超音速活性电弧制备锅炉用耐磨涂层性能研究

以FeCrNiBSi丝材为喷涂材料,采用Flame Arc超音速活性电弧喷涂系统在Q235钢为基体的工业锅炉用材料表面制备出结合强度高、耐磨性强的涂层;通过金相观察、拉伸试验、摩擦磨损试验,分别评价FeCrNiBSi涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度和耐磨损性能;并通过扫描电子显微镜观察涂层微观形貌和磨损形貌。结果表明,涂层与基体结合良好,界面处未见任何分离,涂层结构比较致密,孔隙较少,孔隙率为0.71%,硬度为720 HV0.3,与基体结合强度达到60 MPa。相对于Q235钢,FeCrNiBSi涂层具有优异的抗磨损性能,其抗磨损性能是Q235钢的28倍。FeCrNiBSi涂层磨损机理为显微犁削和黏着磨损,耐磨性良好,具有良好的应用前景。     

酚醛粘结TbDyFe稀土磁致伸缩材料研究

采用取向织构合金粉开展了粘结稀土超磁致伸缩粘结工艺与性能研究。实验结果表明,对材料磁致伸缩影响显著的因素为粉末粒径和成形压力,在400 MPa压力下成形,粒径为250～420μm的粉末压制的样品拥有最大的磁致伸缩,无预应力时饱和磁致伸缩系数λs最大值为870×10~(-6)。16～20 KHz的磁场中,对材料损耗影响最大的因素为压制压力,压制压力高于400 MPa后材料的损耗降低至较低水平。     

基体温度对超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢基体上制备Ni Cr-Cr3C2涂层,探讨了不同基体预热温度对涂层结构性能的影响。通过金相显微镜、维氏硬度测试、洛氏压痕分析、热震等方法对Ni Cr-Cr3C2粉体形貌、基体-涂层硬度分布及其界面结合情况、涂层热疲劳性能等进行表征分析,采用XRD方法分析了不同基体温度条件下涂层的表面残余应力。结果表明,随基体温度上升,喷涂粒子扁平化程度加大,沉积率略有提高,界面结合更加致密,涂层残余应力降低,基体温度为200℃时,涂层与基体的结合性能最佳。     

石墨表面氧化锆陶瓷防护涂层组织性能研究

采用棒材火焰喷涂工艺,以不同致密度的氧化锆陶瓷条棒为喷涂材料在石墨基体上制备了氧化锆陶瓷防护涂层,对涂层的组织形貌、结合强度和抗热震性进行了测试研究。结果表明,采用不同致密度的陶瓷条棒可制备出组织致密的涂层,氧化锆陶瓷涂层在石墨基体表面的结合强度最高可达5.0MPa,在6.3×10~(-1)Pa真空环境下涂层的室温~1300℃抗热震性良好,涂层结合强度和抗热震性随涂层致密度的提高而提高。     

取向硅钢涂层对噪音特性的影响

取向硅钢片磁致伸缩是变压器噪音来源的主要因素,本文研究了取向硅钢片硅酸镁底层和磷酸盐涂层对磁致伸缩的影响。结果表明：取向硅钢表面的硅酸镁底层和磷酸盐涂层可降低取向硅钢的磁致伸缩;增加绝缘涂层的厚度可减少杂畴和90°畴,改善取向硅钢的噪音性能。     

等离子喷涂高温涂层残余应力模拟比较研究

本文运用有限元方法对等离子喷涂高温涂层(包括W涂层、Zr C涂层和Zr O2涂层)沉积过程中涂层内部残余应力进行了数值模拟计算,着重对涂层表面及涂层与钛合金基体界面处径向应力进行分析,讨论了这三种高熔点材料及不同的涂层厚度(0.2mm,0.5mm,0.8mm和1.0mm)对残余应力状态及分布的影响。结果表明,涂层表面处,Zr C涂层径向应力值最大;涂层与基体界面处,随着涂层厚度的增加,W涂层径向应力值逐渐超过Zr C涂层;Zr O2涂层在其表面及涂层与基体界面处的径向应力值在三种材料中均为最小。涂层内部径向应力分布均匀,在试样边缘处,W涂层和Zr C涂层应力集中和突变现象较为显著,而边缘效应对Zr O2涂层影响较小。     

表面处理对316L不锈钢粉末注射成型性能的影响

以聚乙二醇/环氧树脂(PEG-EP)为粉末表面改性剂，聚甲醛系树脂(POM)为粘结剂体系，混炼制备316L不锈钢粉末注射成型喂料，并通过硝酸催化脱脂后烧结得到316L烧结样品。通过傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪、旋转流变仪、万能材料试验机、金相显微镜、碳硫分析仪、显微硬度计等研究了PEG-EP对316L不锈钢粉末的包覆效果以及PEG-EP表面处理对316L不锈钢粉末注射成型喂料和烧结样品性能的影响。结果表明，PEG-EP成功包覆在316L粉末表面，改善了316L不锈钢粉末与聚甲醛的界面相容性，提高了喂料流动的性能、生坯的力学性能和烧结样品的力学性能及硬度。当添加PEG-EP质量分数为0.662%、粉末装载量(体积分数)为63%时，316L注射生坯的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度分别为10.57 MPa、8.38%、21.24 N·(mm²)^-1；烧结样品晶粒尺寸为50.8μm，最大抗拉强度和维氏硬度为688 MPa和HV 151，烧结样品的综合性能最佳。     

TZM 基体上制备 Al2O3 涂层的热冲击性能研究

单节热离子燃料元件为了保证接收极与冷却剂NaK合金及与其接触的装置绝缘,采用等离子喷涂方法在接收极钼钛锆合金(Mo-0.5Ti-0.08Zr,通用牌号为TZM)表面制备了Al_2O_3绝缘涂层。本工作对比研究了经过不同次数的高温(20℃—1250℃—20℃)热冲击后TZM基体上Al_2O_3涂层的相组成、表面形貌、涂层基体的结合强度及涂层表面应力状态。结果表明,热冲击后氧化铝涂层由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3相混合全部变为α-Al_2O_3,涂层孔隙数量增多,涂层表面平整度下降,结合强度由21.1MPa下降到6.7MPa。涂层与基体的应力状态由拉应力转变为压应力。     

纳米羟基磷灰石/钛复合粒子冷喷沉积行为

运用冷喷涂技术在不同喷涂温度和不同硬度基体上沉积单个纳米羟基磷灰石/钛(nHA/Ti)复合粒子,研究喷涂温度与基体硬度对复合粒子冷喷沉积行为的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)观察沉积后复合粒子的表面形貌及结合形态,结合能谱分析(EDS)沉积后复合粒子中HA的Ca/P比。结果表明,基体为Ti6Al4V和316L不锈钢基体时,粒子碰撞后发生了一定的塑性变形呈现中部隆起的扁平状,粒子周边出现了环形薄带。随着加速气体温度升高,复合粒子变形程度有所增加;基体为HA+Ti涂层基体时,碰撞后粒子呈现近球形嵌入至涂层基体中,随着加速气体温度升高,复合粒子嵌入至涂层基体中深度有所增加,粒子在基体表面粘附率增加。通过对沉积后复合粒子中HA的Ca/P比发现,冷喷沉积后复合粒子中的Ca/P比与原始粉末中基本相同。     

退火处理对冷喷涂Ni涂层组织与力学性能的影响

采用普通光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针、显微硬度和常温拉伸等方法,研究了退火处理对冷喷涂Ni涂层组织与力学性能的影响。结果表明,随退火温度的升高,涂层的硬度逐渐降低,断后延伸率逐渐增加,而抗拉强度先增后减,其拉伸断裂行为由脆性断裂过渡到脆、延性混合断裂,最后转变为延性断裂;冷喷涂Ni涂层在高温退火时（如900℃）,易发生晶粒的不一致长大、氧化物球化团聚以及各种缺陷向晶界扩散聚集形成孔洞等现象,这均降低了高温退火涂层的抗拉强度。指出合理的后续退火处理可以大幅提高冷喷涂Ni涂层的抗拉强度,但退火难以消除涂层中大的缺陷,不能显著增加其断后延伸率。     

Hi—B硅钢T_2涂层对改善磁性的分析

用单片测磁和磁致伸缩测定仪测试了武钢硅铜片厂生产的Hi—B硅铜有,无涂层试样(同一卷)和有涂层试样去掉涂层前后的磁性;在对无涂层试样和去掉涂层试样施加张应力,对有涂层试样施加张应力和压应力情况下,测定它们的磁致伸缩λ_(OP)值,从而确定了T_2涂层对改善Hi—B钢磁性的作用程度。得到的结论是:T_2涂层可使Hi—B硅钢的铁损d_(17)改善4—7％,磁致伸缩λ_(op)值由(+1.3)变为(-0.4);T_2涂层对铁基体产生了约0.30kg/mm~2的张应力;为了进一步改善磁性,施加的张应力约为0.5kg/mm~2为宜;为了充分发挥T_2涂层改善磁性的作用,应要求有好的晶粒度,特别要避免线晶。     

304不锈钢表面冷喷涂TC4钛合金涂层性能研究

采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。     

热喷涂铁基非晶涂层喷涂工艺及耐磨性能的试验研究

采用超音速火焰喷涂技术在Q 235钢基体上制备致密的铁基非晶涂层,对非晶涂层的喷涂工艺和涂层的耐磨性能进行了研究。采用正交实验方法研究喷涂中煤油量、氧气量、送粉率对涂层性能的影响规律并对比分析涂层孔隙率、硬度和结合强度。采用扫描电子显微镜表征粉末及涂层的结构形貌及摩擦表面形貌,通过X射线衍射仪对涂层的物相和非晶含量进行分析,采用摩擦试验机分析对比涂层与钢基体的耐磨损性能并讨论了失效类型。实验结果表明在最佳工艺参数下涂层孔隙率、洛氏硬度和结合强度分别为0.14%、68.1 HRC、70.7 MPa,无明显裂纹和缺陷。和Q 235钢对比,涂层的摩擦系数更为稳定,磨损量更小,涂层磨损机制为疲劳磨损和粘着磨损并伴随轻微脆性剥落。     

喷涂工艺参数对等离子喷涂 CoCrAlTaY-Al2O3涂层的微观组织结构和力学性能的影响

为提高连续退火炉高温炉辊的表面质量,采用大气等离子喷涂技术制备了CoCrAlTaY-30%Al_2O_3涂层,研究了喷涂工艺参数对涂层微观组织结构、相组成和力学性能的影响。结果表明:等离子喷涂CoCrAlTaY-Al_2O_3涂层中两种典型组织Al_2O_3相和合金相交互存在并分散较均匀,涂层主要由Co合金、α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3物相组成;喷涂功率、喷涂距离和主气流量均对涂层的微观组织和物相无明显影响;随着喷涂功率的提高,粉末粒子的熔化效果变好、孔隙率降低,在40 kW喷涂功率下,涂层的硬度最高,此时结合强度达到68 MPa;在80～140 mm喷涂距离范围内,粉末大部分已熔化,有少量的未熔颗粒存在,在喷涂距离为120 mm时涂层表面光滑致密,孔隙率较低,结合强度最大为78.6 MPa;主气流量为40L/min时,涂层的孔隙率最小而结合强度最大。等离子喷涂CoCrAlTaY-Al_2O_3涂层的最优工艺参数为喷涂功率40 kW、喷涂距离120 mm、主气流量40 L/min,得到的涂层孔隙率为3.689%、硬度为HV_(0.3) 664.9、拉伸强度78.6 MPa。     

超音速火焰喷涂鉄基粉末涂层取代硬镀铬在印刷行业的应用

目前,在印刷行业采用HVOF喷涂铁基合金涂层取代硬镀铬处理印刷辊成为必然的趋势。首先,采用喷涂AISI316L材料在此应用领域基本上可满足其抗腐蚀条件。不过,AISI316L材料的耐磨损性能却不能满足其应用环境。采用GTV公司的K2喷涂系统,使用两种不同的高铬含量和高硼含量硬合金材料可以达到更高的耐腐蚀性能和同等的抗磨损效果。当然,喷涂参数以及喷涂颗粒的状况和涂层的显微组织结构都需要进行优化。下文中对本涂层的耐磨和抗腐蚀性能与AISI316L材料和硬质合金材料进行了比较。新开发的铁基硬合金材料涂层的平均硬度可达850HV0.3。与传统的AISI316L涂层相比,在进行盐雾试验和摩擦磨损试验中,铁基合金材料涂层的耐腐蚀和抗磨损性能要高得多。试验结果得到证实,并且在目前全球顶尖的印刷设备生产商开始正式的投用。     

氧-乙炔火焰喷涂红外辐射节能涂层的性能

以Fe_2O_3,MnO_2,Co_2O_3和NiO为原料,采用料浆喷雾干燥、高温固相反应结合氧-乙炔火焰喷涂工艺在Q235A普碳钢基体表面制造红外辐射节能涂层。采用X射线衍射、扫描电镜及红外光谱对粉末和涂层的物相组成、微观结构及涂层的发射率进行分析;并采用拉伸法测定涂层与基体的结合力,采用水淬法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明:涂层由混合尖晶石结构的铁氧体物相组成,涂层表面粗糙,半熔融态的颗粒均匀分布在碳钢基体表面;涂层在800℃全波段的红外发射率在0.7以上,相比传统刷涂工艺,节能涂层在低于5mm波段的红外辐射性能更优,说明氧-乙炔火焰喷涂制备的红外辐射涂层在高温阶段具有更强的辐射换热能力;涂层与普碳钢基体的结合强度为19.5 MPa,是采用刷涂工艺制备涂层的结合强度的3倍以上;涂层试样1 000℃水淬19次后表面未出现裂纹或脱落现象,说明涂层具有优异的抗热震性能。     

拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理

通过对Q235钢退磁试件的拉伸、压缩试验,利用磁记忆在线监测系统实时跟踪记录了不同拉压应力作用下试件表面的磁信号变化特征. 结果表明:拉伸载荷对合成磁场的影响是先减小后增加的,在接近材料屈服强度的0.3倍左右后趋于稳定不变;而压应力引起的合成磁场初期快速下降,之后处于上下波动变化. 通过引入拉压应力所产生的不同应力退磁项,对J-A磁机械效应模型进行了改进,模拟结果与试验数据具有较好的的一致性,可用于拉压不同应力致磁机理的理论解释.      

热处理工艺对风电锻件用Q345E钢组织及性能的影响

采用拉伸、冲击与微观组织分析等试验研究了风电锻件用Q345E钢经不同热处理工艺下的组织与性能,试验结果表明:890℃淬火时,随着回火温度的升高,Q345E钢的强度逐渐下降,塑性和韧性逐渐增加;550℃回火时,当淬火温度890℃时,Q345E钢综合力学性能最好;Q345E钢的最佳热处理工艺为890℃淬火+550℃回火。在后续生产实验中,经过890℃淬火+550℃回火后,Q345E钢的力学性能均满足要求,屈服强度大于395MPa、抗拉强度大于530MPa,-40℃冲击功大于185J。     

双向定向凝固超磁致伸缩材料的磁性能研究

采用电弧熔炼-定向凝固法,得到了具有穿晶形态的双向(径向和轴向)定向多晶稀土超磁致伸缩材料。对试样横截面和纵截面X射线衍射实验证实,我们制备的GMM棒在轴向和径向同时具有良好的择优取向。测试了材料的压应力效应,当压应力为29.7MPa时,材料的饱和磁致伸缩达到1481×10-6,与0MPa时相比增加了510×10-6。测量了材料的逆磁致伸缩效应;用自行设计的方法测量了材料的损耗。对上述效应进行了分析讨论。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰（HVOF）喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明：在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。