过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随Al2O3含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-Al2O3梯度涂层.     

SiO2添加剂对等离子喷涂Al2O3涂层抗热震性的影响

通过在Ａｌ２Ｏ３陶瓷粉末中添加不同数量的ＳｉＯ２，探讨其对等离子喷涂涂层抗热震性的影响。结果表明，在等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３涂层中添加３％ＳｉＯ２后，热震起裂次数及热震失效次数均得到明显提高。其原因是适量ＳｉＯ２，能明显增加Ａｌ２Ｏ３涂层中的气孔和微裂纹。气孔尺寸均匀，直径在１～２μｍ以内，微裂纹以细网状分布于涂层薄片内。在热震过程中，气孔与微裂纹缓解涂层内应力，延缓了裂纹的扩展，故能显著提高涂层的抗震性能。但添加过量ＳｉＯ２后，由于Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＯ２热膨胀系数差异过大，易造成应力集中，产生粗大裂纹，另外，气孔率过大，降低了抗热震性能。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能研究

采用中性盐雾试验(NSST)研究了等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明,喷涂功率和TiO2含量对纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能均有显著的影响,且耐蚀性能随喷涂功率的升高而先升高后降低,但却随着TiO2含量的升高而升高。     

等离子喷涂Cu-Al2O3梯度涂层的组织与耐磨性分析

针对纯陶瓷涂层由于结合强度低、孔隙率高、影响涂层耐磨性的实际,用等离子喷涂法制备了Cu-Al2O3梯度涂层,用电子扫描显微镜(SEM)、金相显微镜等手段对涂层进行微观组织和成分分析,用自制销盘式固定磨料磨损试验机,检测了Cu-Al2O3梯度涂层的耐磨料磨损性能.结果表明,采用等离子喷涂法制备的Cu-Al2O3梯度涂层无明显的组织突变和宏观层间界面,涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性分布特征;梯度涂层中当Al2O3含量(质量分数,%)达到80%时(GC6),涂层的耐磨性最高,约为基体的3倍,随着Al2O3含量继续增大,纯陶瓷涂层(GC7)的耐磨性有所下降.     

基于遗传神经网络的等离子喷涂纳米ZrO2-7%Y2O3涂层工艺参数优化

将BP神经网络和遗传算法相结合用于等离子喷涂纳米ZrO2-7％ Y2O3涂层的工艺参数优化,根据正交试验结果对模型结构进行训练,建立了喷涂距离、喷涂电流、主气压力、辅气压力与涂层结合强度和显微硬度之间的BP神经网络模型,并基于遗传算法对涂层结合强度和显微硬度进行了单目标和多目标参数优化.结果表明,模型预测值与试验值十分接近,说明该网络模型是正确和可靠的.遗传算法优化的涂层最大结合强度和显微硬度(HV)分别为44.0 MPa和12.663 GPa;当涂层结合强度和显微硬度两个性能参数权重相同时,在喷涂距离90.66 mm、喷涂电流934.63 A、主气压力0.304MPa和辅气压力0.898 MPa时涂层综合性能最优.     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

纯铜SHS反应热喷涂Al2O3基复合陶瓷涂层的性能研究

    采用SHS(自蔓延高温合成)反应火焰喷涂工艺,将Al-CuO铝热反应体系引入到喷涂陶瓷材料中,在纯铜表面制备Al₂O₃基复合陶瓷涂层.结果表明,SHS反应热喷涂层与基体的结合好于常规热喷涂,辅以Ni-Al合金打底,复合涂层500度下热震循环40次时仍完好无损.复合涂层的XRD图谱表明,在层间及涂层内部生成的NiCu及Al_xCu_y化合物有助于增强涂层的性能,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好的液相环境的作用,提高反应转化率,降低孔隙率,同时复合涂层具有较好的耐磨性及抗氧化性.     

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr_3C_2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析.结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压.Cr_3C_2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500 A,电压65 V,喷涂距离100 mm,送粉气流量7 L/min.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层.     

等离子喷涂纳米结构ZrO2陶瓷涂层的工艺研究

研究工艺参数对等离子喷涂纳米结构ZrO2陶瓷涂层微观组织和力学性能的影响,采用三因素三水平正交试验法对喷涂电压、电流和主气流速三个主要参数进行了优化设计.采用定量金相分析法分析了涂层未熔化区域的大小,并测定了涂层的结合强度、裂纹扩展抗力和磨损性能.结果表明,制备纳米结构ZrO2陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流540A,电流63V,主气流量45 L/min.     

等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究

从纳米喂料的制备、纳米陶瓷涂层的制备及其结构和特性三方面评述了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究的进展,探讨了等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究中存在的主要问题,并展望了等离子喷涂纳米陶瓷涂层的发展前景。     

等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂技术在20钢基体上制备不同ZrO2含量的ZrO2/Al2O3陶瓷涂层,在QG–700型高温气氛摩擦磨损试验机上测试了涂层的室温干滑动摩擦磨损性能,用JSM–5160LV型电镜(SEM)对涂层磨损表面和磨屑进行微观形貌观察。结果表明:40ZAT涂层的摩擦学性能较10ZAT与20ZAT涂层的有所改善;ZrO2含量对等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的磨损性能具有一定的影响;涂层的磨损机理为微观断裂引起的剥落磨损。     

等离子喷涂陶瓷涂层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔和退火、真空退火对大气等离子喷涂 (Al/Ni Cr2 O3 )陶瓷涂层硬度、结合强度等性能的影响。结果表明 ,合理的后氧化能够明显改善涂层性能 ,且氧的扩散是发挥作用的重要因素之一。     

后氧化处理对等离子喷涂陶瓷涂层性能的影响

用正交实验法研究了后氧化处理温度、时间对大气等离子喷涂(Al/Ni+Cr2O3)陶瓷涂层性能的影响,由此获得的优化工艺参数为500℃×4h.研究表明,温度是影响后氧化效果的主要因素,优化的后氧化处理能明显改善涂层性能气孔率减少,致密性改善,硬度提高7.4HR15N,结合强度提高20.39MPa.     

等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的工艺研究

采用正交实验方法对等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的电压、电流及主气流量进行优化设计,并利用SEM、XRD对纳米Al2O3-13%TiO2复合粉和涂层进行检测和分析.结果表明,影响涂层热震性能的因素主次关系是电流>电压>主气流量;优化后的喷涂参数为电压60V,电流450A,主气流量40L/min,优化后纳米涂层的熔融、涂覆状态有所改善.喷涂时涂层中生成了γ-Al2O3,增加了涂层内的孔隙率,同时,Rutile-TiO2相转变成Brookite-TiO2相,增加了涂层中的内应力,加剧了裂纹的扩展,降低了涂层的抗热震性能.     

等离子喷涂Al2O3-13％TiO2涂层微观组织形貌分析

采用微米粉末和纳米粉末,分别在45钢表面等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层,测定了涂层的显微硬度和孔隙率,分析了涂层的显微组织。结果表明;微米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构;纳米尺寸粉末制备的Al2O3-13%TiO2涂层中有大量的未熔和半熔化粒子,粒子间结合紧密,涂层孔隙率小。     

等离子喷涂NiAl-Al2O3梯度陶瓷涂层的性能研究

利用等离子喷涂方法制备了NiAl-Al2O3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、结合强度、显微硬度和抗热震性进行了试验研究.结果表明:梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观的连续性的分布特征;NiAl金属间化合物过渡层的引入可有效地改善涂层的质量;在Al2O3质量分数为80%附近涂层的显微硬度最高;涂层成分的梯度化有利于涂层的结合强度和抗热震性能的提高.     

轴向送粉式等离子喷涂陶瓷涂层工艺性能研究

对比研究了新型轴向送粉等离子涂枪和普通等离子喷涂枪的喷涂工艺参数和制备涂层的性能及其组织。试验结果表明：轴向送粉式等离子喷涂枪的功率明显低于普通等离子喷涂枪,其喷的陶瓷涂层的性能优于普通等离子喷涂。     

Evaluating Bending Strength of Plasma Sprayed Al2O3 Coatings

The bending strength of plasma sprayed Al₂O₃ coatings was evaluated using three-point bending tests. The measured strength data sets were statistically analyzed by employing Weibull distribution. It was found that the bending strength values of coatings show obvious anisotropic behavior. Additionally, the bending strength values measured by loading parallel to the spraying direction are lower than those antiparallel to the spraying direction, and larger variability was realized for the former. This may be related mainly to the distribution of residual stress and microstructural defects within coatings.     

超音速等离子喷涂纳米结构Al2O3-TiO2喂料涂层性能研究

采用特殊的工艺，制备了可用于热喷涂的纳米结构Al2O3-TiO2喂料，并采用超音速等离子喷涂技术制备了涂层。涂层的结合强度和显微硬度与美国产相同成分的Nanox^TM2613P纳米喂料制备的涂层基本相同。喷涂过程中存在相的转变和晶粒长大现象。