激光快速制备TiN／Al复合涂层及性能研究

钛合金的高比强度和优异的耐腐蚀性能使它成为制造汽轮机低压末级叶片的理想材料。水蚀是造成汽轮机叶片失效的主要原因之一。     

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm~(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.     

风电叶片水性复合涂层疏水、抗冲蚀与抗结冰性能探究

目的 以水性FEVE氟碳树脂为主要成膜物质,TiO2、SiO2与AlN微纳复合颗粒作为颜填料,制备一种适用于风电叶片上的具有疏水、抗冲蚀与抗结冰性能的环保型水性氟碳涂层.方法 利用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及接触角测量仪等,讨论加入不同成分颜填料改性后...     

等离子体增强磁控溅射制备TiAlVSiCN涂层的抗冲蚀性能

目的 提高不锈钢基体的抗固体颗粒冲蚀性能.方法 在不锈钢基体表面,通过等离子体增强磁控溅射系统(PEMS),采用不同偏压工艺制备TiAlVSiCN纳米复合涂层.通过SEM、HRTEM观察涂层的微观形貌与组织,利用XRD、SAD分析涂层的物相组成与晶体结构,并通过划痕仪、纳米硬度计以及冲蚀试验机探究不同工艺涂层的结合强度...     

PPS/SiO2纳米复合涂层抗冲蚀磨损特性研究

采用了附着力测定仪、冲击试验器、冲蚀磨损试验机等手段，对钠米复合涂层、普通涂层的附着力、耐冲击性和抗冲蚀磨损性能进行了研究。探讨了无机物颗粒形态和尺度等因素对两种涂层抗冲蚀磨损性能的影响。结果表明，由于纳米粒子的增强、增韧效果明显，使得纳米复合涂层比普通涂层具有更好的抗冲蚀磨损性能。     

高速火焰喷涂Fe—Al／SiC复合涂层的冲蚀性能研究

采用高速火焰喷涂方法,制备出Fe-Al/SiC复合涂层,对涂层的抗冲蚀特性进行研究,利用扫描电镜,对冲蚀后涂层表面形貌进行分析.结果表明,复合涂层随温度的升高,其冲蚀特性由脆性冲蚀逐渐转变为塑性冲蚀;冲蚀角度对涂层的耐冲蚀性能有较大影响,45°时涂层的抗冲蚀能力优于90°;45°时涂层损失主要以刮削为主,90°时涂层损失主要以凿削为主.     

超音速等离子喷涂制备金属陶瓷涂层的抗冲蚀性能

通过高效能超音速等离子喷涂(SAPS)制备WC-Co及WC-Ni Cr金属陶瓷涂层,对比研究了2种涂层的抗冲蚀性能及在热腐蚀条件下的结构和性能演变。结果表明:2种涂层在喷涂过程中均会发生一定程度的脱碳,表现为W_2C相的形成;同时在WC-Co涂层中有少量的Co_3W_3C和Co_6W_6C相生成,且该涂层在热腐蚀后表层的WC相出现了分解与氧化,形成了W_3C、W_6C_(2.54)等脱碳相与CoWO_4、WO_3等氧化物相。在普通冲蚀条件下,WC-Co涂层的抗冲蚀性能更为优异,但热腐蚀会极大降低WC-Co涂层的抗冲蚀性能;与之相反,WC-NiCr涂层中的NiCr相在热腐蚀环境下生成的Cr_2O_3可以有效阻挡涂层内部与外部之间的物质扩散,从而降低了热腐蚀对涂层结构的破坏,在热腐蚀条件下表现出了优良的抗冲蚀性能。     

TC4钛合金表面TiAlN/Ti涂层的抗冲蚀性能研究

目的 通过明晰TC4钛合金表面不同结构的TiAlN/Ti涂层的冲蚀机制,为提高TC4钛合金的抗冲蚀性能、制备具有良好冲蚀性能的涂层奠定基础.方法 采用磁过滤真空阴极弧(FCVA)与金属蒸汽真空弧(MEVVA)技术,按照一定方式在TC4钛合金表面制备相同厚度不同层数的TiAlN/Ti涂层,采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜、纳米压痕仪,对TiAlN/Ti涂层的微观结构和力学性能进行表征和分析.采用冲蚀试验平台,通过参数的调整来模拟沙尘环境,开展TC4钛合金和TiAlN/Ti涂层的冲蚀试验,计算获得冲蚀率.采用Proto-LXRD应力仪测试分析冲蚀前后TiAlN/Ti涂层的残余应力,利用SEM对涂层的冲蚀形貌进行表征和分析,并探讨涂层冲蚀损伤机理.结果 相比于TC4基体试样,层数为4、8、12层的TiAlN/Ti涂层试件冲蚀后的质量损失分别降低了86.9％、91.3％和94.0％,残余压应力分别增加了34、135、203 MPa.对比冲蚀区表面形貌,当涂层的层数为4层时,冲蚀区涂层脱落明显;当涂层层数为8层时,冲蚀区涂层局部有脱落;当涂层层数为12层时,冲蚀区涂层脱落不明显,对基体的防护较好.结论 MEVVA离子源注入技术显著提高了涂层的致密度和涂层与基体间的结合力.TiAlN/Ti涂层能显著改善试样的表面性能.相同涂层厚度下TiAlN/Ti涂层的层数越多,H3/E2值越大,抗冲蚀性能越优异.     

防腐抗冲蚀复合涂层制备及性能研究

针对铁路扣件在沿海区域遭受冲蚀和海洋腐蚀难题,本文研制一种新型防腐抗冲蚀复合涂层。采用石墨烯锌防腐底漆和抗冲蚀弹性聚氨酯面漆,通过盐雾实验、电化学测试和涂层硬度测试评价复合涂层的综合防护性能。结果表明,制备的复合涂层抗冲蚀性能较好,在3.5% (质量分数) NaCl溶液中浸泡28 d后涂层电阻仍达到18.9 MΩ·cm²,复合涂层耐盐雾性能超过1500 h。     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合涂层

为了提高材料表面的强度及耐磨性,在Fe901自熔性合金粉末中添加了不同比例的(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末,采用激光熔覆技术在45钢表面成功制备了TiC-TiB2增强复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验机等对复合涂层的相组成、显微组织形貌及力学性能进行了分析,同时对反应体系进行了热力学计算。结果表明:复合涂层与基材呈冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。反应体系满足原位合成TiC和TiB2的热力学条件。涂层物相由α-Fe、TiC、TiB2和(Fe,Cr)7C3组成。细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上,可起到进一步细化组织及沉淀强化的作用。添加(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末后,涂层组织明显细化且树枝晶数量减少,并且随着添加量增多,组织越细小。TiC-TiB2增强复合涂层显微硬度在720~760HV0.2之间,比不含TiC-TiB2的涂层提高了30%左右,耐磨性明显提高,混合粉末添加质量分数为50%时耐磨性最好。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的 为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法 以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）物相定性分析,并结合扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）,对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果 在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论 Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。     

等离子渗氮Ti合金基体上的TiN涂层的砂浆冲蚀特性

在射流冲蚀装置中研究了等离子渗氮Ti合金基体上的TiN涂层在砂浆介质中的冲蚀行为.砂浆冲击速度为6.4～15.2m/s.结果表明:在低冲击速度下,TiN涂层具有很高的抗冲蚀性能.随着砂浆速度的提高,TiN涂层被砂浆击穿甚至开裂,对基体的保护作用降低.涂层穿孔后,位于冲蚀区中部显露的渗氮基体形成塑性形变条片,边缘区则由于砂浆对基体的切削作用而被冲蚀.     

Ti6Al4V合金激光熔覆NiMoSi复合涂层的高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni-48%Mo-32%Si混合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,分析涂层物相、组织结构、高温抗氧化性能及抗磨损性能,并讨论相关机理。结果表明：复合涂层中无裂纹,与基体实现了良好的冶金结合;硬质相Ti₅Si₃、MoSi₂和Mo₅Si₃均匀分布于基体α-Ti、NiTi中。经恒温800 ℃氧化100 h后,复合涂层的氧化膜主要由TiO₂、SiO₂和NiO组成,结构连续致密,表现出较好的高温抗氧化性能。而Ti6Al4V合金氧化膜主要为疏松TiO₂,表面氧化严重;氧化后,复合涂层和基体的单位面积增重分别为1.31和23.38 mg/cm²;复合涂层和基体的摩擦因数分为0.44和0.52、磨损率分别为16.2×10^-5和22.6×10^-5mm³/Nm,复合涂层的摩擦学性能亦有明显提高。     

激光熔覆Cu/WCP复合涂层

采用激光熔覆表面改性方法，在45号钢基体上表面熔覆Cu/WCp复合涂层。试验研究了WC含量对熔覆复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明，通过调整WC的加入量可获得α-Cu固溶体＋WC双相组织，当WC的加入量超过30％时，熔覆层中出现小圆点状的WC颗粒，表明WC有一定程度的熔化和熔解；Cu/WCp复合熔覆层与基体金属之间存在过渡区，其组织为钢基体＋WC混合组织。采用40Cr磨轮对Cu/WCp熔覆层进行摩擦磨损试验，结果表明，WC加入量为10％时，摩擦系数与磨损量最小；采用硬质合金磨轮进行磨损试验，当WC加入量为30％时，摩擦系数最小，而加入量为10％，磨损量较小。     

DLC、TiN涂层对TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的影响

为提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能,采用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注入与磁过滤真空阴极弧(FCVA)沉积复合技术、磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备DLC、TiN涂层。采用SEM、Raman、XRD、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的物相结构、硬度、弹性模量以及与基体的结合力进行表征。在冲蚀试验平台上考核试样在不同入射角度条件下的抗砂尘冲蚀性能。结果表明:DLC涂层表面结构致密,含有大量sp3键,硬度为62.1 GPa,弹性模量为391.64 GPa,结合力达80.4 N;TiN涂层表面存在许多熔滴颗粒及空穴,硬度为22.72 GPa,弹性模量为383.18 GPa,结合力达34.7 N。30°冲蚀条件下,涂层主要是通过提高基体表面硬度来抵抗砂尘粒子的微切削作用,从而提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能。90°冲蚀条件下,涂层通过延缓基体的塑性变形来实现TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的提高。     

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W／C／Ni元素混合粉末送入熔池，利用激光熔池中热力学和动力学条件，在优化材料威分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒，形成以WC／Ni为主的复合涂层。熔覆层中含有WC，CW3，α-W2C，W2C，Fe6W6，C,FeW3C，W3O，C等相。添加2wt％的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸，颗粒平均尺寸为4～6μm，硬度值为85HRA左右。激光合成制备的WC／Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性，但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7．9倍。激光直接合成硬质合金涂层的成本低，可在零件能任何部位原位合成，形状尺寸不受限制。     

激光制备镍基纳米WC/Co复合涂层的耐磨性研究

对不锈钢表面激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的耐磨性进行了研究。结果表明,与热喷涂及喷焊Ni基WC／Co涂层相比,激光涂覆Ni基纳米WC／Co复合涂层的相对耐磨性明显较高。在选定的试验条件下,激光涂覆层的相对磨损体积分别为热喷涂及喷焊层的6．91％及15．46％,其原因是激光快速涂覆工艺及纳米WC／Co综合作用的结果。     

镍基复合覆层的抗浆体冲蚀性能

采用氧乙炔焰喷焊法制备 Ni基覆层材料及其加入 WC陶瓷颗粒的复合覆层材料 ,用光学显微镜分析覆层材料的金相组织 ,对覆层材料的浆体冲蚀抗力进行对比研究。结果表明 :不同成分 Ni基覆层材料的抗浆体冲蚀能力接近 ;Ni基合金加入 WC陶瓷颗粒形成的复合覆层材料 Ni WC35的抗浆体冲蚀能力比基体材料有了很大的提高。该文还探讨了覆层材料的浆体冲蚀机理     

激光熔覆-等离子渗氮制备高氮FeMnCrAl涂层的组织和性能

采用激光熔覆与等离子渗氮相结合的工艺在45钢表面制备了高氮FeMnCrAl涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)及硬度试验等方法研究了高氮FeMnCrAl涂层的显微组织、硬度和耐磨损性能。结果表明,经渗氮处理的FeMnCrAl涂层主要由ξ-Fe2N、ε-Fe3N和Cr2N氮化物以及含氮α-Fe组成,其平均硬度高达1788 HV0.3,从而具有良好的耐磨性,磨损失重下降了约63%。