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。     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

等离子喷涂CNTs/Al2O3复合涂层力学性能研究

通过等离子喷涂工艺制备了不同碳纳米管含量的CNTs/Al2O3复合涂层,系统研究了碳纳米管含量对涂层孔隙率、洛氏硬度和断裂韧性的影响规律。实验结果表明:采用喷雾干燥工艺制备的CNTs/Al2O3颗粒为球形,CNTs均匀分布在团聚颗粒的表面;部分CNTs经等离子喷涂后保留在沉积涂层内部并且与Al2O3基体形成冶金结合,起到一定桥接作用。涂层孔隙率和洛氏硬度值均随CNTs含量的增加呈现降低的趋势。随CNTs含量从6%(质量分数)增加到12%(质量分数),CNTs增韧效果的增强和涂层孔隙率的降低导致涂层断裂韧性值从48MPa增加到90MPa。     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-8%TiO_2复合陶瓷涂层组织与性能研究

采用液相喷雾造粒+烧结的方法制备了适合等离子喷涂用的Al2O3-8%TiO2(质量分数)复合粉末,并利用等离子喷涂技术制备了具有纳米结构的复合陶瓷涂层。利用SEM、XRD、TEM和数字显微硬度计等对涂层的微观结构和力学性能进行了检测和分析。结果表明,所制备的涂层是完全熔化区和部分熔化区共存的双态分布结构,其显微硬度和断裂韧性都比较高;涂层的磨损体积损失量随施加载荷增大而增大。     

等离子喷涂ZrO2-N iCoCrAlY 梯度涂层的成分分布与力学性能

在ZrO₂-NiCoCrAlY 梯度涂层中, 由基体到涂层表面, ZrO₂ 的含量逐渐增多,NiCoCrAlY 的含量逐渐减少,形成一种无宏观结合界面的成分连续变化的组织结构。随ZrO₂ 组元含量的升高, ZrO₂-NiCoCrAlY 复合涂层的密度基本呈线性降低; 涂层硬度则先降低后升高, 含60 vo l%ZrO₂ 的复合涂层具有最低的硬度值; 富含NiCoCrAlY 组元的复合涂层的孔隙率略低。与双层涂层相比, 成分梯度化的分布使梯度涂层的内聚强度和涂层与基体的结合强度都得到了明显地提高; 涂层与基体的结合界面是梯度涂层2基体体系中的最薄弱之处。     

等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层微观组织结构与力学性能分析

采用等离子喷涂技术在钢基体上表面制备了Al2O3-13%TiO2涂层,喷涂粉末分别采用微米和纳米结构,测试了涂层的显微硬度;采用定量分析软件测定了涂层孔隙率并通过扫描电镜分析了涂层的显微组织;采用拉伸试验机测试了涂层的结合强度。结果表明,微米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层具有明显的层状结构,纳米粉制备的Al2O3-13%TiO2涂层在层状结构的基础上镶嵌有大量的未融化和部分融化的粒子;纳米Al2O3-13%TiO2涂层粒子间结合紧密,孔隙率低,结合强度高,显微硬度高。     

轴向送粉等离子喷涂Ni/Al2O3涂层的力学及微波介电性能

以轴向送粉等离子喷涂法制备了Ni/Al2O3陶瓷涂层,分析了Ni含量变化对涂层材料的显微结构、力学性能及微波介电性能的影响.结果表明,随着Ni含量增加,涂层中Ni粒子的分布逐渐由孤立向部分桥连方式转变;陶瓷涂层的相对密度、抗弯强度呈下降趋势,这主要是由于在陶瓷涂层中Ni与Al2O3不润湿,Ni与Al2O3热膨胀系数不匹配从而形成空隙引起的.涂层断裂韧性随Ni含量的增加而升高,则是由于材料中Ni粒子发生了延展变形和引起裂纹转向.复介电常数性能测试结果表明,在8.2～12.4GHz微波频率范围内,陶瓷涂层复介电常数的实部值随Ni粒子含量的增加先逐渐上升后逐渐下降,复介电常数的虚部上升.这与Ni粒子形成的桥连结构有关.     

空间导电滑环绝缘环片等离子喷涂Al2O3绝缘涂层的性能研究

为解决空间导电滑环中非金属绝缘环片存在的结构稳定性差、加工困难等问题,在2A12铝合金基体上利用大气等离子喷涂技术沉积了Al₂O₃陶瓷涂层,以替代非金属绝缘材料,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度和绝缘性能。结果表明：由原始纳米颗粒经过团聚-烧结制备的Al₂O₃球形粉末的物相主要为α-Al₂O₃,喷涂后涂层中的Al₂O₃以α相和γ相共存,涂层与基体的结合良好,涂层的孔隙较低。制备的涂层组织结构均匀致密,涂层内无明显的宏观裂纹和大孔洞,虽未采用封孔处理,但涂层在大气环境下直流电压为1 000 V的绝缘电阻测试中仍表现出较高的绝缘性能,可满足空间导电滑环绝缘环片的服役要求。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

等离子喷涂Fe/Al2O3涂层的微观结构及介电性能

以往将等离子喷涂层用于介电性能的研究较少。采用大气等离子喷涂在石墨表面制备了一系列Fe/Al2O3陶瓷涂层。采用表面分析技术研究了不同Fe/Al2O3含量涂层的微观结构和在8.2～12.4GHz频率范围的介电性能,探讨了Fe含量对涂层相组成和微观结构以及介电性能的影响。结果表明:Fe/Al2O3陶瓷涂层中Fe粉和气孔分布均匀;随着Fe粉量的增加,颗粒热导率变大,涂层中未熔融颗粒减少,γ-Al2O3随之增加,气孔率逐渐下降;涂层的复介电常数随着Fe粉含量的增加而增大。     

等离子喷涂纳米与非纳米氧化锆涂层的性能比较

在确定纳米氧化锆等离子喷涂工艺的基础上,成功地制备了多种涂层试件,并与非纳米氧化锆涂层的性能进行了比较.结果表明,纳米氧化锆制备的涂层的结合强度、耐磨蚀性和韧性优于非纳米氧化锆涂层,而两者的热导率大体相当,都随着温度的升高而增大.     

大气等离子体喷涂Sm2Zr2O7涂层的结构和性能

稀土锆酸盐材料具有比Y2O3部分稳定ZrO2陶瓷低的热导率,是新型热障涂层的潜在候选材料之一.利用大气等离子体喷涂技术以喷雾造粒的Sm2Zr2O7粉体制备涂层,并在相同条件下沉积8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.对比评价了两种涂层的结构、热物理性能和力学性能.X射线衍射结果表明,制备态Sm2Zr2O7涂层为缺陷萤石结构.扫描电镜分析显示,Sm2Zr2O7和8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层为典型的层状结构,内部有很多气孔、裂纹等缺陷.800℃测得的Sm2Zr2O7涂层的热导率为0.44 W/(m.K),比相同条件下测得的8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层的热导率低~40%,两者的热膨胀系数相似.力学测试结果显示,Sm2Zr2O7涂层的抗折强度、硬度和弹性模量均低于8wt%Y2O3稳定ZrO2涂层.     

常规和纳米陶瓷等离子喷涂层抗冲蚀性能的对比

纳米陶瓷具有高韧性和超塑性等独特的性能,用于制备涂层可极大地提高其耐冲蚀性能.以常规和纳米团聚体Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备了2种陶瓷涂层.比较了2种涂层的微观结构、结合强度和抗冲蚀性能,探讨了涂层的冲蚀破坏机理.结果表明:常规涂层呈典型的层状堆积特征,...     

Cr_2O_3-8%TiO_2等离子喷涂层结合强度、表面状态与喷涂层厚度的关系

以往,有关等离子喷涂CrO3-8%TiO2涂层厚度与涂层性能关系的报道较少,为此,通过优化工艺参数,在45钢表面等离子喷涂不同厚度(350,450,550μm)的Cr2O3-8%TiO2涂层,研究了涂层厚度与其结合强度、硬度和孔隙率之间的关系。涂层厚度为350,450,550μm时,结合强度分别为29.2,11.5,7.2MPa,显微硬度分别为2528,2190,1930HV;孔隙率分别为3.80%,3.95%,4.45%。结果表明,随Cr2O3-8%TiO2喷涂层厚度的增加,涂层的结合强度减小,孔隙率增加,造成显微硬度降低。     

铜基体上制备ZrO2-NiCrAlY梯度喷涂层的组织及其性能

功能梯度涂层能提高涂层与基体问的结合力、耐磨性,以往对铜基体上喷涂功能梯度涂层的研究较少.用等离子喷涂法,在铜基体上制备了zrO2-NiCrAlY梯度涂层.利用扫描电镜对涂层的组织形貌、成分进行了分析,对涂层的结合强度和抗热震性能进行了试验研究,并对试样进行了高温扩散处理.结果表明,梯度涂层设计合理,实现了成分和组织的连续梯度变化;与双层涂层相比,梯度涂层的结合强度和抗热震性有显著提高,涂层的结合以机械结合为主,梯度涂层内部是基体-涂层体系中最薄弱的环节;600℃热处理后,基体与涂层之间出现了扩散层.     

等离子喷涂TiC-Graphite复合涂层摩擦磨损性能

等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能, 在极端环境能起到较好的耐磨保护作用, 而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%, 质量分数)的TiC-Graphite球形粉体, 并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征, 并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现, TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多, 表面粗糙度增大, 硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件, 随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大, 而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时, 涂层获得最低的磨损率为0.67×10^-5 mm³/(N·m), 同时具有较低的摩擦系数(0.35), 与不添加石墨的TiC涂层相比, 分别降低了72.4%和27.8%。