热喷涂法制备热电发电机技术

热喷涂技术可以应用于热电发电机(TEG)的制备,是一项非常有前景的节能技术,能加强热电发动机大表面和高温服役下的废热回收,但目前受到材料和制备技术方面的限制。制备TEG至少需要四种材料,以热喷涂方法制备成复合涂层。涂层包括电绝缘体层、导电层、p型/n型半导体热电活性材料层。本文应用APS,HVOF和HVAF三种热喷涂方法探讨了TEG的制备技术。技术难点在于达到涂层之间的有效结合,其中以陶瓷涂层上喷涂金属涂层的难度最大。应用热喷涂技术制备TEG时,应保证复合涂层的某些涂层位于同一高度水平,例如n型和p型半导体层。因此,可以通过优化复合涂层中各种材料服役性能,制备适当的模具,以满足TEG制备的各项技术要求。     

热喷涂技术制备耐蚀涂层在炼油装备中的应用及发展前景

热喷涂技术是一门表面防护和表面强化技术,它可以在任何基材上制备耐蚀、抗磨、隔热等优良性能涂层.热喷涂技术在炼油装备中具有广泛的应用,本文介绍了热喷涂技术制备烟气轮机叶片耐高温热腐蚀涂层,油浆泵抗冲蚀涂层和钢结构、储油罐、储气罐、输油管道的长效防腐涂层.总结了目前该领域存在的问题,并对今后发展前景进行了展望.     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

热喷涂技术异军突起低碳节能材料驱动未来

热喷涂技术是材料科学领域内表面工程学的重要组成部分。它是一种表面强化和表面改性的技术,约占表面工程技术的三分之一。针对热喷涂技术与涂层材料应用的开发前景,分析了热喷涂涂层材料的主要功能,介绍了常用的热喷涂涂层材料,研究了热喷涂粉末的制粉方法及质量控制,探讨了热喷涂技术与涂层材料的发展趋势,指出了涂层材料对推动热喷涂技术的发展起着非常重要的作用。     

海港工程钢筋混凝土结构热喷涂阳极防护涂层技术

介绍了一种海港工程钢筋混凝土结构采用热喷涂阳极防护涂层技术来进行腐蚀防护的方法,就热喷涂防护原理、阳极涂层材料、施工工艺和质量控制等方面进行了分析和总结,也同时介绍了钢筋混凝土表面上热喷涂阳极涂层的修补技术和国外的应用实例。     

大力发展纳米表面工程

表面工程是当今材料科学与工程领域中一个特别重要、极具活力和备受关注的领域.纳米热喷涂开创了纳米表面工程新时代,并成为热喷涂技术新的发展方向.作者综述了纳米热喷涂涂层技术研究现状,指出未来我国应重点支持以下几个方面的研究:1.纳米热喷涂涂层成分结构设计和可控制备研究;2.有一定应用背景的或表现出优异性能的热喷涂涂层技术的...     

热喷涂制备高熵合金涂层的研究现状与展望

首先介绍了高熵合金的理论基础。然后从不同的热喷涂工艺出发,综述了等离子喷涂、超音速火焰喷涂、高速电弧喷涂、冷喷涂四种技术在制备高熵合金涂层上的研究发展现状,重点从原料选用、制备工艺优化、性能研究、后处理工艺等方面对以上四种热喷涂技术制备高熵合金涂层的研究进行系统地归纳与总结。最后提出现有制备高熵合金涂层的热喷涂技术较少、热喷涂材料受限、高熵合金设计盲目这三个问题,针对性地提出了在优化已有技术的基础上开发新技术;开发高熵陶瓷、高熵非晶合金、高熵复合材料等新型热喷涂材料;沿用材料基因组理念建立高熵合金数据库这三点热喷涂制备高熵合金涂层在未来的发展趋势。      

热喷涂 NiCrFeMo 涂层再修复技术 在航空发动机上的应用研究

在 GH4169 试片上通过热喷涂制备了 NiCrFeMo 涂层, 并进行了涂层显微组织、 显微硬度、 结合强度及弯 曲性能评价。 采用 JMatPro 软件对 NiCrFeMo 涂层热力学性能进行了模拟计算, 并与 GH4169 相关性能作对比, 分析了二者的匹配性。 基于试验结果以某型号修理航空发动机实体零件为载体, 开展了涂层再修复技术的工程化 验证。 结果表明： 热喷涂 NiCrFeMo 涂层与 GH4169 材料匹配性良好, 用于修复 GH4169 类零件十分可靠, 可满 足航空发动机修理需求。     

热喷涂工业与应用趋势(英文)

本文综述了热喷涂工业的技术趋势和应用趋势。为提高涂层的性能,高速热喷涂技术的发展得到了较多的重视。混合喷涂技术及新型热喷涂材料如高纯和超细及纳米材料在制备功能涂层方面也得到了研究。为提高电厂及航空发动机燃机效率,新型TBC和高温可磨耗涂层正在得到研究。在环保问题方面,新的改进型涂层如HVOF喷涂细碳化物涂层正在得到研究,以替代镀铬技术。     

铁基非晶合金涂层的研究进展

铁基非晶合金涂层以其良好的力学性能、 优异的耐磨耐蚀性以及较低的经济成本已成为较有前景的非晶涂层材料之一。 本文综述了铁基非晶涂层材料的设计准则与材料体系, 介绍了激光熔覆技术和热喷涂技术制备铁基非晶涂层的进展和发展趋势, 结合铁基非晶涂层的性能特点介绍了其工程应用概况。 指出了目前铁基非晶涂层研 究领域存在的问题并展望了发展方向。     

工艺参数对超音速火焰喷涂Fe基非晶涂层性能的影响

Fe基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能进行了表征。采用X射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量0.41 L/min,氧气流量830 L/min,喷涂距离430 mm,送粉速率40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加而降低。制备的Fe基非晶涂层硬度达到1158.9HV0.2,孔隙率为1.22%,磨损实验的质量损失量只有316L不锈钢的一半。     

锅炉受热面高温腐蚀涂层技术研究和应用进展

本文综述了电站燃煤锅炉受热面管常见的腐蚀类型,并从新型纳米陶瓷涂层、热喷涂层和堆焊层三大防护涂层技术角度综述了其研究和应用进展。提出了受热面腐蚀防护涂层合理的解决方案是以成本较低的涂层技术为主,例如新型纳米陶瓷涂层或电弧喷涂层;针对局部腐蚀、磨损严重的部件,可采用超音速火焰喷涂技术进行在线施工,或者采购带有堆焊涂层的新品进行替换。本文在综述基础上提出,具有更好防护效果、相对较高生产效率和技术含量的在线自动化电弧堆焊技术及相应的材料技术应该是今后的技术发展方向。     

冷喷涂陶瓷金属化沉积机理研究进展

陶瓷与金属由于在热膨胀系数上的差异,导致在热加工后结合强度较差。冷喷涂是一种新型绿色环保的表面涂层和增材制造技术,其优点是结合强度较高,对基体热影响小,残余应力为压应力,能够直接在陶瓷表面制备结合力较高的金属涂层,是一种潜在的陶瓷金属化技术。本文综述了国内外冷喷涂陶瓷金属化技术的研究进展和技术现状,着重介绍了冷喷涂陶瓷金属化涂层的组织结构特点和工艺优化方案,分析了金属陶瓷界面的两种结合现象和结合机理,并展望了冷喷涂陶瓷金属化技术的应用设想。     

热喷涂技术在抗微动损伤中的应用

微动损伤普遍存在于紧密配合部件中,是造成零部件失效的主要祸患之一。采用热喷涂技术,在配合件接触面喷涂抗微动损伤涂层,能有效地降低微动损伤,具有抗损伤效果好、经济效益显著等特点,得到了较广泛的研究与应用。     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/NiCu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/NiCu/Ti试件进行加热处理,使得Al、NiCu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层.对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,...     

铝镁及稀土铝镁电弧喷涂涂层的耐腐蚀性能研究

采用电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了Al-Mg和Re-Al-Mg涂层,分别研究了这两种涂层的耐腐蚀性能,利用中性盐雾试验及电化学测试等试验方法研究了两种涂层的防腐蚀性能并通过扫描电子显微镜分析了Al-Mg和Re-Al-Mg涂层腐蚀前后的微观组织形貌,并讨论了涂层的结构及耐蚀机理,结果表明两种涂层在极化过程中都出现了明显的钝化现象,两种涂层在腐蚀过程中表面都会生成一层氧化膜,起到了物理屏蔽作用延缓了涂层的腐蚀速率,但稀土铝镁合金涂层的防腐蚀性能明显优于铝镁合金涂层,这是由于稀土元素的加入,降低了涂层的孔隙率,使涂层具有了良好的耐腐蚀性能。稀土铝镁合金涂层在中性盐雾试验中表现出的腐蚀速率是最慢的,电化学试验过程中其表现出钝化区域最大,具有良好的腐蚀与防护性能。     

等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的耐盐雾腐蚀性能

对大气等离子喷涂技术制备的纳米ZrO2热障涂层进行盐雾试验,采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等对试验前后涂层组织及性能进行了研究。结果表明,纳米ZrO2热障涂层具有优异的耐盐雾腐蚀能力,盐雾腐蚀对涂层的显微组织、相结构、结合强度、剪切强度和耐湿热环境能力均无明显影响。盐雾腐蚀前后纳米ZrO2陶瓷面层均由t-ZrO2单相组成,其孔隙率分别为13.1%和12.6%,平均结合强度分别达到47.9MPa和48.7MPa。湿热试验后涂层完整、表面清洁,无新相生成。     

Evaluation of Microstructural Features of HVOF Sprayed Ni–20Al Coatings

The present study evaluates the microstructural features of high velocity oxy-fuel (HVOF) sprayed Ni–20Al coatings with liquefied petroleum gas (LPG) as fuel. The Ni–20Al coatings are commonly used for bond coat applications and as high temperature oxidation resistant coating. The quality of the deposited coating has been evaluated in terms of porosity, oxide content, surface roughness, micro-hardness, composition and morphology (surface and cross-sectional). The results indicate that, it is possible to develop dense Ni–20Al coatings with low oxide and porosity content along with high surface roughness using HVOF technology. Importantly, HVOF sprayed Ni–20Al coatings show better quality as compared to air plasma spray and can be used as an alternative to VPS in terms of quality to cost ratio for bond coat applications.