大气等离子喷涂制备SOFC连接体铜掺杂锰钴尖晶石涂层

为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A的直流四电极法测量涂层的高温电导率.结果表明:氧化四周后的涂层依然保持完整,无开裂及剥落,高温氧化性能良好,在高温条件下保温使涂层与基体中的元素发生了互扩散;750℃下的电导率是20 S/cm, 800℃时电导率值稳定在27 S/cm;涂层未检出含Cu尖晶石相,可能是成功掺入尖晶石的Cu元素较少.     

SOFC金属连接体Mn-Co尖晶石防护涂层掺杂改性研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能量转换效率高、燃料适用范围广等优点,具有广阔的应用前景。由于SOFC工作温度较高(600-800℃),金属连接体长期服役过程中会发生严重的氧化和元素挥发,导致电池性能衰退,降低其使用寿命,故而需要对金属连接体进行防护。在现有的防护涂层材料中,Mn-Co尖晶石涂层能有效抑制金属连接体的氧化和Cr挥发,被广泛用于金属连接体防护,但其高温电导率需要进一步提升。掺杂改性是一种有效提高Mn-Co尖晶石电导率和防护性能的方法。围绕Mn-Co尖晶石掺杂元素和改性方法,详细介绍了SOFC金属连接体Mn-Co尖晶石防护涂层的研究进展。     

超低压等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池GDC电解质涂层

针对传统制备工艺难以高效制备致密的氧化钆掺杂氧化铈(GDC)电解质涂层,采用超低压等离子喷涂(VLPPS)技术和使用自制的Gd_(0.2)Ce_(0. 8)O_(1.9)团聚粉末,在150,250和350 mm喷距下高效制备三种致密的GDC涂层.通过SEM,XRD和纳米压痕等方法表征了涂层的形貌、物相和力学性能.结果表明:三种GDC涂层均非常致密,均由未熔粒子、熔融粒子和气相团簇共同沉积而成;随喷距增加,GDC涂层沉积状态由液相沉积向气液沉积转变,涂层孔隙率从2.68%增加至8.62%,涂层力学性能下降,在150 mm喷距下GDC涂层的力学性能最好,其硬度及弹性模量分别为7.3 GPa和119.5 GPa;GDC粉末在喷涂前后,无相变与择优取向产生.     

大气等离子喷涂制备SOFC连接体Cu/Mn/Co金属防护涂层

为了进一步提高固体氧化物燃料电池（SOFC）连接体防护涂层的电导率,采用大气等离子喷涂技术（APS）制备了Cu/Mn/Co金属涂层．研究了不同喷涂工艺参数对涂层性能的影响,以及涂层在800 ℃下的氧化行为．通过XRD,SEM及EDS表征涂层高温氧化过程中的相结构、表面形貌和微观结构演变,采用直流四电极法测量涂层的高温电导率．结果表明,800 ℃下氧化使金属涂层转变成了MnCo₂O₄/Cu_xMn_3-xO₄相．氧化初期,涂层表面和底部出现富Cu层;随氧化时间增加,富Cu层逐渐消失,Cu元素均匀分布在涂层中;当氧化120 h时,涂层表层的CuO层已不连续,与涂层分层且产生微裂纹．同时发现,长时间氧化后涂层截面明显致密化,形成了顶部致密、底部多孔的结构．此外,电流为550 A的涂层试样（No.2）尖晶石相最多,涂层致密度最高,其电导率也最高．800 ℃下氧化120 h后,电流为500,550和600 A的三种涂层试样（No.1~No.3）电导率分别为59.68S,93.55和85.72 S/cm,并且氧化过程中电导率保持稳定．所制备的金属涂层和尖晶石涂层均表现出较好的阻Cr扩散效果,Cr主要以Cr₂O₃的形式富集在基体和涂层的结合处．      

掺杂银对超音速火焰喷涂NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层的影响

以机械混合方法制备的NiCr/Cr_3C_2-BaF_2·CaF_2-Ag复合粉末为喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂技术制备NiCr/Cr_3C_2-BaF_2·CaF_2-Ag自润滑复合涂层.利用XRD研究了涂层的相组成和晶体结构,利用SEM对其微观形貌进行了表征.使用显微硬度计和万能试验机分别对涂层的硬度和结合强度进行评估,并采用球-盘式高温摩擦磨损试验机检测涂层在25～800℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:金属Ag的掺杂仅略微降低了涂层的硬度和结合强度,且涂层在25～800℃范围内表现出良好的摩擦磨损性能;Ag的塑性使得涂层在25～350℃温度范围内具有良好润滑性;温度达到500℃及以上时,磨痕表面反应产生的AgCrO_2和BaCrO_4对涂层的耐磨、减摩发挥着重要作用.     

低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究

为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1 000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化。结果表明：热冲击试验后,不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化,表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸;涂层表面形成了Al₂O₃膜和NiAl₂O₄尖晶石,保留了较好的结构完整度,这有助于提高涂层的耐腐蚀性能;涂层的物相组成主要包括γ-Ni、γ’-Ni₃Al和少量的β-NiAl,形成了贫Al区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构,析出的TCP相为R相,表明在热冲击过程中涂层发生了相变;不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层均表现出了良好的抗热冲击性能,为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案。     

ZrO_2基纳米陶瓷涂层冷喷涂制备技术研究

采用冷喷涂技术制备了CoNiCrAlY过渡层及厚度约40μm的YSZ涂层,通过SEM、XRD、TEM观察了冷喷涂层的显微结构、物相组成、YSZ涂层及CoNiCrAlY过渡层的界面形貌及晶粒取向,通过金相显微镜、电子万能试验机测试了YSZ涂层的孔隙率、结合强度。研究发现,冷喷涂技术制备的热障涂层为明显的颗粒状结构,孔隙率仅约1.8%,远低于等离子喷涂相同材质涂层的孔隙率(约12.5%)。在冷喷涂高应变速率条件下,YSZ涂层与CoNiCrAlY过渡层界面实现了冶金结合,涂层界面比较稳定,结合强度达40 MPa。     

等离子喷涂距离和氩气流量对MoSi_2 涂层结构的影响

以MoSi_2粉末为喷涂原料,采用大气等离子喷涂技术,在K403镍基合金表面制备了二硅化钼涂层,考察了不同喷涂距离和氩气流量对MoSi_2涂层的相组成和微观组织的影响.结果表明,随喷涂距离的增加,涂层的相组成由富硅相向富钼相演变;氩气流量的增大可减少涂层中的富钼相,但若流量过大,则会降低涂层的致密性;采用喷涂功率为30 kW、喷涂距离为100 mm和氩气流量为50 L/min的喷涂工艺可制备出以MoSi_2为主相且致密性较高的涂层,明显提高了基体的高温抗氧化性.     

碳化钨涂层耐热性能的研究

研究了采用WC-10Co4Cr粉末和在WC-10Co4Cr粉末中添加35％(质量分数),粒径为15～45μm的纳米晶不锈钢粉末,在304不锈钢板上喷涂涂层的耐热性能.对800℃,2h热腐蚀前后涂层的宏观与微观形貌进行了分析与表征.结果表明,热腐蚀后WC-10Co4Cr涂层严重氧化,出现了大面积的崩裂;而加入35％(质量分数)不锈钢粉末的WC-10Co4Cr涂层表面在相同的试验条件下未发生变化,含纳米晶不锈钢粉末的涂层耐氧化性能显著提高.     

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.     

HfC陶瓷涂层的制备与性能分析

用等离子喷涂法在不锈钢基体上制备了HfC陶瓷涂层，用X射线衍射分析仪和扫描电镜对所制备的HfC涂层分别进行了组织结构和外表形貌的分析，并对涂层试样进行了烧蚀试验．试验结果表明。可以用等离子喷涂法制备较为致密的HfC涂层，HfC涂层的线烧蚀率为0．019mm／s．     

爆炸喷涂纳米WC-12Co涂层的性能

采用爆炸喷涂工艺分别翩备纳米结构和常规结构WC-12Co涂层，研究了2种涂层的显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜（SEM）分析喷涂材料和涂层的形貌。结果表明，经爆炸喷涂，喷涂粉末中的WC颗粒的纳米晶特征能够保留到涂层中，得到纳米晶涂层。采用爆炸喷涂制备的纳米结构WC-12Co涂层较常规WC-12Co涂层组织致密，孔隙率低，其结合强度约为常规WC-12Co涂层的1．4倍，显微硬度约为常规涂层的1．3倍，摩擦磨损量约为常规涂层的1／2。     

冷喷涂表面技术沉积机理及其应用关键技术研究

目的 为了在金属新材料、材料表面改性、纳米涂层、增材制造、稀土高值利用等研究领域形成自身特色,拓展冷喷涂技术应用范围,使冷喷涂涂层、修复层和增材构件得到更广泛的应用。方法 在研究了进口冷喷涂系统设计原理和材料学的基础上,分析了冷喷涂沉积机理,研发了多种具有独特性能的新型冷喷涂涂层制备关键技术。结果 已研发了Cu-Fe原位合金箔材冷喷涂制备技术、新型Cu-Fe合金导热导磁涂层冷喷涂制备技术、Cu/Fe复合材料/零部件冷喷涂制备技术、氧化镧掺杂铝/纳米TiO2复合功能涂层冷喷涂制备技术。结论 通过冷喷涂技术可获得均匀致密且无氧化物的涂层,几乎适用于所有金属及其合金的沉积成膜、零部件修复、增材制造等,同时也适用于多种陶瓷涂层、有机聚合物涂层、复合涂层和纳米涂层的制备,已成为研发非晶、纳米和新型复合材料涂层的有效手段。     

Plasma spray for forming nanostructured thermal barrier coatings

1 IntroductionPlasma sprayed coatings include anti-wear coating,corrosion-resistant coating,high temperature oxi-dation-resistant coating,thermal barrier coating,and abradable seal coating,andlubrication coating. Mostof the coating materials are ceramic[1 ,2]. Coating thickness is usually in the range of 200-500μm. To in-crease the bonding between ceramic coatings and substrates ,intermediate metallic coatings are often appliedto the substrates prior to the deposition of the top ceramic coati…     

激光织构对Fe基非晶合金涂层润湿性的影响研究

为提高页岩油气钻进过程中钻头表面的耐磨性能及防泥包性能,采用冷喷涂(CS)和超音速火焰喷涂(HVAF)技术在35CrMo钢基体上制备了Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂非晶合金涂层,并利用紫外激光制备了涂层的疏水表面,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的微观结构和力学性能,利用接触角测量仪表征涂层的润湿性,并分析其润湿机理。结果表明:利用CS技术制备的Fe基非晶合金涂层结构更加致密,非晶质量分数达到90%,且具有更好的热稳定性。激光过程中的熔融物快速冷却在涂层表面形成纳米尺寸级别的凝结物以及团聚物形成微纳复合结构,在激光扫描次数为7次时,CS涂层表面水接触角最高,具有良好的疏水性。     

Plasma spray for forming nanostructured thermal barrier coatings

Nanocrystalline powders of yttrium partially stabilized zirconia (YPSZ) are reprocessed into agglomerated feedstocks for plasma spraying thermal barrier coatings (TBCs), using the methods of ball milling, slurry dispersion, spray drying, and heat treatment. Atmospheric plasma is used to spray the agglomerated nanocrystalline particle feedstocks and coatings were deposited on the substrate of Ni-based superalloy. Scanning electron microscopy (SEM) is used to examine the morphology and cross-section of the agglomerated feedstocks and the free-section and cross-section of the nanostructured TBCs. Experimental results show that the agglomerated nanocrystalline particles are spherical and dense. Unlike conventional plasma-sprayed coatings, the micron/nano/micron sandwich structure can be found in the nanostructured YPSZ coatings deposited by atmospheric plasma spraying.     

Plasma spray for forming nanostructured thermal barrier coatings

Nanocrystalline powders of yttrium partially stabilized zirconia (YPSZ) are reprocessed into agglomerated feedstocks for plasma spraying thermal barrier coatings (TBCs), using the methods of ball milling, slurry dispersion, spray drying, and heat treatment. Atmospheric plasma is used to spray the agglomerated nanocrystalline particle feedstocks and coatings were deposited on the substrate of Ni-based superalloy. Scanning electron microscopy (SEM) is used to examine the morphology and cross-section of the agglomerated feedstocks and the free-section and cross-section of the nanostructured TBCs. Experimental results show that the agglomerated nanocrystalline particles are spherical and dense. Unlike conventional plasma-sprayed coatings, the micron/nano/micron sandwich structure can be found in the nanostructured YPSZ coatings deposited by atmospheric plasma spraying.     

钛与羟基磷灰石复合涂层的制备及其细胞相容性研究

使用等离子喷涂的方法以一定的加工工艺在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备钛与羟基磷灰石复合涂层,使用扫描电镜观察其表面形态及界面形态。将第3代比格犬骨髓间充质干细胞接种于与钛/羟基磷灰石复合涂层试样上,观察细胞形态、细胞黏附情况,采用CCK-8法检测其细胞毒性。结果显示复合涂层较为致密,涂层与基体结合紧密,表面、界面形貌良好。骨髓间充质干细胞形态正常,细胞黏附情况良好,CCK-8细胞毒性实验结果显示毒性分级为1级,无细胞毒性。     

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.