WC基涂层材料和制备工艺对其组织结构与性能的影响

本文采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了二种微米结构WC-10Co-4Cr及一种纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层;采用SEM、XRD等分析了涂层的组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理。结果表明:由燃油型HVOF工艺制备的纳米WC-12Co涂层孔隙率最低,组织最细小,开裂韧性明显高于燃油型和燃气型HVOF工艺制备的微米WC-10Co-4Cr涂层;燃油型HVOF工艺制备的微米结构WC-10Co-4Cr涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为纳米WC-12Co涂层的1/3左右。     

金相磨抛工艺对碳化钨涂层组织评定的影响

碳化钨涂层内部为复合相组织,硬度高脆性大,金相制备易导致涂层内部出现裂纹、分层、拔出等缺陷。本文利用超音速火焰喷涂制备WC-10Co-4Cr涂层,采用不同的金相研磨和抛光工艺,分别评定WC-10Co-4Cr涂层的组织。结果表明:不同的金相研磨和抛光工艺对WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率的评定结果有明显影响。随着磨抛压力的上升,涂层内部孔隙的尺寸明显增大,涂层原有孔隙周边被压裂、脱落,且脱落碳化钨颗粒进一步增强了对涂层表面的磨削效果,使得涂层表面的局部区域出现大范围脱落,从而导致随着研磨压力的上升,涂层的孔隙率升高了12.5%至30%,随着抛光压力的上升,涂层的孔隙率升高了近一倍。因此,为降低磨抛工艺对涂层组织评定的影响,建议使用15N的磨抛压力开展碳化钨涂层的金相制备,以获得更加准确的金相评定结果。     

三种热喷涂工艺制备WC/Co涂层性能比较

分析比较了常规大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂的WC/Co涂层的形貌、显微组织、孔隙率、硬度、结合强度及其耐磨性。结果表明,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂层性能相当,涂层具有与粉末相近的相结构,与大气等离子喷涂相比,涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,涂层与基体的结合情况也得到很大的改善。     

超音速火焰喷涂工艺对WC-CoCr涂层的力学性能影响研究

采用超音速火焰喷涂（HVOF）在调质45钢表面制备WC-CoCr涂层,调节不同喷涂工艺制备3种涂层.运用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）手段及LeiCa DMIMR图像分析系统对所制备涂层的组织形貌和成份进行表征与分析;并利用显微硬度仪对涂层的力学性能进行表征.结果表明：WC-CoCr涂层的孔隙率随着喷涂距离的增加而减小,进一步增加时涂层的孔隙率反而增大,涂层的显微硬度也随着喷涂距离的增加而减小,喷涂距离为370时其显微硬度达到最优,显微硬度值为1477.61HV0.3.通过以上工艺对比分析可知喷涂距离对涂层的性能影响较大.     

喷涂工艺对MCrAlY涂层组织影响

采用超音速、爆炸喷涂工艺制备钢铁炉辊用MCrAlY涂层,借助XRD、SEM和EDS等手段分析了涂层组织。结果显示：超音速制备涂层中Cr元素含量比粉末成分偏高,Al、Y元素降低,可能在喷涂过程中元素烧损,形成的氧化物在喷涂沉积过程被吹飞,未沉积到涂层中。XRD分析结果显示涂层由Co基固容体、Al,Co、Cr7C3、TaC等相组成。涂层致密,孔隙率低,显微硬度大,结合强度高。相对超音速工艺制备涂层,爆炸喷涂工艺制备的涂层中除铝元素外,分布较均匀,涂层致密度较低,涂层相对显微硬度较高,结合强度二者一致。     

微米尺度与纳米尺度陶瓷颗粒等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、冷喷涂制备MCrAlY-Al_2O_3复合涂层的微结构与性能对比

陶瓷颗粒增强型金属基复合涂层在诸多工业领域都有需求,其中包括炼钢工业。本文中,MCr Al Y-Al2O3复合粉末通过球磨法制备,并且通过等离子喷涂、超音速火焰喷涂和冷喷涂分别制备了MCr Al Y-Al2O3复合涂层。实验结果显示,可以选用不优先使基体与Al2O3结合的复合粉末控制涂层中的Al2O3含量。涂层粉末的微结构在冷喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层中得到了良好的保留,这是因为喷涂粒子未熔化或部分熔化。然而,对于等离子喷涂的涂层,大多数Al2O3颗粒被隔离在层状界面,在条状界面上形成连续的氧化皮。经退火处理后,由元素扩散引起的条状界面的强化使得超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂的涂层硬度增大。此外,冷喷涂涂层由于退火后加工硬化效果的消除,硬度增加不像超音速火焰喷涂和等离子喷涂涂层那样明显。     

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。     

粒子飞行速度对热障涂层结构和性能影响

采用常规等离子喷涂（APS）和超音速等离子喷涂（SAPS）两种工艺制备了热障涂层,研究表明：两种等离子射流中粒子表面温度相近,SAPS工艺中粒子飞行速度达到430m/s,比APS工艺（200m/s）粒子飞行速度提高1倍。由于SAPS工艺中等离子射流速度高,熔融粒子在等离子射流中产生雾化形成尺寸较小粒子,伴随粒子撞击基体的速度提高,增加了熔融粒子撞击基体能量,在基体上形成厚度薄和飞溅少的＂板条＂,加强了＂板条＂与基体或＂板条＂与＂板条＂间结合,消除了APS工艺制备的热障涂层中典型层状结构,使热障涂层结合强度和抗热震性能分别提高40%和1倍。     

WC粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了纳米结构、双峰结构和常规结构3种WC-CoCr复合涂层。探讨了不同WC粉末粒度对涂层沉积过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:随WC颗粒尺寸减小,涂层脱碳率增大,W_2C含量增加,孔隙率降低,涂层的显微硬度和界面结合强度增大;但是纳米结构涂层中粘结相的非晶化现象严重,断裂韧度显著下降;双峰结构涂层因纳米、亚微米WC颗粒的合理搭配和协同效应表现出最好的断裂韧性,同时兼具较高的显微硬度和界面结合强度。     

等离子与火焰喷涂镍铝涂层性能研究

采用等离子和火焰两种方法制备NiAl涂层,对比了NiAl复合粉末在这两种喷涂工艺条件下所得涂层的硬度、结合强度和组织结构。实验结果表明采用等离子法制备的NiAl涂层致密,涂层孔隙率低,与基体的结合强度高,且涂层的硬度较高。     

热喷涂 NiCrFeMo 涂层再修复技术 在航空发动机上的应用研究

在 GH4169 试片上通过热喷涂制备了 NiCrFeMo 涂层, 并进行了涂层显微组织、 显微硬度、 结合强度及弯 曲性能评价。 采用 JMatPro 软件对 NiCrFeMo 涂层热力学性能进行了模拟计算, 并与 GH4169 相关性能作对比, 分析了二者的匹配性。 基于试验结果以某型号修理航空发动机实体零件为载体, 开展了涂层再修复技术的工程化 验证。 结果表明： 热喷涂 NiCrFeMo 涂层与 GH4169 材料匹配性良好, 用于修复 GH4169 类零件十分可靠, 可满 足航空发动机修理需求。     

等离子喷涂YSZ可磨耗涂层孔隙率与力学性能关系研究

本文主要研究了多孔YSZ可磨耗封严涂层孔隙率与其力学性能的关系。采用高能等离子喷涂制备了不同孔隙率自支撑YSZ涂层试样,采用三点弯曲实验研究了孔隙率与YSZ涂层室温和1060℃高温力学性能的关系。结果表明,涂层孔隙率在11.61%～28.80%之间时,室温下涂层断裂韧性为12.48 MPa·m^1/2～20.96 MPa·m^1/2,抗弯强度为17.10 MPa～43.75 MPa,弹性模量为3.64 GPa～13.13 GPa,1060℃下涂层断裂韧性为9.79 MPa·m^1/2～13.71MPa·m^1/2,抗弯强度为20.20 MPa～35.12 MPa,弹性模量为5.15 GPa～11.00 GPa。随孔隙率增加,涂层断裂韧性增加,抗弯强度、弹性模量减小。在中、低孔隙率下,涂层在高温下的抗弯强度、弹性模量和断裂韧性低于室温,在高孔隙率下,高温条件下涂层的抗弯强度、弹性模量高于室温。随着孔隙率的增加,高温条件涂层力学性能的变化趋势相较室温时更为平缓。     

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。     

超音速火焰喷涂CoCrW涂层的磨损特性

采用超音速火焰喷涂工艺制备了cocrw涂层,利用金刚石锥体为摩擦副,通过往复式磨损试验机测试了涂层在室温和600℃时的磨损性能,分析了涂层的磨损机理。结果表明：在室温和600℃两种温度条件下,磨损量均随着载荷的增大而增加,而涂层在同一载荷作用下,室温和600℃两种温度下的磨损量较为接近。磨损形貌则表现为磨损初期呈现明显的犁削沟槽、小片状残留物、还有小凹坑;磨损较长时间后则显示明显的粘着磨损形貌和涂层颗粒脱落坑特征。     

电弧喷涂CuNiIn抗微动磨损涂层性能研究

本文针对CuNiIn合金丝材,采用电弧喷涂工艺制备了CuNiIn涂层,研究了喷涂电压、喷涂距离、雾化气体及压力对CuNiIn涂层性能的影响.实验结果表明：随着喷涂电压（30～35V之间）的增大,涂层结合强度降低,硬度增大;随着雾化气体压力的增大,涂层的结合强度先增大后减小;采用氩气作为雾化气体可有效降低涂层的氧化物含量;采用优化后的喷涂工艺制备的涂层结合强度达到36.0 MPa、HR15Y为49.1、孔隙率为0.8％,涂层在频率10Hz、行程0.1mm、载荷50N实验条件下,20℃时摩擦系数为0.68,450℃时摩擦系数为0.72.     

致密化工艺对氧化钛粉末及等离子喷涂涂层性能影响研究

采用喷雾干燥法制备了一种球形氧化钛团聚粉末, 并通过高温烧结及感应等离子球化工艺对团聚粉末进行 致密化处理。 利用扫描电子显微镜 (SEM)、 霍尔流速计和粉末颗粒强度仪对粉末性能进行了表征, 研究了不同致 密化处理工艺对粉末颗粒强度、 松装密度及流动性的影响。 采用大气等离子喷涂 (APS) 工艺制备了氧化钛涂层, 并对涂层的微观组织进行研究。 研究结果表明, 高温烧结工艺及等离子球化工艺均可有效提升氧化钛团聚粉末 的致密度, 经过高温烧结工艺后氧化钛粉末内部的细小颗粒呈现烧结熔融的趋势, 而采用等离子球化处理后的 团聚粉末直接形成了致密球体结构。 相比于高温烧结工艺, 等离子球化工艺对氧化钛粉末的致密化效应更为明 显, 粉末的颗粒强度可达 187.86 MPa, 松装密度可由 0.79 g/cm3 提升至 1.69 g/cm3, 流动性由 163.22 s/50g 加快 至 100.27 s/50g。 该粉末经过大气等离子喷涂沉积形成的氧化钛涂层孔隙率为 2.8 %, 与未经致密化工艺处理的氧 化钛团聚粉末相比, 制备的涂层致密化水平有了较大程度的提升, 涂层的平均显微硬度值由 434.18 HV0.3 提升至 744.37 HV0.3, 涂层的结合强度均值由 11.07 MPa 提升至 29.93 MPa。     

不同制粉工艺对CuNiIn粉末及涂层组织性能的影响研究

对大气雾化和真空气雾化工艺制备的两种不同的CuNiIn合金粉末,采用大气等离子喷涂制备了涂层,分析了两种涂层SEM形貌和孔隙率,对比了涂层的显微硬度和结合强度。结果表明,用真空气雾化工艺制备的CuNiIn涂层孔隙率低、显微硬度低、结合强度高,显示出更好的综合性能。