高能高速等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的显微组织与性能

本文采用高能高速等离子喷涂方法制备了纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层.通过X射线衍射法(XRD)分析了涂层物相成分,利用电子扫描显微镜(SEM)观察涂层截面组织形貌,并测量涂层显微硬度与结合强度.结果表明:该涂层具有独特的显微组织结构;涂层的维氏显微硬度达到了1134HV0.1;结合强度超过64MPa.     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的研究现状和展望

本文综述了国内外制备纳米Al2O3-13%TiO2团聚粉末和等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2涂层的组织结构及其性能的研究现状。分析了影响纳米Al2O3-13%TiO2团聚粉末性能的因素;讨论了纳米Al2O3-13%TiO2涂层双重结构的形成机理,及其组织形貌和性能;指出制备纳米Al2O3-13%TiO2涂层存在的问题并展望了未来的应用前景。     

大气等离子喷涂制备Al_2O_3阻氚渗透涂层研究

在金属结构件上制备陶瓷阻氚渗透涂层是先进核反应堆的关键技术之一。本文采用大气等离子喷涂的方法在316L不锈钢上制备了Al2O3/NiCrAlY涂层,通过XRD、FESEM研究了Al2O3喷涂粉末和涂层特性,并对涂层的结合强度、阻氢渗透性能进行研究。实验结果表明:以α-Al2O3为主相的造粒粉末喷涂后,涂层沉积过程中产生部分γ-Al2O3;涂层体系各层界面结合良好,Al2O3层和NiCrAlY层之间的平均结合强度达到34.7MPa;600℃时Al2O3涂层的阻氢渗透因子为5065,氢渗透率降低3个数量级,Al2O3涂层具有良好的阻氢氚渗透效果。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

工艺参数对大气等离子喷涂C276-Ni60涂层性能的影响

本文采用大气等离子喷涂 (Atmospheric Plasma Spraying, APS) 技术在基体 QT500 上制备 C276-Ni60 耐蚀防 护涂层。 基于正交实验方法研究了 APS 工艺参数主气流量、 喷涂功率和枪距对 C276-Ni60 涂层结合强度、 孔隙 率和显微硬度的影响, 应用极差和方差方法分析实验结果, 并观察分析涂层的微观组织和物相组成, 得到了优化 的工艺参数, 测量 QT500 基体和工艺优化后 C276-Ni60 涂层的电化学性能。 实验结果表明, APS 工艺参数对涂 层综合评分的影响主次顺序为： 枪距 - 功率 - 主气。 最优的工艺参数为： 主气为 35 L/min、 功率为 33 kW、 枪距 为 100 mm。 C276-Ni60 涂层的主要物相为 γ 相的 Ni-Cr-Co-Mo, 涂层的耐蚀性能优于基体。     

40Cr钢表面高焓等离子喷涂Cr_2O_3涂层的性能

采用SQC-100高焓等离子喷涂设备在启闭机活塞杆用40Cr钢表面制备Cr_2O_3涂层。对Cr_2O_3涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、结合强度、抗磨损性能、电化学性能等进行分析与测试,并分析Cr_2O_3涂层的磨损机理。结果表明:高焓等离子喷涂获得的Cr_2O_3涂层孔隙率为0.81%,平均显微硬度(HV0.2)达1 310.3,结合强度均值为60.6 MPa。摩擦磨损实验表明,Cr_2O_3涂层的质量损失仅为0.001 3 g,基体材料40Cr钢的质量损失为0.101 8 g,涂层的抗摩擦磨损性能为基体材料的78倍,涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。同时,Cr_2O_3涂层的抗电化学腐蚀能力优于基体材料。利用高焓等离子喷涂制备Cr_2O_3涂层具有优良好的应用前景。     

等离子喷涂工艺参数对高纯氧化钇涂层性能的影响

本文采用METCO F4等离子喷涂系统在铝合金基体上制备了高纯氧化钇涂层,并通过四因素三水平正交试验,研究了氩气流量、氢气流量、喷涂功率和喷涂距离这四个工艺参数对涂层结合强度、孔隙率以及表面粗糙度的影响规律.结果表明:(1)涂层的结合强度随着氩气流量的增加先小幅减小后快速增大;随氢气流量的增加先增大后减小;随着等离子功...     

喷涂功率对等离子喷涂TiB2-40Ni涂层显微结构及性能的影响

在304不锈钢表面利用大气等离子喷涂技术制备TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层,研究该涂层在4种不同喷涂功率下组织结构和性能特征。采用扫描电子显微镜分析涂层的微观组织,采用X射线衍射仪表征涂层的物相组成,采用压痕法测定涂层的显微硬度,采用图像统计法测量涂层的孔隙率,并对涂层的常温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,随着喷涂功率的提高,涂层的孔隙率降低;涂层存在TiB_2和Ni两种主要物相;TiB_2-40Ni涂层截面平均显微硬度达到722.28 HV,为不锈钢基体显微硬度222.4 HV的3.24倍;通过摩擦磨损试验发现,该涂层常温下的质量磨损量约为不锈钢基体的1/3,且其摩擦系数稳定性较基体明显提高。     

等离子喷涂Al_2O_3熔滴铺展形貌分析

研究碰撞速度、粒径、前铺展层、雷诺数、粗糙度以及接触热阻等因素对熔滴铺展形貌的影响规律,建立了Al_2O_3熔滴铺展过程的数学模型。通过FLUENT进行数值模拟,采用专用装置收集粒子,通过SEM分析涂层形貌,结合计算结果分析各因素对铺展形貌的影响。结果显示:随熔滴直径和速度增大,铺展的边缘出现断裂,形成飞溅。前层铺展的凸起阻碍后面的熔滴铺展。随雷诺数增大,熔滴形貌从不飞溅过渡到飞溅。当oh0.2时,熔滴飞溅的临界值为Re470±10;当oh0.2时,熔滴飞溅的临界值为We1.35×10~4±100。接触热阻增大,飞溅现象显著。基体表面粗糙度增大,铺展程度降低。     

低压等离子喷涂纳米YSZ-Al_2O_3涂层组织性能的研究

低压等离子喷涂纳米氧化锆热障涂层,具有独特的组织结构。纳米团聚颗粒在高温等离子射流中部分熔化后沉积到基体上,团聚颗粒能够保留部分纳米结构,形成一种以纳米晶为主的纳米-微米二元结构涂层,为热障涂层的制备提供了一种新的技术方案。YSZ涂层高温服役中,纳米晶粒容易烧结长大。本文通过向YSZ粉体中加入少量的纳米α-Al_2O_3,探讨其抑制YSZ热生长的机制。首先制备了YSZ-Al_2O_3纳米混合物团聚粉末,并借助低压等离子喷涂技术制备涂层。结果表明纳米晶区占主导地位,纳米晶区嵌有少量的微米晶粒。涂层经1400℃,10h热处理,微观组织结构分析表明,α-Al_2O_3的加入对YSZ晶粒热生长具有部分抑制作用。     

不同喷涂工艺对Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层相结构及发光性能影响研究

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层性能结果表明:等离子喷涂制备的涂层形貌、颗粒熔化状态、厚度均一性均优于火焰喷涂涂层,但火焰喷涂工艺涂层的发光性能远优于等离子工艺涂层,其原因是火焰喷涂制备的涂层中Al_2O_3粒子的熔融状态更差,保留了更多的α-Al_2O_3相,未熔粒子部分将以喷涂原粉中稳定的α-Al_2O_3结构存在涂层中进而影响其光学性能。     

等离子喷涂Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层组织结构和性能研究

采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc_2O_3~1.5mol%Y_2O_3-ZrO_2(ScYSZ)设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃~1500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93~1.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y_2O_3-ZrO_2涂层的热导率(1.2~1.5W/m·K)。Sc_2O_3的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。     

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。     

大气等离子喷涂铝硅-聚苯酯涂层的工艺及性能研究

利用大气等离子喷涂国产化铝硅-聚苯酯粉末,针对喷涂工艺对铝硅-聚苯酯粉末喷涂涂层的金相组织、硬度、热稳定性、结合强度等性能的影响进行了研究。结果表明:国产化铝硅-聚苯酯粉末可满足喷涂工艺要求,通过调节工艺参数可实现涂层较好的组织分布及力学性能状态,保温50h后涂层硬度有所降低,后期趋于稳定。     

基于正交实验设计方法的APS喷涂Al_2O_3涂层性能的研究

采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对Al2O3陶瓷涂层结合强度和显微硬度的影响,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用WDW-50微机控制电子万能试验机、HV-1000维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂Al2O3涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。大气等离子喷涂Al_2O_3最优工艺参数为喷涂功率44KW,主气流量40L/min,送粉量40g/min,制备的涂层结合强度52MPa,显微硬度1219.4HV0.3,孔隙率值为4.00%。     

Cr/Al_2O_3涂层制备工艺与发光性能研究

采用烧结破碎法可制备适用于热喷涂的Cr/Al_2O_3的粉末,分别采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备了Cr/Al_2O_3发光涂层,研究了粉体和不同喷涂方法制备的涂层组织形貌、相结构及发光性能。结果表明:所制备的Cr/Al_2O_3粉末呈现α-Al_2O_3的单相结构;火焰喷涂涂层呈现粉红色,表面粗糙度Ra 8.8μm和孔隙率21.5%,涂层以α-Al_2O_3相为主;等离子喷涂的涂层呈现灰白色,较低的表面粗糙度Ra 6.1μm和孔隙率8.3%,涂层以γ-Al_2O_3相为主;粉体和两种涂层均可呈现红宝石单晶R线发射,发射峰为693nm和694nm。     

纳米Al_2O_3颗粒对Cu-Al_2O_3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al_2O_3颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜(Cu-Al_2O_3)。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al_2O_3的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明:随Al_2O_3颗粒含量的增加,Cu-Al_2O_3的硬度先升高后降低,当Al_2O_3颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al_2O_3的硬度达到最大值75.73(HRB)。Cu-Al_2O_3的导电率随着Al_2O_3颗粒含量的增加逐渐下降。Al_2O_3颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,CuAl_2O_3的硬度达到最大值,导电率达到69.1%IACS。     

大气等离子喷涂工艺参数与粉末成分对NiCrCuB涂层成分、组织结构及性能的影响

针对如何降低NiCrCu涂层氧化物含量以改善涂层内粒子层间结合的问题,本研究设计了含B的NiCrCu粉末,以期通过B在高温熔滴飞行中的牺牲氧化并蒸发去除氧化物机制,在大气等离子喷涂条件下获得无氧化物的熔滴制备高致密的金属涂层.为此,采用粒度30～50μm的NiCrCu1.5B和NiCrCu4B喷涂粉末,研究了粉末成分与...     

等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层微观结构及性能研究

本文以Cr_2O_3、TiO_2、NiO、稀土氧化物为原料,经喷雾干燥及烧结致密化处理制备成具有尖晶石结构的Cr_2O_3-TiO_2基复合团聚型粉体,采用大气等离子喷涂在钛合金表面制备了Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层,分析测试了涂层显微组织结构、结合强度、抗热震性能及辐射性能。研究结果表明:所制备的Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层孔隙率为1.51%,结合强度达33.1MPa,在400~800℃温度范围内,其法向全发射率可达0.88~0.89;涂层经600℃至室温热震30次后未发生开裂、剥落现象,涂层抗热震性能良好。