷涂距离、喷涂电流、主气压力及辅气压力等4个主要参数,选用L9(34)正交表,以涂层结合强度为指标开展制备工艺参数的优化。结果表明,影响涂层结合强度的因素主次顺序是喷涂电流、喷涂距离、主气压力、辅气压力;等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2最佳工艺参数为:喷涂距离110mm,喷涂电流870A,主气压力0.31MPa,辅气压力0.97MPa,优化工艺喷涂的涂层结合强度达到31.5MPa。     

铝基粉芯线材电弧喷涂工艺参数优化研究

为了使铝基粉芯线材电弧喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层孔隙率为判据,通过正交试验和OLYC IA m3金相图像分析系统对铝基粉芯线材电弧喷涂工艺进行了优化,同时采用SprayW atch热喷涂监控系统对喷涂过程中粒子的飞行速度和温度进行了测定.经研究得到了铝基粉芯丝材电弧喷涂的最佳工艺参数.结果表明,影响铝基涂层致密性的工艺因素按主次顺序分别为喷涂气压、喷涂电压和喷涂距离;在所选试验范围内,随气体压力和喷涂电压的增大、喷涂距离的减小,涂层的孔隙率降低;在优化的喷涂工艺参数条件下,铝基涂层最小孔隙率可达1.3%.     

Fe基非晶合金涂层的等离子喷涂制备工艺研究

一种Fe基非晶合金粉末（含Si,B，Cr,Ni等）被用于大气等离子喷涂试验，结果表明，采用等离子喷涂工艺成功地制备出了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层，涂层各区域的组织均匀一致，涂层由变形良好的带状粒子相互塔接堆积而成，涂层致密度高，孔隙率低，氧化物含量较少，并具有很高的硬度，显微硬度在530～790Hv0.1范围内，涂层与基材结合良好，结合强度可达27MPa以上，能够满足实际使用要求。     

棒材等离子喷涂制备非晶态合金雾化过程的数值模拟及工艺参数的制定

根据已有的火焰喷涂一维稳定流动学研究的成果,提出棒材等离子喷涂法制备非晶涂层的雾化机理并计算了棒材等离子喷涂法制备非晶时雾化粒子的中值粒径。同时改变棒材等离子喷涂中主气压力和辅气压力两个主要参数,优化了铁系非晶涂层制备工艺。结果表明,3mm Fe80P13C7及Fe72Cr8P13C7的晶体棒材通过大气等离子喷涂,在喷涂电压为55V,喷涂电流为600A,棒材与喷嘴的距离为4mm,送棒速率为50mm/min,喷涂距离为100mm,喷涂角度≈90°,主气压力为0.95MPa,辅气压力为0.35MPa喷涂可制备非晶涂层。     

C2H2气体流量对WC-DLC涂层结构与性能的影响

文章采用直流磁控溅射技术制备WC-DLC耐磨涂层,为了探究C₂H₂流量对WC-DLC涂层表截面形貌、微观结构、力学和摩擦学性能的影响,在10-50 mL/min C₂H₂流量下制备了WC-DLC涂层并进行表征分析。结果表明,随着C₂H₂流量的增加,涂层中碳含量增加,晶粒逐渐细化,由柱状晶逐渐转变为细晶粒,涂层变得更加致密;涂层纳米硬度与sp³杂化的C原子含量密切相关,随着涂层中sp³-C含量的增加,硬度先升高然后降低,磨损率也先升高降低;随着碳原子含量升高,涂层中出现大量的非晶碳,表面晶粒非晶化,涂层的摩擦系数逐渐减小且更加稳定。