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。     

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...     

热处理工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe准晶涂层性能影响

目的 使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备Al-Cu-Fe准晶涂层,研究热处理温度对涂层中准晶相含量和性能的影响以及封孔处理对涂层耐蚀性的改善。方法 以304不锈钢为基体和真空雾化Al-Cu-Fe准晶粉末为热喷涂材料,采用超音速火焰喷涂方法制备准晶涂层,并进行550～700℃热处理。利用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析准晶粉末和涂层的衍射花样、微观形貌、成分和相结构。分别使用显微硬度仪和电化学工作站对比测量304不锈钢和准晶涂层的硬度和耐蚀性能。结果 粉末中二十面体准晶相(I相)为主相,并伴生准晶类似相(β相)。经过超音速火焰喷涂后,涂层中I相和β相的含量分别为78.7%和21.3%,相组成与原始粉末接近。550℃和600℃热处理1h后,涂层中β相消失,I相占比进一步上升,并伴随Al₂Cu(θ相)产生。随着热处理温度继续升高至650℃,β相开始重新析出;当热处理温度升至700℃,β相占比增至13.5%。热处理后准晶涂层的最高硬度为674HV,为304不锈钢硬度(182HV)的3.7倍。准晶涂层经过热处理和表面封孔后,其在3.5%NaC...     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

等离子喷涂NiCrAl涂层工艺优化研究

采用Metcod43NS(成分NiCrAl)粉末和PARXAIR-5710等离子喷涂系统制备NiCrAl涂层,为了使Ni-CrAl等离子喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层结合强度为判据,通过正交试验对NiCrAl等离子喷涂工艺进行了优化。利用扫描电镜,Axio Imager.A 1 m金相图像分析系统等手段对涂层界面形貌和孔隙率进行分析,同时对涂层的结合强度以及显微硬度进行测试。确定优化后的喷涂工艺参数为:喷涂电流为700 A,喷涂距离140 mm,主气流量56.6 L/min,辅气流量28.3 L/min。研究结果表明,喷涂电流、喷涂距离、主气流量、辅气流量对NiCrAl涂层结合强度具有不同的影响,在优化的喷涂工艺参数条件下,NiCrAl涂层结合强度为59.23 MPa,显微硬度为268HV,孔隙率为4.97%。     

电弧喷涂工艺参数对铝镁合金涂层结合强度的影响

采用ZK400型超音速电弧喷涂设备,在Q235基体卜制备铝镁合金涂层.用正交试验方案对喷涂电压、喷涂电流、喷涂距离和压缩空气压力等工艺参数对涂层结合强度的影响进行研究.结果表明,空气压力对涂层结合强度影响最大,其次为喷涂距离,喷涂电压及电流影响较小.本试验条件下,最佳工艺参数为喷涂电压32V、喷涂电流180A、喷涂距离160mm、卒气压力0.75MPa.     

等离子喷涂AlSi-ployester封严涂层工艺优化研究

采用AlSi-ployester粉末和PARXAIR-3710等离子喷涂系统制备封严涂层.为使AlSi-ployester等离子喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层结合强度为判据,通过正交试验对AlSi-ployester等离子喷涂工艺进行了优化.利用扫描电镜,Axio lmager.A lm金相图像分析系统等手段对涂层形貌和孔隙率进行分析,同时对涂层的硬度、抗热震性能进行了测试.确定优化后的工艺参数为:电弧电流790A.主气流量62.7 L/min,辅气流量5 L/min,喷涂距离100mm.结果表明,电弧电流、主气流量、辅气流量、喷涂距离对AlSi-ployester涂层结合强度具有不同的影响,在优化的喷涂工艺参数条件下,AlSi-ployester涂层结合强度可达6.9MPa,具有较好的硬度和热震性能,可为今后等离子喷涂系统工艺参数的选定提供参考.     

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。     

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。     

超音速等离子喷涂Mo-W涂层的力学性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo-W合金涂层,利用场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、维氏显微硬度计分析测试了涂层组织、硬度,利用球-盘式摩擦磨损试验机研究了磨损载荷及频率对Mo-W合金涂层摩擦学性能的影响。结果表明:质量比为3:1的Mo、W机械混合粉喷涂后涂层中Mo、W元素质量比接近3:1。涂层组织致密,与基体结合为机械结合,表面平均显微硬度为563.2 HV0.1。Mo-W涂层的显微硬度、耐磨性和减摩性比基体45CrNiMoVA钢有所提高,且载荷越大,涂层的耐磨性和减摩性优势越明显。Mo-W涂层与Si3N4陶瓷的摩擦磨损机制以磨料磨损和氧化磨损为主。当磨损载荷变大和磨损频率变高时,疲劳剥落磨损表现明显。     

电弧喷涂4Cr13涂层预处理工艺及组织与性能研究

采用喷砂粗化、喷砂+喷涂打底涂层、喷砂+电拉毛这3种工艺对QSTE420TM钢板进行表面预处理,之后采用相同工艺进行电弧喷涂4Cr13涂层,分析了涂层组织和断口形貌,测试了涂层的显微硬度和结合强度,对比了3种预处理工艺对涂层组织和性能的影响.结果表明:电弧喷涂4Cr13涂层组织呈现出典型的层状结构;不同的表面预处理工艺对涂层的结合强度影响显著,喷砂粗化+喷涂打底涂层能使4Cr13涂层获得最优的综合性能.     

原位金属间化合物对冷喷涂Al-Ni增材沉积体力学性能的影响

目的 研究Ni元素的添加及热处理工艺对冷喷涂Al-Ni沉积体的微观组织结构、相组成及力学性能的影响。方法 预先采用冷喷涂技术制备Al沉积体、Al-25%Ni（以下称为AlNi25）沉积体,再将制得的沉积体放入具有氩气气氛的管式加热炉中进行热处理。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪、X射线衍射仪与万能拉伸试验机,对试样显微组织、物相组成及力学性能进行测试分析。结果 经过热处理的AlNi25沉积体的物相主要为Al、Al3Ni。由于热处理过程诱发了柯肯达尔效应,AlNi25沉积体的孔隙率由喷涂态的1.4%增加到热处理态的2.5%。喷涂态Al沉积体的硬度为44.2HV0.2,在500 ℃下对沉积体进行热处理后,由于发生回复与再结晶,硬度值降为26.72 HV0.2。喷涂态AlNi25沉积体的硬度为49.2HV0.2,经过热处理后,生成的Al3Ni金属间化合物对沉积体的强化效应与热处理的软化效应相当,导致最终热处理态AlNi25沉积体的硬度为50.5HV0.2,与喷涂态AlNi25沉积体硬度值差别较小。喷涂态Al沉积体、AlNi25沉积体的抗拉强度分别为57、65 MPa,经过热处理后,沉积体内颗粒间的原有界面消失,热处理态的Al沉积体、AlNi25沉积体的抗拉强度分别为64.7、107 MPa。同时,经过热处理后,两种沉积体的塑性变形能力得到了有效提升。未热处理时,两种沉积体基本没有塑性;热处理后,Al沉积体、AlNi25沉积体的塑性得到有效提升,塑性应变分别为3.7%、0.97%。结论 对冷喷涂AlNi25沉积体进行热处理,原位生成了Al3Ni金属间化合物,有效提高了沉积体的硬度、抗拉强度以及塑性变形能力。     

NiCrWMoCuCBFe涂层的制备及其力学性能研究

目的 探究NiCrWMoCuCBFe涂层的微观组织结构、物相组成及其力学性能。方法 通过霍尔流速计表征了喷涂粉末的流动性和松装密度,采用超音速火焰喷涂在316L不锈钢表面制备了NiCrWMoCuCBFe涂层,利用SEM、EDS分别对喷涂粉末的形貌、涂层的组织结构以及粉末和涂层中的元素组成进行了表征,采用XRD、Raman分析了涂层中的物相,使用显微硬度计及万能材料试验机考察涂层的硬度、结合强度和抗弯强度,并分析了涂层的断裂失效机理。结果 NiCrWMoCuCBFe喷涂粉末具有良好的流动性,在喷涂过程中没有发生严重的氧化现象。通过超音速火焰喷涂制备的NiCrWMoCuCBFe涂层具有致密的层状组织结构,其物相主要是Ni基固溶体,但是也出现了少量的NiO和Cr2O3。此外,涂层的截面硬度与表面硬度相当,约为600HV300 g,且涂层与316L不锈钢的结合强度较高,大于70 MPa。三点弯曲试验中,持续加载至载荷为1800 N,应变为(4.81±0.3)%时,涂层达到强度极限,产生明显的塑性变形;而当载荷仍然保持1800 N,应变继续增加达到(11.43±0.03)％时,涂层与316L不锈钢基材的结合界面彻底开裂失效,此时涂层内部同时具有横向裂纹和纵向裂纹,样品的抗弯强度约为(1.87±0.02) GPa。结论 超音速火焰技术制备出的NiCrWMoCuCBFe涂层具有良好的致密性及优异的力学性能。     

不同电弧喷涂工艺对3Cr13钢涂层结合强度的影响

研究了喷涂电压、喷涂电流、表面预处理、预热、后热处理对电弧喷涂3Cr13钢涂层结合强度的影响.结果表明：电弧喷涂φ2 mm的3Cr13钢丝材的适宜电压、电流为28～35 V、170～180 A;喷砂处理是提高涂层与基体结合强度的最佳表面预处理工艺;采用合适的表面预处理、喷涂打底层、严格控制基体的热量输入是提高涂层结合强度的有效途径.