准晶相含量对AlCuFe基涂层耐蚀性能影响机制

随着我国“海洋强国”战略目标日益推进，舰船表面使用的铝合金部件面临着海洋腐蚀的风险。为进一步提升铝合金的耐腐蚀性能，增长其使用寿命，通过爆炸喷涂技术于铝合金基体上制备 AlCuFe 和 AlCuFeSc 准晶涂层，借助扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）表征准晶粉末及涂层的微观及物相组织结构，进一步利用拉伸试验机、电化学工作站等分析涂层的结合力及耐蚀性能，研究准晶相含量与涂层耐蚀性能间的影响规律。结果表明，爆炸喷涂制备的 AlCuFe 和 AlCuFeSc 涂层致密度高且与基体结合良好，结合强度分别为 51.9 MPa、51.2 MPa。经 700 ℃退火处理后的涂层准晶相含量分别由 49%、38%提升至 93.2%、92.5%。退火前的准晶涂层耐腐蚀性能与基体相近，退火后的准晶涂层自腐蚀电流密度仅为铝合金基体的 1 / 5，证明准晶相含量提升增强了涂层的耐蚀性能。同时盐水静态挂片测试 336 h 后，退火处理的涂层表面未生成明显的腐蚀区域，准晶相含量提升促使表面生成的氧化铝钝化层为基体提供了良好的保护，研究可以为未来舰船使用铝合金表面的腐蚀防护提供新思路，同时也可为铝基准晶涂层的制备应用提供研究基础。     

铝合金基体电热爆炸喷涂钼涂层的制备工艺与性能

采用电热爆炸喷涂技术在铝合金基体上制备钼涂层,用SEM、划痕仪、显微硬度计、表面粗糙度仪、微磨损试验机等表征了涂层性能。借助正交试验方法分析了钼涂层制备中各工艺参数对涂层质量的影响,确定了最佳工艺参数。结果表明:用电热爆炸喷涂方法制备的钼涂层均匀致密,孔隙率低;涂层与基体形成冶金结合,结合强度高;涂层硬度为基体的4.9倍,体积磨损量仅为基体的11.2%,耐磨性大幅增加。电爆炸喷涂的工艺参数中,对涂层质量和结合力影响最大的是喷涂距离,其次是喷涂次数,影响最小的是喷涂电压。     

WC粉末爆炸喷涂BT-20钛合金的涂层性能研究

通过对爆炸喷涂工艺原理的分析,指出喷枪结构、喷涂距离和各气流量等重要工艺参数对涂层质量的影响,确定最佳的工艺参数.采用爆炸喷涂与等离子喷涂2种工艺在BT-20钛合金基体上制备WC涂层.经过对2种涂层的性能对比分析,发现与等离子喷涂相比,爆炸喷涂涂层的硬度大、结合强度高并且爆炸喷涂涂层的金相组织均匀、致密、孔隙率低,在涂层基体界面上无明显的宏观和微观缺陷,抗氧化能力强.     

氧燃比对爆炸喷涂WC-12 Co涂层组织和力学性能的影响

目的提高直升机旋翼系统连接件的耐微动磨损疲劳寿命,解决传统镀铬工艺引起的环境污染问题。方法采用爆炸喷涂工艺,通过调节氧气和乙炔混合气体氧燃比,在35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体上制备不同的WC-12Co涂层,研究氧燃比对涂层组成、结构和力学性能的影响规律。结果随着氧燃比的提高,涂层C含量逐渐降低,硬度、致密性、弹性模量和结合强度则先升后降。氧燃比低于1.1时,粒子飞行速度低和熔融不充分是涂层硬度和致密性下降的主要原因;氧燃比高于1.3时,爆炸焰流为氧化气氛,WC粒子的氧化和分解加剧了C元素的流失,使得涂层性能下降;氧燃比为1.2时,涂层无明显氧化和脱碳,截面维氏显微硬度(HV0.3)达到12.9 GPa,孔隙率为0.86%,与基材间的结合强度达到148 MPa。结论爆炸喷涂中高速飞行的粒子对35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体具有一定的表面强化作用,喷丸试棒经爆炸喷涂工艺沉积WC-12Co涂层后,疲劳寿命提高107.4%。氧燃比对爆炸喷涂沉积WC-12Co涂层的组成、结构和力学性能影响较大,氧燃比为1.2时,涂层的综合力学性能最佳。     

热喷涂工艺对NiCrFeAl/hBN复合涂层性能的影响

为提升氧乙炔火焰喷涂NiCrFeAl/hBN复合涂层的力学性能,对氧乙炔火焰喷涂的氧燃比、喷枪速度及喷涂间距等3个主要参数,采用L₉(3⁴)正交试验方法,以涂层的表面洛氏硬度和结合强度性能为主要判定指标分析了不同工艺参数的影响主次关系,对最优工艺制备涂层性能进行了验证。结果表明,喷涂间距是影响涂层性能的主要因素,最优工艺参数为氧燃比(O₂/C₂H₂)26/20,枪速600 mm/s,间距12 mm,涂层内部组织更为均匀、熔融结合较好,表面平整、未熔颗粒较少,涂层平均结合强度高达10.3 MPa,表面平均洛氏硬度为54.9 HR15Y。     

电弧喷涂工艺参数对Zn-Al合金涂层性能的影响

采用高速电弧喷涂技术在16MnR钢表面制备Zn-Al合金涂层,利用正交试验研究了喷涂工艺参数对涂层结合强度、孔隙率和显微硬度的影响。结果表明,在研究范围内,影响涂层结合强度的最显著因素为喷涂气压,影响涂层孔隙率的最显著因素为喷涂电压,影响涂层显微硬度的最显著因素为喷涂距离。优化的工艺参数为喷涂电压30 V、喷涂电流180 A、喷涂距离150 mm、喷涂气压0.7 MPa时,Zn-Al合金涂层组织呈现出典型的网络框架结构,其结合强度为32.5 MPa,孔隙率为2.1%,显微硬度为49.45HV0.05,具有较好综合性能。     

铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合涂层工艺参数优化的研究

目的 通过优化等离子喷涂工艺参数，提高铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合陶瓷涂层的结合强度和涂层表截面硬度。方法 用正交试验法，对影响喷涂涂层结合强度和硬度的4个关键喷涂参数进行优化，分别得到喷涂粘结底层Ni-5Al和工作表层Al2O3-3%TiO2的最佳优化参数。结果 通过正交试验确定影响Ni-5Al涂层综合指标的因素由主到次是喷涂电流、喷涂距离、辅气流量、主气流量，最优水平数为2、3、2、1；影响Al2O3-3%TiO2涂层综合指标的因素由主到次是喷距、辅气流量、电流、主气流量，最优水平数为2、3、2、1。Ni-5Al涂层的最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离120 mm，喷涂电流520 A，主气流量42 L/min，辅气流量7.5 L/min。Al2O3-3%TiO2复合涂层最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离90 mm，喷涂电流530 A，主气流量46 L/min，辅气流量7.8 L/min。最佳工艺下制备的Ni-5Al底层与基体的结合强度为25.2 MPa，Al2O3-3%TiO2复合涂层与Ni-5Al底层的结合强度为17.8 MPa，且其截面硬度在1000HV0.5以上。结论 对喷涂工艺参数进行优化可以得到质量高且稳定的Al2O3-3%TiO2复合喷涂涂层，与非最佳工艺参数喷涂涂层相比，各指标均有较大提高。     

爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层的组织及硬度研究

为了研究热喷涂工艺对爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层组织和硬度的影响规律,采用三种爆炸喷涂工艺参数在Q235A低碳钢基体上制备涂层,借助XRD、SEM和OM等技术手段对粉末和涂层的组织结构进行分析,并检测涂层横截面的孔隙率和显微硬度.结果表明,用于喷涂的Al65Cu20Cr15准晶粉末中含有二十面体准晶相i-Al65Cu24Cr11和极少量具有单斜结构的晶体相θ-Al13Cr2(即Al83Cu4Cr13);而爆炸喷涂涂层中除i和θ两相外,生成了新相--体心立方结构的α-Al69Cu18Cr13(准晶i的晶体类似相)和Al203相.涂层呈典型层状结构,其它条件不变的情况下,涂层中各晶体相与准晶相i最强峰衍射强度的比值α/i、θ/i和Al2O3/i随爆炸喷涂工作气体流速的成比例提高而增加,同时涂层截面的孔隙率下降而显微硬度HV0.1升高.     

爆炸喷涂Al-Cu-Fe准晶涂层性能分析

目的 提高准晶涂层内部准晶相含量,进而研究Al-Cu-Fe准晶涂层的各项性能。方法 采用爆炸喷涂的方式在2A12铝合金基底上制备了Al-Cu-Fe准晶涂层。借助SEM、XRD等手段对Al-Cu-Fe准晶粉体的组织形貌、物相形成进行研究。采用显微硬度计、拉力试验机测试涂层的力学性能。采用比热容测试仪、激光热导仪检测涂层的热性能。使用摩擦磨损试验仪研究了涂层的摩擦磨损性能。结果 水雾化法制成的Al-Cu-Fe准晶粉体主要包含准晶相和少量的β-Al_42.54Cu_34.65Fe_22.81相,准晶含量为73%。882℃为准晶相的熔点,粉体在800℃的退火温度下准晶含量能达到98.7%。涂层在700℃下比热容为0.749 J/(g·K),热导率为5.913W/(m·K)。涂层的显微硬度为569.4HV0.3,经退火处理最高硬度可达658.33HV0.3。涂层的结合强度为33.25 MPa,退火处理后结合强度为58.75 MPa。涂层在不同载荷和温度下,摩擦因数为0.768～0.512(均低于基体),在15 N和20 N的载荷下磨损率...     

爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层的组织及硬度研究

为了研究热喷涂工艺对爆炸喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层组织和硬度的影响规律，采用三种爆炸喷涂工艺参数在Q235A低碳钢基体上制备涂层，借助XRD、SEM和OM等技术手段对粉末和涂层的组织结构进行分析，并检测涂层横截面的孔隙率和显微硬度。结果表明，用于喷涂的A165Cu20Cr15准晶粉末中含有二十面体准晶相i-A165Cu24Cr11和极少量具有单斜结构的晶体相θ-Al13Cr2（即Al83Cu4Cr13）；而爆炸喷涂涂层中除i和θ两相外，生成了新相——体心立方结构的α-Al69Cu18Cr13（准晶i的晶体类似相）和Al2O3相。涂层呈典型层状结构，其它条件不变的情况下，涂层中各晶体相与准晶相i最强峰衍射强度的比值α／i、θ/i和Al2O3／i随爆炸喷涂工作气体流速的成比例提高而增加，同时涂层截面的孔隙率下降而显微硬度HV0.1升高。     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。     

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能影响研究

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。研究结果表明：不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr0.92Y0.08O1.96组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

喷涂工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe-Si准晶合金涂层性能的影响

目的使用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)方法制备高质量的Al-Cu-Fe-Si准晶涂层,研究喷涂工艺对涂层性能的影响。方法采用气雾化Al-Cu-Fe-Si准晶合金粉末,利用AK02T型AC-HVAF喷涂系统制备Al-Cu-Fe-Si准晶涂层材料。通过X射线衍射及扫描电镜观察分析准晶合金粉末和涂层的组织与结构,通过电化学工作站、显微硬度计和接触角测试仪等手段分析准晶合金涂层的耐蚀性、显微硬度及抗粘性能。结果对气雾化准晶Al-Cu-Fe-Si合金粉末的研究发现,冷却速率显著影响准晶合金粉末的组织,在冷却速率较快的粉末中形成胞状晶组织,准晶I相含量较高。对准晶合金涂层进行热处理,高温退火显著提高了涂层的硬度,950℃退火12 h后,硬度值达到(724±153)HV0.1。分别对准晶合金涂层和基体45~#钢的接触角进行测量,准晶合金涂层的接触角最大为95°,而45~#钢的仅为79°。通过电化学工作站测试比较涂层的耐蚀性,发现在3.5%(质量分数)的Na Cl溶液中,喷涂在45~#钢和5052铝合金基体上的涂层腐蚀电流密度J_(corr)分别为6.8×10~(-6),2.0×10~(-7)A/cm~2。结论不同粒径的气雾化准晶合金粉末的相组成不同,选择合适的粒径是保证铝基准晶合金涂层质量的前提。对涂层进行合适的热处理可以有效地提高涂层的显微硬度,铝基准晶合金涂层的接触角较45~#钢的高,提高了基体的抗粘性。不同基体上制备的准晶合金涂层的耐蚀性有很大差异,5052铝合金基体上的准晶涂层耐蚀性优于喷涂在45~#钢基体上的涂层。     

工艺参数对爆炸喷涂WC-Co涂层性能均匀性的影响

采用正交实验, 分别研究了氧燃率、喷涂距离对爆炸喷涂WC-Co涂层性能的影响. 通过工艺优化, 获得了结构均匀致密、硬度高、弹性模量大、耐磨性能好的WC-Co涂层. 利用 XRD和SEM分析涂层的物相组成、观察其微观结构, 经截面与表面力学性能和磨损性能对比, 优化后的涂层表现出近似各向同性特征. 分析指出涂层均匀的微观结构及低孔隙率是导致其近似各向同性特征的主要原因.     

超音速等离子喷涂沉积可磨耗封严涂层研究

采用超音速等离子喷涂沉积Ni-C及NiCr-BN可磨耗封严涂层,通过实验对比研究两种涂层的结合强度、表面硬度及在不同冲蚀角下的冲蚀磨损性能.结果表明:NiCr-BN涂层中的润滑相尺寸比Ni-C涂层更为细小;NiCr-BN涂层的结合强度及表面硬度均高于Ni-C涂层;NiCr-BN涂层的抗冲蚀性能要优于Ni-C涂层.     

Ni-Al防滑涂层性能

为研究喷涂材料和喷涂工艺对金属基防滑涂层性能的影响,采用双丝电弧喷涂在45钢上分别制备了镍铝合金丝材NiAl-95/05和镍铝药芯丝材NiAl-80/20防滑涂层,对涂层的微观组织结构、物相、结合强度进行了测量和对比分析;采用倾角法测定了涂层的干态和湿态的静摩擦系数;对两种涂层进行了NaCl溶液浸泡腐蚀试验.结果表明,两种涂层均与基体结合紧密无裂纹,NiAl-95/05的平均结合强度为68.05 MPa,NiAl-80/20的平均结合强度为69.02 MPa;两种涂层都具有很好的耐蚀性;NiAl-95/05涂层喷涂态的干态和湿态静摩擦系数均小于NiAl-80/20涂层.     

Cr_3C_2-NiCr涂层的工程化应用研究

从工程化应用的角度出发,比较了超音速火焰喷涂工艺(HVOF)和等离子喷涂工艺制备的Cr3C2-NiCr涂层性能差别,发现HVOF工艺制备的Cr3C2-NiCr涂层质量明显优于等离子喷工艺,从而采用HVOF工艺作为Cr3C2-NiCr涂层优选的喷涂方法。HVOF工艺制备的Cr3C2-NiCr陶瓷涂层具有硬度高(HV300>9800MPa)、孔隙率低(<0.9%)、与基体结合强度高(>70MPa)等特点,满足柴油机关键部件缸套涂层的使用要求。