超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000 和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌.结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落.     

粘结相含量对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损的影响

采用不同粘结相含量的粉末,运用超音速火焰喷涂方法制备了Cr3C2-NiCr涂层。运用干砂冲蚀磨损试验机检测不同冲蚀角度下涂层的冲蚀磨损性能,研究粉末粘结剂含量对沉积涂层冲蚀磨损性能的影响。运用扫描电镜技术观察并分析Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损失效行为。结果表明:粘结相含量不同的HVOF喷涂涂层均表现出脆性材料的冲蚀磨损特性,随冲蚀次数的增加失重量呈近似线性增加;粘结相在涂层中的分布形式影响涂层的抗冲蚀性能,但不改变冲蚀失效的主要机制。     

多功能超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层磨损性能研究

应用自行研制的多功能超音速火焰喷涂设备,在HVOF、HOV/AF、HVAF不同工况下成功制备WC10Co4Cr涂层,并测试了涂层性能.分析表明,HVAF工况下,碳化物几乎没有分解,涂层的显微硬度明显较高;二种工况中,涂层的磨粒磨损机制主要为碳化物颗粒的剥落,冲蚀磨损的失效行为主要表现为脆性材料的冲蚀磨损机制.相比之下,随着燃气温度的降低,涂层的耐磨粒磨损性能增强,涂层的抗冲蚀磨损性能与燃气流量和温度有关.     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr层激光重熔后的冲蚀性能

利用激光重熔技术对超音速火焰喷涂(HVOF)涂层进行改性处理,可改善涂层质量.采用HVOF技术在低碳钢表面喷涂Cr3C2-NiCr层,然后对其进行激光重熔处理,考察了熔覆后涂层的冲蚀性能.结果表明:HVOF层激光重熔后以不同角度冲蚀,30°冲蚀时冲蚀率最大,表现为塑性材料的冲蚀性能;激光重熔HVOF层在冲蚀初期冲蚀率较大,随着冲蚀次数的增加,冲蚀率降低,冲蚀性能最终优于低碳钢和HVOF层;HVOF层激光重熔后致密性提高.     

超音速火焰(HVOF)喷涂过程中颗粒行为数值模拟的研究进展

介绍了近年来描述HVOF喷涂过程中颗粒行为的数学模型,并结合不同粉末的特点给出了相应的模型修正.简要总结了数值模拟的研究成果,从颗粒的尺寸、形貌、密度及喷涂距离等方面分析了不同工艺参数对喂料颗粒在喷涂过程中状态变化的影响以及与涂层组织和性能之间的关系,从而为深入了解HVOF喷涂工艺的特点提供了一条有效途径,也为热喷涂的模拟研究提供了一些参考和借鉴.     

工艺参数对HVOF喷涂WC-Co涂层磨损性能的影响

采用滑动磨损试验机对不同工艺参数下HVOF喷涂WC-Co涂层进行滑动磨损试验,并分析了涂层的表面失效行为。氧气流量和燃气流量对涂层磨损性能的影响呈不同的变化规律,较小的氧气流量、适中的燃气流量和喷涂距离条件下制备的涂层磨损率较低。涂层滑动磨损失效具有解理断裂特征。失效过程中碳化物颗粒的剥落对涂层磨损起关键作用,涂层中的粘结相、孔隙对疲劳裂纹的扩展有很大的影响。     

氮气钻井过程中的耐冲蚀涂层

将多功能四通制造材料30CrMo钢作为基体材料,使用氩弧焊制备钴基合金HS113,625,Co-112堆焊层,采用喷焊方法制备Ni60涂层,使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备WC-12Co涂层。对该5种涂层的冲蚀行为使用自制的冲蚀试验机进行了研究,分析了显微组织与显微硬度对冲蚀性能的影响及涂层冲蚀后的表面形貌。结果表明:涂层的冲蚀失重与减薄均随冲蚀时间线性增加,HS113涂层的耐冲蚀性要优于其他4种涂层的耐冲蚀性;显微组织、硬度等均会影响涂层的耐冲蚀性能。     

汽轮机通流部件防固体颗粒侵蚀碳化铬涂层的研制及应用

为了开发新一代用于汽轮机通流部件的防固体颗粒侵蚀技术,采用超音速火焰喷涂方法制备了碳化铬防固体颗粒侵蚀涂层,并对碳化铬涂层进行了金相组织、硬度、结合强度、抗微粒冲蚀性能分析。结果表明:碳化铬涂层组织均匀、致密,孔隙率小于1%;涂层显微硬度达738~980 HV;结合强度平均值达65 MPa以上;抗冲蚀性能是基体材料的1.6倍。对超超临界机组组焊导叶片(隔板静叶)喷涂碳化铬涂层组织与性能进行了分析,最终通过开发独创性的工装及喷涂程序,将碳化铬涂层应用于多台份660 MW、1 000 MW等级火电机组通流部件。     

超音速火焰喷涂技术的现状及展望

超音速火焰喷涂(HVOF)技术是一种可在表面高效率地形成涂层的工艺方法,该法具有火焰速度高,温度比等离子喷涂低,涂层结合强度高、致密性好、耐磨等优点.主要介绍了超音速火焰喷涂的原理、发展历程及研究现状,并展望了其未来发展趋势.     

制备参数对等离子喷涂热障涂层高温冲蚀性能的影响

燃机热端部件热障涂层实际服役过程中不可避免发生高温冲蚀,引起涂层失效。采用等离子喷涂工艺制备不同喷涂距离、不同喷涂功率的热障涂层,并对其进行1 000℃/60°高温冲蚀试验,研究制备参数对热障涂层耐高温冲蚀性能的影响规律。结果表明:42 kW功率制备涂层,随喷涂距离的增加(110,120,130 mm),涂层耐高温冲蚀性能降低,冲蚀率显著增大(31.40,45.11,76.79 mg/g);110 mm喷涂距离下制备涂层,随喷涂功率的增加(39,42 kW),涂层耐高温冲蚀性能提高,冲蚀率减小(58.86,31.40 mg/g);涂层力学性能是影响其高温冲蚀性能的重要因素。     

超音速火焰喷涂硅酸盐玻璃涂层工艺研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了硅酸盐玻璃涂层,通过扫描电镜、能谱、衍射和强度试验研究了涂层的组织特征、机械性能等.研究表明,制备玻璃涂层的最佳工艺为:粉末颗粒尺寸为25～50μm,氧气流量34～36m3/h,煤油流量13～14L/h,喷涂距离25cm;涂层组织较致密,玻璃涂层厚度可达到0.5mm以上;涂层基本呈非晶态,热喷涂后玻璃涂层冷却速度对涂层的析晶行为有一定影响;涂层与基体之间的结合形式为机械结合,涂层的内聚强度约为8MPa,其拉伸断裂形式为宏观脆性断裂,涂层具有一定硬度和抗冲击性能.     

Ni对TiC-Ni超音速火焰喷涂层组织和耐磨性的影响

Ni对Ti-Ni-C体系SHS反应中的热力学与动力学均有重要影响,Ni在超音速火焰喷涂合成中的作用尚不明确.利用超音速火焰喷涂合成技术制备了3种不同Ni含量的TiC-Ni金属陶瓷涂层,并对涂层进行了组织和性能研究.结果表明,Ni在喷涂过程中起到了吸收反应热、减缓喷涂合成过程中粉末组分的氧化、并在涂层中黏结相金属的作用.原料中的Ni含量对涂层的组织和性能影响较大,Ni含量低涂层中含有大量氧化物,且组织疏松、滑动磨损性能差;随着Ni含量升高到40%时,涂层的氧化物含量降低,滑动磨损性能增强; Ni含量过高,涂层中Ni片层增多,硬质相间距加大,涂层的耐磨损性能有所降低.     

热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效机制

热喷涂金属陶瓷涂层由于具有优异的耐磨性能,广泛应用于机械零部件的性能提升。热喷涂金属陶瓷涂层在复杂工况中服役时,在多种外界因素的复合作用下,会发生由磨粒磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损中的一种或几种作用导致的失效。结合涂层的服役工况和其自身结构特点归纳分析了热喷涂金属陶瓷涂层的复合磨损失效机制,并对热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效研究的发展方向进行了展望。     

Herstellung HVOF gespritzter,feinststrukturierter Cermetschichten unter Verwendung von feinen WC‐12Co Pulvern

Manufacturing of HVOF sprayed, finest structured cermet coatings using fine WC‐12Co powders The continuous increase in productivity and performance of modern sheet metal forming processes combined with the employment of novel, high strength materials cause high wear on tool systems. Coating technologies like thermal spraying provide a high potential to functionalize and to protect the surface of forming tools. However, it has to be ensured that the high shape and dimensional accuracy of the tool contour is preserved after the application of a wear protective coating. This aim cannot be achieved using currently applied, thermally sprayed coating systems with conventional, coarse grained microstructure. To solve this problem, novel finest structured coatings have been developed in this study by thermal spraying of fine WC‐12Co powders using the HVOF technique. For this purpose the influence of varying HVOF combustion gas compositions on the spray process as well as on the corresponding coating properties has been investigated. Next to a high surface quality the focus was placed on achieving coatings with high hardness and corresponding high wear resistance, low porosity as well as a good adhesive strength on the substrate material.     

Numerical modeling the bonding mechanism of HVOF sprayed particles

During high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying, most powder particles remain in solid state prior to the formation of coating. A finite element (FE) model is developed to study the impact of thermally sprayed solid particles on substrates and to establish the critical particle impact parameters needed for adequate bonding. The particles are given the properties of widely used WC-Co powder for HVOF thermally sprayed coatings. The numerical results indicate that in HVOF process the kinetic energy of the particle prior to impact plays the most dominant role on particle stress localization and melting of the particle/substrate interfacial region. Both the shear-instability theory and an energy-based method are used to establish the critical impact parameters for HVOF sprayed particles, and it is found that only WC-Co particles smaller than 40 μm have sufficient kinetic and thermal energy for successful bonding.     

Computational simulation of thermally sprayed WC–Co powder

WC–Co cemented carbides are a class of hard composite materials of great technological importance. They are widely used as tool materials in a large variety of applications that have high demands on hardness and toughness, including mining, turning, cutting and milling. The HVOF (high velocity oxygen fuel) technology has been very successful in spraying wear resistant WC–Co coatings with higher density, superior bond strengths and less decarburization than many other thermal spray processes, attributed mainly to its high particle impact velocities and relatively low peak particle temperatures. The degree of decomposition and bond strength is directly related to relevant particle parameters such as velocity, temperature and state of melting or solidification. These are consecutively related to process parameters such as powder particle size distribution, carrier gas flow rate, and fuel type employed. To obtain detailed particle data important for thermal spraying, mathematical models are developed in the present paper to predict the particle dynamic behavior in a liquid fuelled HVOF thermal spray gun. The particle transport equations are coupled with the three-dimensional, chemically reacting, turbulent gas flow, and solved in a Lagrangian manner. The melting and solidification within the particles as a result of heat exchange with the surrounding gas flow is solved numerically. The in-flight characteristics of WC–Co particles are studied and the effects of carrier gas parameters on particle behavior are examined. The results demonstrate that WC–Co particles smaller than 5 μm in diameter undergo melting and solidification prior to impact while most particles never reach liquid state during the HVOF thermal spraying. The flow rate of carrier gas has considerable influence on particle dynamics as well as deposition on substrate. At higher flow rate the powder particles are redirected further away from the substrate center, while smaller flow rate results in better heating, higher impact velocity and deposition closer to the substrate center.     

表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响EI北大核心CSCD

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10^-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。     

环氧粉末涂层的抗冲蚀性能

在金刚砂砂浆中,用旋转圆盘式冲刷腐蚀试验机研究了流速、含砂量、砂粒粒径等环境参数对ＳＥＢＦ－２型熔融结合环氧粉末涂层冲蚀特性的影响,并观察了涂层形貌。实验结果表明：涂层的冲蚀率（Ｅ）与流速（Ｖ）、含砂量（Ｃ）、砂粒粒径（Ｄ）之间服从幂指数关系：Ｅ∝Ｖ＾ｎ１Ｃ＾ｎ２Ｄ＾ｎ３,ｎ１、ｎ２、ｎ３的相对大小表明,流速为主要影响因素,其次为砂粒粒径,而含砂量的影响相对较小;在本文的实验条件下,临界流速约为６ｍ／ｓ,涂层的第一临界粒径约为８０μｍ,第二临界粒径约为４１０μｍ。     

WC基热喷涂金属陶瓷涂层的激光改性研究

本工作研究了CO2激光重熔处理对超音速火焰喷涂WC--Co和WC--NiCr涂层的组织结构和摩擦学行为的影响。结果表明：选定优化参数下,激光重熔可降低涂层气孔率,提高涂层显微硬度,涂层与基材之间实现冶金结合;干摩擦条件下,涂层经过激光重熔处理耐磨性能显著提高;但润滑条件下劣于未经重熔处理涂层,这可能与未重熔涂层含有较多的气孔,可存储润滑油较好地发挥润滑效果有关。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...