低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以超细(5～15μm)WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM,XRD,3D表面轮廓仪和显微硬度仪对LT-HVOF WC涂层的显微结构和性能进行了表征,并将其与HVOF WC-10Co4Cr涂层进行了对比.结果表明:LT-HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的显微结构和显微硬度与HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的相当,其表面粗糙度为1.22μm,远低于HVOF涂层(3.18 μm),但其断裂韧度约为HVOF涂层的1/2.基体表面的激冷粒子分析表明,LT-HVOF WC-10Co4Cr涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化,并未充分铺展有关.     

低温高速火焰喷涂制备钛涂层

利用新研发的低温高速火焰喷涂在A3钢上制备钛涂层,对涂层的显微结构和基本性能进行了表征.显微结构表明,近表面Ti涂层结构疏松,而内部较致密,并且观察到明显的氧化物界面;XRD分析表明涂层中含有一定钛的氧化物.钛涂层在A3钢基体上的结合强度超过38MPa,显微硬度高于纯钛材,说明涂层中有氧化物存在.     

超音速火焰喷涂哈氏合金C-276涂层的显微结构与性能

采用超音速火焰喷涂工艺制备了C-276哈氏合金涂层,同时对涂层的显微结构、显微硬度及耐磨性进行了研究.结果表明:涂层为层状结构且致密,与基体结合牢固;涂层与C-276合金粉末均以面心立方的γ相Ni-Cr-Co-Mo合金为主晶相,保持了喷涂粉末材料的性能,但喷涂过程中产生的氧化物与气孔影响了涂层的硬度及耐磨性.     

在高强铝合金基体上采用超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂(High-Velocity-Air-Fuel,HVAF)技术在7075高强铝合金上制备了WC10Co4Cr涂层,用XRD和SEM分别对涂层的相组成和显微结构进行了分析,阐述了涂层的结合机理,并研究了拉伸对偶件的弹性模量对测试涂层结合强度的影响.结果表明,采用HVAF技术,可在高强铝合金基体上获得致密、结合强度较高的WC-CoCr涂层.     

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的抗泥浆冲蚀性能

以5~20μm超细WC-10Co4Cr粉末为原料,采用低温超音速火焰喷涂技术(LT-HVOF)制备WC涂层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征和分析WC-10Co4Cr粉末及涂层的显微结构形貌与相结构。用冲刷磨损试验机测试涂层泥浆的冲蚀性能。结果表明,泥浆冲蚀攻角变化对涂层的冲蚀质量损失影响不明显。低攻角下涂层冲蚀机制以黏结相的微切削为主,剥落凹坑的面积大而浅,高攻角下涂层的主要冲蚀机制为裂纹萌生和扩展导致的涂层剥落,凹坑面积小而深。     

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的性能表征

采用ID‐HVAF和HVAF工艺制备了WC‐10Co‐4Cr涂层,同时对涂层结构、硬度及耐磨性等性能进行了对比研究．研究结果表明,ID‐HVAF工艺喷涂的WC‐10Co‐4Cr涂层组织致密均匀,涂层硬度（HV0．3）为1110,与基体的结合强度高,与HVAF工艺制备的WC‐10Co‐4Cr涂层的性能相接近,但涂层磨损量较大．实践表明,ID‐HVAF工艺所制备的涂层能满足内孔应用的要求．     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

采用超音速火焰喷涂制备抗高温氧化、磨损涂层的研究及应用

采用超音速火焰喷涂技术在2Cr12NiMoWV不锈钢基体表面制备了NiCr-Cr3C2涂层,并对涂层的微观结构、力学性能、摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:所制备的涂层结构致密、孔隙率低,与基体的结合强度大于79MPa,显微硬度可达860Hv以上;高温韧性和抗高温耐磨性能好,在高温下摩擦磨损性能相较于基体得到显著提高,可应用于抗高温氧化与耐高温磨损的环境中.经实践检验,该涂层可解决高压主汽门卡涩问题.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr粒子沉积状态对涂层滑动磨损形貌的影响

本文研究超音速火焰喷涂过程中粒子沉积状态对涂层干滑动摩擦形貌的影响。利用扫描电镜(SEM)观察颗粒撞击基体时的变形形貌和摩擦磨损后的涂层表面形貌,利用能谱分析(EDS)变形颗粒和涂层表面不同磨损区域的成分。研究结果表明成分均匀的粉末颗粒因受热不同而颗粒铺展形貌不同,受热充分的粉末铺展完全,在摩擦中并形成均匀的磨损区;受热不充分的粉末铺展不完全,摩擦过程中易发生WC晶粒脱落形成划痕区,未熔颗粒易在摩擦过程中脱落。成分不均匀的粉末,合金相多的粉末颗粒铺展完全,摩擦中易生产CoCr合金膜;硬质相多的粉末铺展不完全,易产生孔隙。     

后处理工艺对超音速电弧喷涂NiCrTi涂层氧化行为的影响北大核心

采用超音速电弧喷涂技术制备了NiCrTi涂层,研究了封孔、表面喷丸+封孔及NiAl面层涂覆+封孔等后处理工艺对涂层高温氧化和水冷热震性能的影响。结果表明,仅涂封孔剂的涂层在700℃氧化过程中生成了疏松多孔的Cr氧化膜,该氧化膜偏厚易剥落;在水冷热震过程中涂层出现严重剥落现象。喷丸+封孔能使NiCrTi涂层内部更加致密,表面更加平整,氧化过程中形成了致密且更薄的Cr氧化膜,涂层抗氧化性和抗热震性能俱佳。采用NiAl面层+封孔后处理时,涂层表面生成了致密的Al氧化膜,对NiCrTi涂层起到较好的抗氧化保护作用,但由于无法消除涂层内孔隙,涂层在水冷热震测试时依然发生了开裂。综合分析来看,喷丸+封孔后处理工艺对NiCrTi涂层高温性能提升最为明显。     

HVOF和APS喷涂T800涂层性能研究

分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,在Inconel718基体上制备T800涂层,并对涂层的金相显微结构、孔隙率、硬度及结合强度进行测试.试验结果表明,两种涂层与基体间均形成良好的界面结合,涂层组织均匀良好;与APS制备的T800涂层相比,HVOF制备的涂层孔隙率略低,表面硬度HR15N略高,结合强度较高.     

HVOF和APS喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能研究

以45号钢为基体分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,制备了两种WC-10Co-4Cr涂层,并对两种工艺喷涂的WC-10Co-4Cr涂层进行了金相显微结构分析、结合强度及硬度测试.试验结果表明:HVOF和APS制备的WC-10Co-4Cr涂层金相组织分布均匀,界面结合致密无杂质;HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率较小,且显微硬度及结合强度均优于APS的.表明,HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的基本性能优于APS制备的WC-10Co-4Cr涂层.     

气煤的化学基团在低温氧化过程中的变化

利用自制的氧化装置，对煤样进行人工升温氧化，用傅利叶红外吸收光谱分析了不同温度下氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在氧化温度升高过程中的变化规律。     

热处理对HVOF WC-17Co涂层组织结构及耐磨性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在42CrMo钢表面制备了硬质WC-17Co耐磨涂层,分别在500,700,900,1 100 ℃保温1 h进行热处理,进而研究了热处理温度对涂层微观组织、相组成、硬度以及耐磨性能的影响。实验结果表明：随着热处理温度的升高,W2C相逐渐减少而非晶态的Co发生再结晶生成Co3W3C和Co6W6C;硬度呈现先升高后降低的趋势,700 ℃热处理后,WC硬质相增多,硬度最高;喷涂态WC-17Co涂层的耐磨性较差,900 ℃热处理后,析出的Co6W6C细小且弥散均匀分布,涂层的磨损量最小、耐磨性最好。     

煤低温氧化过程中自由基浓度与气体产物之间的关系

利用煤低温氧化装置和顺磁共振实验,研究了褐煤、气煤、气肥煤和无烟煤在不同氧化温度下气体及自由基的变化规律,宏观和微观相结合来揭示煤自热低温氧化规律。研究结果表明：煤低温氧化过程中,煤被氧化分子侧链断裂,产生气体与自由基,生成的CO,C 2H 4标志性气体生成量随温度增加而增加,相应地自由基浓度也随氧化温度的增加而增加。煤被氧化生成CO,C 2H 4标志气体量与自由基浓度呈阶段性规律：低温氧化蓄热阶段,CO气体生成量小或未出现CO气体,此时自由基浓度变化小;从开始出现CO至出现C 2H 4气体的氧化自热阶段,CO生成量随氧化温度缓慢增加,而自由基浓度也逐步增加;从出现C 2H 4至出现H 2气体的深度氧化阶段,CO和C 2H 4生成量随氧化温度增加而快速增加,自由基浓度随氧化温度增加而增幅变小。     

活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理

随着国家环保标准越来越严格,针对典型燃煤工业锅炉排烟温度低,烟气量小特点,为了满足烟气NOx超低排放要求,催化氧化脱硝是理想的技术。为了研究活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理,利用固定床反应装置研究70~110 ℃低温烟气活性焦催化氧化脱硝过程,考察温度、烟气中O2对脱硝的影响。此外,通过解析活性焦77 K条件下N2吸/脱附等温线获得其孔径分布及比表面积、利用XPS表征活性焦炭基质及表面化学特性、应用TPD获取反应前后活性焦升温脱附曲线,研究活性焦催化氧化脱硝及活性焦热再生机制。结果表明:70~110 ℃内,温度越低活性焦催化氧化脱硝的性能越好;活性焦催化氧化脱硝初始阶段,逸出的少量NO2来自于NO和活性焦表面多聚芳环边缘的碱性含氧官能团C〖CDS1〗O反应;活性焦表面酸性含氧官能团抑制NO的吸附,而炭基质多聚芳环是构成炭基质的主要物质,其π键提供电子促进催化脱硝;无O2条件下NO作为电子受体占据吸附位,O2存在时由于O2获得π键提供的电子形成反应中间体,与NO生成NO2。活性焦催化氧化NO最终可达到低温烟气脱硝的目的,然而,由于活性焦中碳的还原作用,热再生并不能将活性焦催化氧化生成的NO2脱附,而是以NO的形态伴随着CO2脱附下来。     

采用HVAF与HVOF工艺制备的NiCr-25%Cr_3C_2涂层的结构和性能表征

分别采用HVAF和HVOF工艺制备了NiCr-25%Cr3C2涂层,对两种方法所制备的涂层的显微组织、硬度、孔隙率及摩擦磨损性能进行了表征.从涂层的微观结构和磨损机理方面分析了两种涂层的耐磨损性能不同的原因.研究结果表明,与HVAF涂层相比,HVOF喷涂时由于火焰温度和焰流速度较高,制备的NiCr-25%Cr3C2涂层更均匀和致密,孔隙率和表面粗糙度较低,硬度更高.HVAF涂层中碳化铬的剥落与犁沟均较明显,耐磨性能较差.     

温度对煤粒瓦斯扩散动态过程的影响规律与机理

根据气体在多孔介质的运移理论,推导出了含瓦斯煤粒的扩散通量、扩散系数与温度分别呈指数函数、幂函数关系。运用自制设备,实验研究了吸附平衡压力为(0.74±0.01) MPa,吸附温度为303 K,解吸环境温度为283~313 K条件下,不同煤阶含瓦斯煤粒的扩散通量与温度的量化关系,确定了3种煤阶煤粒瓦斯放散量随温度变化的修正方法和回归系数,查明了不同煤阶煤粒的瓦斯扩散系数随温度升高的量化变化规律。实验结果表明,前60 min的温度影响回归系数a可在0.011 0~0.012 0之间取值,无烟煤取0.011 0,高变质烟煤可取0.011 5,低变质烟煤可取0.012 0。揭示了温度对含瓦斯煤粒扩散动态过程的影响机理,温度升高增强了甲烷分子的活性、促使孔隙扩张,特别是小孔隙的扩张,大大提高了瓦斯在煤粒中的扩散能力。     

基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响

采集淮南煤田3个不同矿区13-1煤层、焦作矿区中马村煤矿二1煤层不同分层的不同煤体结构煤样进行低温液氮吸附试验,分析研究了不同煤体结构构造煤的孔隙特征。由此将构造煤的低温液氮回线划分为H1、H2、H3三类,构造煤的孔隙划分为4类：两端开口的孔,一端开口的孔,墨水瓶形孔和狭缝形孔。碎裂煤中主要为一端开口的圆筒形孔和两端开口的圆筒形孔;碎粒煤和糜棱煤则主要包含狭缝形平板孔、墨水瓶形孔和一端开口的圆筒形孔。研究表明：构造煤对气体的吸附一般发生在孔径3.3 nm左右的孔隙;随煤体破坏强度增大,比表面积和孔体积的分形维数均在增大。综合孔隙特征研究结果,对糜棱煤、碎粒煤煤层分布发育地区容易引发瓦斯突出的机制进行了探讨。     

基于红外测温的煤体瓦斯吸附-解吸过程温度变化特征研究

应用红外测温摄录仪分别对不同压力、不同变质条件下的煤体瓦斯吸附-解吸过程中温度变化进行测量,将红外数据进行小波滤噪后拟合出瓦斯吸附-解吸特征函数曲线。分析得出结论:不同平衡压力下吸附过程中升温趋势符合指数函数关系,解吸过程中降温趋势符合对数函数关系;煤体变质程度也会影响吸附-解吸过程中温度变化特征,煤体变质程度越大,吸附-解吸造成的温度变化幅度越大。拟合函数△T=K(1-et/b)参数K表征了吸附-解吸所引起的煤体温度变化最大值,温度变化最大值与煤体瓦斯解吸量成线性正相关。