火焰喷涂合成TiC-Fe涂层的热力学分析

火焰喷涂合成技术是自蔓延高温合成（ＳＨＳ）与氧乙炔火焰喷涂技术结合而发展起来的,已成功制备了ＴｉＣ－Ｆｅ复合涂层,利用计算相图技术,确定Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ系的平衡相组成,并结合火焰喷涂合成工艺,重点讨论了原材料配比对体系熔化,凝固行为及涂层形成的影响,并讨论了燃烧合成ＴｉＣ－Ｆｅ的反应机理。     

45（Ti＋C）＋55Fe（wt—%）的自蔓延燃烧反应过程

采用强制冷却方法使成分为４５（Ｔｉ＋Ｃ）＋５５Ｆｅ（ｗｔ－％）的混合粉压坯的燃烧全成时自行熄灭，得取了保留组织转变过程的产物，对其进行Ｘ射线衍射分析和扫描电镜观察，计算了燃烧绝热温度Ｔａｄ，测定了实际燃烧温度Ｔｃ和燃烧波温度轮廓，结果表明，燃烧是以固态反应为主的，固态反应引起了Ｔｉ粉和Ｆｅ粉内燃烧反应的非同步性，ＴｉＣ粒子分别在原子Ｔｉ粉和Ｆｅ粉的位置相继形成，固态反应还导致了反应的不完全性，原子     

Mn—Fe合金熔体热力学性质的研究

碳溶解度平衡实验表明，１４００℃时Ｍｎ－Ｆｅ合金熔体在全部深度范围内碳溶解度可用下式计算：ＣＸ＝０．１８８６＋０．１１１９ＸＭｎ或ＸＣ＝０．２７０３－０．１００６ＸＦｅ。通过热力学推导和计算，得到如下热力为数据；（１）Ｆｅ－Ｃ系，ｌｎβ＾０Ｃ＝－０．０３３，ε＾ＣＣ＝９．０２，ｅ＾ＣＣ＝０．１５３４；（２）Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃ系，ε＾ＣＣ＝１０．８８９，ｅ＾ＣＣ＝０．１６９０；（４）Ｍｎ－Ｆｅ－Ｃ系数ε     

用Fe—Ti合金扩散连接SiC陶瓷

利用Ｆｅ－Ｔｉ合金在１４７３－１７２３Ｋ，０．９－５．４ｋｓ的接合条件下对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接，接头中形成ＴｉＣ，ＦｅＳｉ，Ｔｉ５Ｓｉ３反应相，试验结果表明，用Ｆｅ－５０Ｔｉ（ａｔ％）合金，在１６２３Ｋ，２．７ｋｓ的接合条件下，接头的高温（９７３Ｋ）剪切强度达到１３３ＭＰａ。     

用Fe-Ti合金扩散连接SiC陶瓷

利用Ｆｅ－Ｔｉ合金在１４７３～１７２３Ｋ、０．９～５．４ｋｓ的接合条件下对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接,接头中形成ＴｉＣ、ＦｅＳｉ、Ｔｉ５Ｓｉ３反应相。试验结果表明,用Ｆｅ－５０Ｔｉ（ａｔ％）合金,在１６２３Ｋ、２．７ｋｓ的接合条件下,接头的高温（９７３Ｋ）剪切强度达到１３３ＭＰａ。     

粉末结构对超音速火焰喷涂WC系金属陶瓷涂层结合强度的影响

采用４种典型的ＷＣ系硬质合金粉末与Ｗ－Ｎｉ复合粉末,研究了粉末结构、粘结相的成分与含量,以及超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ）条件对涂层结合强度的影响。结果表明：对于具有高熔点的ＷＣ及Ｗ颗粒构成的复合粉末,ＨＶＯＦ涂层的结合强度大于结胶的强度,几乎不受粉末结构和粘结相成分的影响。试验表明：喷涂料子具备液固两个相结构是ＨＶＯＦ涂层获得高结合强度的必要条件,而ＷＣ与Ｗ的高密度是保证ＨＶＯＦ涂层高结合强度的充分     

Ti—Fe机械合金化中氢致非晶化的研究

研究了氢原子对Ｔｉ－Ｆｅ系机械合金化的影响,应用 ＸＲＤ,ＤＳＣ,ＴＥＭ等方法测试了Ｔｉ－Ｆｅ系和Ｔｉ－Ｆｅ－ＴｉＨ２系的机械合金化反应过程和产物结构的特征。研究结果表明,氢原子在机械合金化过程中诱导非晶ＴｉＦｅ相的形成,由于氢原子的影响,非晶ＴｉＦｅ相的结构弛豫温度和晶化温度低于机械合金化得到的非晶ＴｉＦｅ相相应的温度。     

45（Ti＋C）＋55Fe（wt－％）的自蔓延燃烧反应过程

采用强制冷却方法使成分为４５（Ｔｉ＋Ｃ）＋５５Ｆｅ（ｗｔ－％）的混合粉压坯在燃烧合成时自行熄灭，得到了保留组织转变过程的产物。对其进行了Ｘ射线衍射分析和扫描电镜观察，计算了燃烧绝热温度Ｔ_（ａｄ），测定了实际燃烧温度Ｔ_ｃ和燃烧波温度轮廓。结果表明，燃烧是以固态反应为主的；固态反应引起了Ｔｉ粉和Ｆｅ粉内燃烧反应的非同步性，ＴｉＣ粒子分别在原Ｔｉ粉和Ｆｅ粉的位置相继形成；固态反应还导致了反应的不完全性，原子固态扩散的较低速率使尺寸较大的Ｆｅ粉内残留少量无ＴｉＣ粒子分布区。     

Ti-ZrO2系金属陶瓷性能与显微结构

通过对Ｔｉ－Ｏ－Ｎ和Ｚｒ－Ｏ－Ｎ体系的热力学计算，绘制了Ｔｉ－Ｚｒ－Ｏ－Ｎ系的热力学参数状态图，根据Ｔｉ和ＺｒＯ２两相的稳定共存区确定了材料合成的热力学条件，采用常压烧结工艺制备了不同组分配比的Ｔｉ－ＺｒＯ２系金属陶瓷研究了组成配比的变化对材料性能和显微结构的影响。结果表明，随着Ｔｉ含量的增加，材料的相对密度和抗弯强度出现极小值，Ｔｉ含量在５０％～７５％（体积分数，下同）之间是材料的力学性能弱点区     

掺杂Fe对贮氢合金Ml（Ni—Co—Mn—Ti）5电化学性能的影响

针对混合稀土金属中含有不定量的Ｆｅ杂质及贮氢电极合金在熔炼过程中容易混入Ｆｅ杂质的特点,采用在Ｍｌ（Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ－Ｔｉ）５合金中入为地添加不同量Ｆｅ的方法,系统地研究了Ｆｅ掺 对贮氢电极合金Ｍｌ（Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ－Ｔｉ）５电化学性能的影响。     

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层的动力学

以钛铁、铁和石墨为主要原料,用反应火焰喷涂技术制备TiC/Fe复合涂层。在喷涂过程中,在氧乙炔火焰条件下引燃Fe-Ti-C体系的自蔓延高温合成(SHS)反应,研究该SHS反应的动力学。结果表明,适当增加铁和石墨,或减小反应组元的粒度,会显著降低体系的点火温度,可促进Fe-Ti-C反应体系在氧乙炔火焰中的点火进程。喷涂粉末粒度、氧乙炔火焰功率、喷涂距离以及喷涂粉末的原料配比均会影响Ti-C间的反应程度,从而影响Fe-Ti-C体系的反应动力学。     

大功率等离子喷涂枪的设计

针对等离子喷涂大功率化的要求，设计了大功率等离子喷涂枪，利用二次喷嘴，功率可达100kW以上，喷嘴管型采用拉筏儿管，使等离子焰流速度达到超音速，出口的焰流为匀直流，利用双水内冷，分别调节钨极与喷嘴的冷动水流量，从而控制等离子流的热焓，有效提高了能源利用率，延长了喷枪的使用寿命。     

电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-15001)热模拟机，对电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行了研究。结果表明：在电场和大热流密度作用下，体系的点火温度可以大幅降低；Fe含量越高，其对体系低温燃烧合成过程的影响越大。随Fe含量增加，体系点火温度升高，点火延迟时间缩短，所达到的最高温度也升高；与高温燃烧合成类似，低温燃烧合成的产物由TiC，Fe，少量Fe2Ti组成；当Fe含量为45％时(质量百分数，下同)，产物中的TiC量最多，且颗粒细小。     

镍基合金火焰喷焊层气孔成因分析及预防

泥浆泵中的闸板起着调节流量的作用,由于其工况的要求,闸板必须具有耐磨损、耐腐蚀的性能,一般采用火焰喷焊的方法在闸板表面熔敷一层镍基合金,生产过程中发现,喷焊层常含有大量的气孔,致使该零件的合格率很低,且影响其使用寿命。本文对其喷焊工艺、喷焊材料、喷焊层的组织进行了研究,指出了气孔形成的原因,并提出采用二步法喷焊工艺、改手工喷焊为自动喷焊的改进措施,并进行了火焰自动喷焊机构的设计。     

超音速火焰喷涂流场有限元分析

在液体火箭发动机原理的基础上,建立了超音速火焰喷涂过程全流场分析模型,对KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂系统进行了流场分析,得到了HVOF与HVAF两种状态下燃气的速度、温度分布,分别体现了燃气欠膨胀与过膨胀的特点。在HVOF状态计算结果中有8个马赫锥而实际焰流照片中有8～9个马赫锥,所处位置基本对应,可以合理解释喷涂过程的激波现象,不同截面上的速度分布,体现了燃气速度在径向截面上的自模特性。     

Process-based quality for thermal spray via feedback control

Quality control of a thermal spray system manufacturing process is difficult due to the many input variables that need to be controlled. Great care must be taken to ensure that the process remains constant to obtain a consistent quality of the parts. Control is greatly complicated by the fact that measurement of particle velocities and temperatures is a noisy stochastic process. This article illustrates the application of quality control concepts to a wire flame spray process. A central feature of the real-time control system is an automatic feedback control scheme that provides fine adjustments to ensure that uncontrolled variations are accommodated. It is shown how the control vectors can be constructed from simple process maps to independently control particle velocity and temperature. This control scheme is shown to perform well in a real production environment. We also demonstrate that slight variations in the feed wire curvature can greatly influence the process. Finally, the geometry of the spray system and sensor must remain constant for the best reproducibility.     

Study of formation behavior of TiC in the Fe-Ti-C system during combustion synthesis

TiC particles were prepared in situ by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) reaction in the Fe-Ti-C elemental powder mixture. The reaction behavior and formation route of synthesizing TiC in the Fe-Ti-C system were investigated. With Fe contents increasing, the adiabatic temperatures, reaction temperatures and TiC particles sizes obviously decreased. The addition of Fe promotes the reaction between Ti and C through a “bridging” effect. Fe plays an important role in controlling the reaction behavior and morphology of products, serving not only as a diluent to inhibit the TiC particles from growing, but also as an intermediate reactant to promote the reaction.     

利用短程序改进Al-Cu熔体的热力学模型

将Al-Cu熔体中的缔合物AlCu3以短程序的形式引入置换溶液模型中，提出了一个Redlich—Kister多项式表示的缔合溶液模型，可以直接用于Thermo—Calc相图计算软件，并用这个模型改进了Al一Cu合金体系中液相的热力学描述，计算了Al-Cu熔体混合焓、固相线和平衡分凝因数结果表明，本模型比目前广泛应用的Saunders模型能给出更好的结果，而且适用于Mg-Sn和In—Sb等二元合金体系液相的热力学描述．     

等离子喷涂法改善1Cr18Ni9Ti接头的疲劳性能

焊接接头焊趾处的等离子喷涂层可改善焊缝截面形状变化，降低该处的应力集中，提高焊接结构的疲劳强度。采用1Crl8Ni9Ti不锈钢十字接头焊态和喷涂处理试样分别进行疲劳对比试验，并对试验结果进行统计分析。疲劳试验结果表明，等离子喷涂后1Crl8Ni9Ti接头疲劳性能明显改善。焊态试件的疲劳强度为169.8MPa，火焰喷涂试件为186.2MPa，等离子喷涂试件为213.8MPa，与焊态试件相比，等离子喷涂试件的疲劳强度提高25.9％，火焰喷涂试件提高9.7％。等离子喷涂试件的疲劳寿命是焊态试件的1.58～9.62倍，火焰喷涂试件的疲劳寿命是焊态的1.55～1.97倍。