NiCuAl/hBN复合涂层与TC4钛合金的界面扩散性能

采用离心喷雾造粒、手工包覆和固相合金化技术制备了Ni Cu Al/hBN包覆型复合粉体,进而以TC4钛合金为基体并采用大气等离子喷涂技术制备了Ni Cu Al/hBN可磨耗封严涂层材料,通过SEM、XRD和马弗炉对粉体和涂层的显微结构、物相组成和界面扩散性能进行了表征。结果显示:Ni Cu Al/hBN粉体呈球状,主晶相为Ni Cu Al相和hBN相。Ni Cu Al/hBN涂层为典型的层状结构,各层间结合良好。随着温度的升高,涂层中的金属元素向钛合金基体扩散的速度明显增大。900℃时,扩散层中心出现了富Ni的Ni Ti Al合金区域。     

结晶器CrZrCu板表面等离子喷涂NiAl涂层的结合机理、组织与性能

采用等离子喷涂方法在结晶器Cu Cr Zr合金表面制备了Ni Al打底层。用正交试验法研究了工艺参数对涂层结合强度的影响;利用SEM、EDS和XRD等分析测试手段研究了涂层的结合机理及组织结构。结果表明,在选定的工艺参数范围内,工艺因素对结合强度影响的主次关系为:功率送粉速率喷涂距离主气流量,最优工艺参数为喷涂距离120 mm、主气流量54.1 L·min-1、送粉速率30 g·min-1、功率20 k W,结合强度达48.99 MPa。喷涂时,Ni-Al间发生放热反应,在涂层中形成Al4Ni3、Al3Ni2和Al Ni3等金属间化合物。在界面处主要为Al,局部区域存在"微冶金结合",在"微冶金结合"区Al与基体中的Cu相互作用,生成Cu3Al2、Cu Al2和Cu Al等相。     

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/Ni Cu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/Ni Cu/Ti试件进行加热处理,使得Al、Ni Cu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,并对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/Ni Cu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、Ni Cu涂层间可发生扩散反应并原位生成Ni Al3、Cu Al2、Ni2Al3及含有一定Cu元素的Ni Al金属间化合物,但只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

TiB_2增强Ni/Al冷喷涂层的组织结构

在不同的冷喷温度条件下,采用冷喷涂技术制备含不同TiB_2陶瓷含量的Ni/Al-TiB_2涂层,其中Ni/Al-TiB_2喷涂粉末为机械混合制成。采用扫描电镜(SEM)表征Ni/Al-TiB_2粉末、冷喷涂层及热处理后涂层的形貌,通过X射线衍射技术(XRD)分析Ni/Al-TiB_2粉末和冷喷涂层物相结构,采用能谱分析仪对热处理后涂层成分元素进行分析。结果表明,冷喷涂层截面组织结构致密,孔隙率低,尤其是在冷喷温度为450℃条件下涂层孔隙率更低。冷喷涂层的物相与粉末相同,主要为TiB_2、Ni和Al三相。在650℃热处理10 h后涂层中孔隙率增加,涂层中原位生成了Ni Al3和Ni Al金属间化合物,并且涂层与基体界面之间生成了Fe Al3金属间化合物,从而提高了涂层与基体之间的结合力。     

镁合金表面冷喷涂技术研究进展

归纳和总结了国内外镁合金冷喷涂技术最新研究进展,介绍了镁合金冷喷涂Al-Zn、纯Al、Al基复合涂层、Al基非晶涂层、Zn基合金、Ni、不锈钢涂层等的耐腐蚀性.讨论了工艺参数(如压力、温度)以及喷涂材料的选择,涂层对镁合金防腐蚀性能的影响,展望了未来镁合金在汽车、航空航天轻量化方面的发展.     

镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为

采用冷喷涂技术在镁合金表面制备了快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,观察了涂层与基体合金界面形态,试验研究了热处理温度和保温时间对涂层与基体之间相互扩散的影响.结果表明,采用冷喷涂技术制备的快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,经热处理后涂层更加致密、均匀,涂层中的Al元素和基体中的Mg元素均发生互扩散;基体中的Mg元素向涂层方向的扩散量要大于涂层中的Al元素向基体方向的扩散量;随着温度的提高和时间的延长,基体和涂层之间的Mg,Al元素扩散程度均提高;但是当温度提高到300℃,时间延长到3h后,其扩散层变化微小.涂层和基体合金中的其它元素扩散量较少.     

超音速火焰喷涂碳钢表面制备Ni9Al/WC-Co复合涂层组织与性能研究

采用高速电弧喷涂工艺在20钢样品表面制备了Ni9Al涂层,以其作为超音速火焰喷涂WC-Co涂层的中间层.采用光学显微镜分析、场发射扫描电镜分析以及性能测试方法,研究Ni9Al中间层对涂WC-Co涂层组织结构及性能的影响.结果表明:Ni9Al中间层能提高WC-Co涂层与基体的结合强度;Ni9Al/WC-Co复合涂层试样的热震试验结果表明,Ni9Al中间层显著改善了涂层抗热震性能.     

等离子喷涂CuAlNi/hBN涂层与钛合金的界面扩散及表面氧化性能

采用离心喷雾造粒、手工包覆法制备了CuAlNi/hBN(hexagonal boron nitride)复合粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备了CuAlNi/hBN复合涂层。采用SEM和EDX对涂层的结构和性能进行了表征,结果表明:CuAlNi/hBN复合涂层为层状结构,涂层和基体间结合良好。700℃时,涂层中的Ni和Cu元素向钛合金基体中进行了少量的扩散,随着温度升高到800℃,涂层中大量的Cu、Al、Ni均向钛合金发生了扩散。在700℃时,涂层表面发生了少量的氧化,随着温度升高到800℃,整个涂层均发生了氧化,涂层表面氧化层从外到内分为两层,外层为Cu+Cu O层,内层为Cu O+Al2O3层。     

铝热-离心法制备TiC/FeNiCr复合涂层的耐热性研究

采用铝热-离心工艺在碳钢钢管内表面制备了TiC/FeNiCr金属陶瓷涂层.借助XRD,DSC,FESEM和显微硬度仪等方法研究涂层材料经历不同加热时间后的组织及结构稳定性,并利用等离子烧蚀实验测量涂层的耐烧蚀性能.结果表明,涂层材料由α-FeNiCr,TiC,NiAl及Ni3Al4相组成,基体组织细小致密,无粗大枝晶,没有微裂纹;经加热处理后,基体α-FeNiCr中弥散分布的TiC相尺寸无明显变化,材料显微硬度略有降低;由室温加热到1300℃过程中,材料不会发生相变;TiC/FeNiCr涂层的线烧蚀率为4.53 μm/s,抗烧蚀性能比45#碳钢提高了32%.     

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。     

Influence of bond coat on shear adhesion strength of erosion and thermal resistant coating for carbon fiber reinforced thermosetting polyimide

Arc-sprayed Al, Zn, and plasma-sprayed Al, Zn, Ni3Al and Cu were deposited on carbon fiber reinforced polyimide substrate as bond coats for erosion and thermal resistant coating. Shear adhesion strength of different materials was tested, and microstructures of bond coats were analyzed with scanning electron microscope. The results showed that the substrate was thermally damaged when Ni3Al or Cu was deposited as bond coat, and the bond coat was delaminated from the substrate. Arc-sprayed and plasma-sprayed Al and Zn could be used as bond coat materials. For Zn as bond coat material, depositing method had little influence on shear adhesion strength. While for Al as bond coat material, plasma spray was superior to arc spray. Preheating could improve shear adhesion strength with plasma sprayed Al as bond coat. The maximum shear adhesion strength obtained in this paper was 14.15 MPa, with plasma-sprayed Al as bond coat, and the preheating temperature was 250 °C.     

CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr及NiAl/Cr3C2-NiCr涂层的结合性能

在CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层、NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层.测试涂层与基体间的结合强度及涂层的热震性能,结合SEM,EDS和XRD等分析涂层物相变化,探讨涂层的结合机理.结果表明,涂层的结合强度均较高;Ni-Al发生放热反应,生成Al4Ni3,Al3Ni2,AlNi3,剩余的铝与铜反应生成Cu3Al2,CuAl2,CuAl,局部区域形成微冶金结合;二种涂层均以机械锚合为主,在参数适合且基体相同的情况下,涂层结合强度取决于涂层材料的力学性能;相同试验条件下,NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层的热震性能优于Cr3C2-NiCr涂层.     

Zn-Al-Cu伪合金涂层制备与性能研究

研究Zn-Al-Cu伪合金涂层的制备与性能，分析涂层组织成分、硬度以及光固化基体材料对涂层硬度的影响。研究发现，涂层中Al-Cu-Mg合金的原始成分越高，涂层硬度提高越明显；涂层硬度决定于涂层的组织和应力状态，其中应力状态又是决定涂层硬度非常显著的因素；间歇喷涂层的残余应力的绝对值最小，加工硬化效应最小，硬度较低。     

时效处理对Zn-Al-Cu伪合金涂层硬度的影响

采用连续喷涂和间歇喷涂两种工艺制备了Zn Al Cu伪合金涂层 ,并进行了时效处理。利用扫描电镜(SEM )、X射线衍射分析 (XRD)、能谱分析 (EDX)和硬度测试等手段 ,对涂层的性能进行了测试 ,分析研究了Zn Al Cu伪合金涂层硬度与时效温度和时效时间的关系 ,并探讨了强化机理。研究表明 ,一方面通过时效强化可使涂层硬度提高 ;另一方面则降低形变强化作用 ,使涂层硬度下降。其综合作用结果 ,可以使间歇涂层硬度提高 ,使连续喷涂涂层硬度降低     

Coatings to reduce hydrogen environment embrittlement of 304 austenitic stainless steel

Electroplated Zn, Ni, Cu, Al, PVD-Ti-DLC and electroless NiP coatings as well as carbon, nitrogen and oxygen diffusion layers were investigated for their suitability to reduce hydrogen environment embrittlement (HEE) of 304 austenitic stainless steel. The mechanical stability of the coatings was evaluated by interrupted slow strain rate tensile testing. The Zn, Ni, Ti-DLC and NiP coatings as well as the oxygen diffusion layer cracked or delaminated at very low strains. The Cu coating was too thin and showed poorly coated areas. HEE of the underlying bulk material was not improved by any of these coatings because embrittlement always started at such coating imperfections. Al coatings showed a high ductility but could not reduce HEE of the underlying material due to a columnar structure at which the H₂ gas could get in direct contact to the substrate material. The carbon and nitrogen diffusion layers could not eliminate HEE of the 304 steel entirely but crack propagation was reduced in these layers.     

Preparation of metallic coatings on polymer matrix composites by cold spray

In the present work, an Al metallic coating and an Al/Cu bimetallic coating were prepared on the surface of a carbon fiber-reinforced polymer matrix composite (PMC) using a cold spray system with nitrogen as process and powder carrier gas. The microstructure, microhardness, and bond strength of the resultant coatings are analyzed. The bonding mechanism of the coatings, especially the deposition behavior of the Al particles on the PMC surface is discussed. Results had shown that cold spraying enables the deposition of the metallic and bimetallic coatings directly onto the PMC surface with precise process control and reasonable bonding of feedstock and substrate material. The surface metallization of PMC via cold spraying process presents promising application prospects.     

Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究

目的 研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律.方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理.结果 冷喷涂纯Al...     

氮化铝基板与Cu和Al的接合及其表面改质效果

对ＡｌＮ陶瓷基板进行了减压直流等离子体喷涂镀Ａｌ,在基板表面形成厚度约２μｍ的金属Ａｌ薄层,实现了Ａｌ与ＡｌＮ中的良好接合。     

钎剂预处理对涂层结合强度的影响

采用预涂Nocolok钎剂的方法对ZL101基材进行等离子喷涂前的表面预处理,结合对基材界面温度的计算,分析了钎剂预处理提高涂层结合强度的作用机理,并通过正交试验研究了喷涂工艺参数对Ni5Al涂层结合强度的影响.结果表明,表面预涂钎剂可显著提高基材与Ni5Al涂层的结合强度,喷涂粒子及基材表面的温度对界面产生冶金结合起到了决定性的作用;当喷涂距离为120mm,钎剂预涂量80mg/cm2,预热温度为573K时,Ni5Al涂层的结合强度最高.     

热化学反应法制备Al2O3-13％TiO2陶瓷涂层及其性能研究

目的研究Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al_2O_3、TiO_2、MgO、SiO_2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO_2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al_2O_3和金红石型TiO_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。