热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状

综述了超音速火焰喷涂(HVOF),等离子喷涂(PS)技术的性能特征,以及运用热喷涂技术制备Fe基非晶涂层的发展历史与现状。从非晶合金涂层的高硬度、耐磨性及腐蚀性能等方面阐述了非晶合金涂层的优越性,对新型Fe基非晶涂层的形成机理进行研究,探讨采用超音速火焰喷涂技术制备高质量非晶合金涂层的关键因素。并展望了采用热喷涂技术制备非晶合金涂层的未来发展趋势。     

再制造工程中的热喷涂技术

再制造是废旧产品高科技维修的产业化,热喷涂技术是再制造的关键支撑技术之一。从基础及应用基础的角度研究了高速电弧喷涂金属间化合物耐高温冲蚀涂层、铝基氧化铝增摩涂层、Zn-Al-Mg-RE耐海水腐蚀涂层及高效能超音速等离子喷涂12Co-WC耐砂粒磨损涂层、Al2O3/TiO2纳米结构耐磨涂层。结果表明,热喷涂技术制备的涂层可以满足再制造对于耐磨、耐蚀等各种要求。     

不同热喷涂技术对铁基非晶涂层的电化学腐蚀性能的影响

文章分别采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂制备了铁基非晶涂层。研究了不同喷涂技术制备铁基非晶涂层的显微结构和电化学腐蚀性能,探讨了喷涂技术类型对电化学腐蚀机理的影响。结果显示,三种热喷涂技术制备铁基非晶涂层的非晶含量分别为78.23%、85.41%、89.58%。其中,爆炸喷涂制备的铁基非晶涂层拥有最优的抗腐蚀性能。不同喷涂技术所制备的涂层孔隙率和非晶含量存在较大差异,进而影响了电化学腐蚀机理和抗腐蚀性能。     

高纯氧化钇涂层制备工艺及性能研究

本文采用等离子喷涂方法制备高纯抗等离子体冲蚀氧化钇涂层,对喷涂参数进行优化,研究喷涂工艺对涂层结合强度、孔隙率、粗糙度、均匀性等性能的影响,在等离子反应室内进行了涂层贴片的抗等离子冲蚀试验研究。结果表明,电流、气体流量等热喷涂工艺参数对涂层力学性能影响较大,高纯氧化钇粉末的粒度分布影响涂层的微观组织,获得了满足抗等离子冲蚀速率要求条件下的涂层最大孔隙率。     

纳米涂层的制备方法

论述了几种喷涂方法制备纳米涂层,包括热喷涂方法和冷喷涂方法.热喷涂方法中介绍了等离子喷涂、超音速火焰喷涂以及爆炸喷涂制备纳米涂层的技术.     

热喷涂制备非晶合金涂层性能的研究进展

首先介绍了非晶合金的理论基础,然后从耐磨性和耐蚀性两个方面入手,详细地阐述了国内外对于热喷涂非晶合金涂层性能研究进展情况,并系统地总结了非金合金涂层在耐磨性和耐蚀性上的本质联系和根本矛盾,最后指出热喷涂非晶合金涂层性能研究上的局限性,提出三点问题:对于非晶合金基础理论的研究还处在起步阶段、热喷涂制备非晶合金涂层的合金体系种类少、制备非晶合金涂层的热喷涂技术有待开发,并针对以上三点问题提出热喷涂制备非晶合金涂层性能研究的未来发展方向。      

高效能超音速等离子喷涂射流与涂层特点

超音速等离子喷涂技术是热喷涂技术发展的重要方向之一。通过简化模型计算,比较了常见热喷涂技术的粒子飞行时间、等离子喷嘴喉口的能量密度,探讨了高效能超音速等离子喷涂典型陶瓷、易氧化纯金属、金属陶瓷复合材料、非晶材料等粒子飞行特征和涂层主要性能。结果表明:高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)所具有的高温、高速双高特点,使其能够对各种熔点、易氧化、易失碳材料实现低成本、高效率、高质量的涂层制备,是一种非常具有应用潜力的热喷涂技术。     

HVOF喷涂超细WC-12Co耐磨涂层微观组织结构及性能研究

采用超细碳化钨和草酸钴为原料通过喷雾干燥造粒、氮气保护烧结、氢气还原等工艺得到WC-12Co超细热喷涂粉末材料.通过超音速火焰喷涂(HVOF)制备超细WC-12Co耐磨涂层.通过扫描电子显微镜对制备的WC-12Co超细热喷涂粉末材料及超细结构耐磨涂层的微观组织结构进行分析.对制备的超细结构耐磨涂层的结合强度、硬度进行表征.结果表明制备的WC-12Co超细热喷涂粉末材料适合于超音速火焰喷涂制备超细WC-12Co耐磨涂层,制备的超细WC-12Co耐磨涂层性能优异.     

等离子体喷涂高温抗氧化涂层制备与表征

高温抗氧化涂层是高温结构材料的重要研究内容之一。为了提高抗氧化涂层的性能,人们致力于新的涂层制备工艺和涂层材料开发。近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所采用等离子体喷涂技术制备了非氧化物高温抗氧化涂层,并取得了初期结果。本文简要介绍采用大气和真空等离子体喷涂技术制备的MoSi2涂层具有良好的高温抗氧化性能;等离子体喷涂硅...     

热喷涂Fe基非晶合金涂层的微观结构与摩擦磨损行为

分别采用超音速火焰喷涂工艺和爆炸喷涂工艺,在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,对比研究这2种非晶合金涂层在室温下的干摩擦磨损特性,并探讨摩擦磨损机理.结果表明,与超音速火焰喷涂工艺制备的Fe基非晶合金涂层相比,采用爆炸喷涂工艺制备的涂层更致密,孔隙率为2.1％,显微硬度更高,平均硬度高达1 095.6 HV,且耐磨性更好;并且涂层摩擦因数增至稳定值的时间较短,具有更稳定的摩擦磨损行为.超音速火焰喷涂涂层的磨损形式主要以疲劳磨损为主,而爆炸喷涂涂层的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损的综合作用,并以粘着磨损为主.     

热喷涂法制备钼系涂层的研究进展

本文介绍了常用热喷涂方法的原理及特点,包括火焰喷涂、电弧喷涂、大气等离子喷涂、真空等离子喷涂、超音速火焰喷涂和爆炸喷涂。从耐磨、减摩、抗高温氧化、耐蚀、强化等几个方面重点叙述了利用热喷涂法制备Mo-O系、Mo-S系、Mo-Si系、Mo-C系以及钼系非晶-纳米晶5类钼系涂层的特点,并针对不同涂层性能要求选取合适的工艺方法进行了简要概括。     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

超音速火焰喷涂气缸内壁涂层及其固有孔隙的益处

按照内燃机的新规定和规范,需要降低其油耗和排放。超音速火焰喷涂可以用来喷涂耐磨涂层,这一工艺具有很大潜力。热喷涂涂层能提高内燃机的效率,减少发动机气缸壁的损耗,提高持久性和耐磨性,从而达到促进发动机减耗的目的。热喷涂工艺同样可以达到耐腐蚀的要求,如使用合金和陶瓷粉末,就可以在现代的内燃机里使用生物燃料。此外,热喷涂涂层的特殊表面结构,包括其多孔性,可以让气缸保持在润滑摩擦的状态,甚至是在相对移动量较小处也可以减小摩擦,如顶部和底部的正中心处。另外,表面开放孔隙可以减少油耗,从而减少内燃机的污染物排放。运用HVOF和HVSFS工艺可以喷涂各种材料,包括最最新的纳米级粉末。经过喷涂的气缸和引擎由于其摩擦系数,磨损和油耗等重要因素,被认为是现代化的部件。     

激光熔覆高熵合金涂层组织结构及强化机理研究进展

激光熔覆作为一种绿色、高效的表面处理技术,能够快速制备组织致密、晶粒细小,与基体呈高强度冶金 结合的涂层,是近年来高熵合金领域的研究热点之一。概述了现有高熵合金涂层材料体系和制备方法,重点讨论 了激光熔覆CoCrFeNi-M 典型过渡族高熵合金涂层的组织结构,及其耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能,并归纳了 涂层的强化机制和方法。CoCrFeNi-M 系合金涂层主要呈现FCC 固溶体结构,综合力学性能普遍较好,通过合金 体系调控,在细晶强化、固溶强化、第二相强化等作用下,能够获得硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的进一步提升。 同时,概述了激光熔覆难熔高熵合金涂层的组织结构,耐磨、耐蚀、抗高温氧化性能及性能强化机制,该体系合 金涂层主要呈现BCC 固溶体结构,硬度较高但室温韧性普遍不足,具有较好的高温强度,在高温领域具有较好 的应用前景,但抗高温氧化性能普遍不足,仍需通过合金体系优化进一步提升。此外,总结了基于激光熔覆技术 开展的高熵合金涂层制备及研究中存在的问题和不足,并展望了未来的发展方向。     

Irradiation Resistance of Multicomponent Alloys

High-entropy alloys (HEAs) are characterized not only by high values of entropy but also by high atomic-level stresses originating from mixing of elements with different atomic sizes. Particle irradiation on solids produces atomic displacements and thermal spikes. The high atomic-level stresses in HEAs facilitate amorphization upon particle irradiation, followed by local melting and re-crystallization due to thermal spikes. We speculate that this process will leave much less defects in HEAs than in conventional alloys. For this reason, they may be excellent candidates as new nuclear materials. We discuss initial results of computer simulation on model binary alloys and an electron microscopy study on Zr-Hf-Nb alloys, which demonstrate extremely high irradiation resistance of these alloys against electron damage to support this speculation.     

锌及锌铝合金热喷涂涂层的腐蚀防护研究

锌及锌铝合金热喷涂涂层可以最大限度地为钢结构件和混凝土中的钢筋提供腐蚀防护。锌及锌铝合金热喷涂涂层主要的加工方式为电弧喷涂和火焰喷涂,可以在基体表面形成密封层,这就产生了一个最佳的被动与主动相结合的腐蚀防护体系,使得工件的使用寿命延长到20年。本文研究了锌及锌铝合金热喷涂涂层的微观属性和接近实际工况时的腐蚀防护特点。     

High-Velocity Flame Spraying of Powder Aluminum Protective Coatings

Requirements to industrial processes for the thermal spraying of corrosion-resistant metal coatings on large-scale steel structures are formulated. The promise of high-velocity fuel·air flame spraying for this application is described. Regimes for the deposition of protective aluminum coatings by this process and their adherence characteristics were investigated. Metallographic studies including computer treatment of images of polished cross sections were carried out with the aid of the materials science software SIAMS.     

Residual stresses in high-velocity oxy-fuel metallic coatings

X-ray based residual stress measurements were made on type 316 stainless steel and Fe₃Al coatings that were high-velocity oxy-fuel (HVOF) sprayed onto low-carbon and stainless steel substrates. Nominal coating thicknesses varied from 250 to 1500 μm. The effect of HVOF spray particle velocity on residual stress and deposition efficiency was assessed by preparing coatings at three different torch chamber pressures. The effect of substrate thickness on residual stress was determined by spraying coatings onto thick (6.4 mm) and thin (1.4 mm) substrates. Residual stresses were compressive for both coating materials and increased in magnitude with spray velocity. For coatings applied to thick substrates, near-surface residual stresses were essentially constant with increasing coating thickness. Differences in thermal expansion coefficient between low-carbon and stainless steels led to a 180 MPa difference in residual stress for Fe₃Al coatings. Deposition efficiency for both materials is maximized at an intermediate (∼600 m/s) velocity. Considerations for X-ray measurement of residual stresses in HVOF coatings are also presented.     

锅炉受热面高温腐蚀涂层技术研究和应用进展

本文综述了电站燃煤锅炉受热面管常见的腐蚀类型,并从新型纳米陶瓷涂层、热喷涂层和堆焊层三大防护涂层技术角度综述了其研究和应用进展。提出了受热面腐蚀防护涂层合理的解决方案是以成本较低的涂层技术为主,例如新型纳米陶瓷涂层或电弧喷涂层;针对局部腐蚀、磨损严重的部件,可采用超音速火焰喷涂技术进行在线施工,或者采购带有堆焊涂层的新品进行替换。本文在综述基础上提出,具有更好防护效果、相对较高生产效率和技术含量的在线自动化电弧堆焊技术及相应的材料技术应该是今后的技术发展方向。