金属基固体自润滑复合涂层及其制备技术研究进展

金属基固体自润滑复合涂层具有强度高、耐高温、耐磨损以及易加工等特性,成为近来研究热点。首先综述了国内外金属基固体自润滑复合涂层的材料体系(即难熔金属基自润滑复合涂层、软金属基自润滑复合涂层、低温金属基自润滑复合涂层以及高温金属基自润滑复合涂层),随后分析了金属基固体自润滑复合涂层的润滑机理,指出润滑膜的低剪切特性是实现减磨润滑的关键。接着介绍了金属基固体自润滑复合涂层的制备技术,比较分析了烧结、电镀、化学镀、热喷涂、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、激光熔覆等技术,在制备金属基自润滑复合涂层方面的优点和不足。最后总结了目前在关于金属基固体自润滑复合涂层研究中存在的问题,进而探讨了相应的解决方案,提出应深入研究金属基体、固体润滑剂与环境三者之间的相互作用机理,并进一步指出研发新型固体润滑剂、改进现有制备技术、开发新工艺是未来重点发展的方向。     

等离子喷涂NiCr合金基复合梯度润滑涂层的组织与力学性能研究

选取了具有优异的高温性能和一定的自润滑性能的高温镍基合金,作为复合涂层基体材料,润滑相则分别从高、中、低温固体润滑剂中选取了Ag、CaF2、石墨(C)、MoS2、BN为基本润滑组元;耐磨相则选用了在高温下具有良好的抗氧化性能及耐磨损性能的碳化铬(Cr3C2)硬质粒子,采用等离子喷涂技术制备了具有极佳相容性的高温润滑涂层.涂层的结合强度测定、硬度测定和扫描电镜分析均显示出涂层的梯度结构优于单层结构.梯度结构缓和了涂层内部的物理性能差异,不仅使涂层的硬度得到平缓过渡,而且使涂层的结合强度大大提高,有效改善了涂层的性能.     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

温度对铜基自润滑材料减摩耐磨特性的影响

采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料, 通过基体合金化和改变石墨粒度探讨了复合材料的力学性能和在不同温度条件下的摩擦磨损性能及机理. 实验结果表明: 温度对铜基石墨固体自润滑复合材料的自润滑性能有较大的影响, 在较高温度条件下, 铜基石墨固体自润滑复合材料的耐磨性主要取决于铜合金基体的强度; 选用合适的石墨粒度和多元基体合金化, 可使铜基石墨固体自润滑复合材料在0～500.℃温度条件下保持较好的自润滑特性.     

MAX/金属基自润滑复合涂层研究现状与展望

MAX/金属基自润滑复合涂层具有优异的力学性能和摩擦学性能,MAX相的加入拓宽了金属基复合涂层的研究和应用范围。首先分析MAX/金属基复合涂层在摩擦磨损过程中自润滑特性是如何起作用的,分别从MAX相的本质结构说明自润滑性能的存在,摩擦过程中润滑膜的生成说明提高减摩润滑性能的原因。随后阐述近年常见几种MAX相涂层以及MAX/金属基复合涂层的制备和特性,包括Ti₂AlC、Cr₂AlC涂层、高低温金属基体下的MAX复合涂层。最后归纳总结MAX/金属基复合涂层常见应用领域和表面防护效果,并对MAX/金属基复合涂层目前存在的问题和涂层质量的提升进行展望,为MAX/金属基自润滑复合涂层的推广应用提供参考。     

热喷涂高温自润滑涂层研究现状

鉴于现代高技术装备用高温润滑涂层的服役温度越来越高、条件越来越复杂,且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻,亟需研究新型高温自适应润滑涂层材料在其服役条件下的环境适应性和稳定性。综述了目前国内外对该类涂层的组分设计和相关制备技术,重点分析了利用热喷涂技术制备高温自润滑涂层的研究现状,并从制备工艺和涂层组分调控方面阐述了该类涂层研究取得的成果和存在的问题。提出未来针对热喷涂高温自润滑涂层的制备应利用先进的喷涂设备,选用物相组分相近的喷涂粉末,并结合组分设计调控,以涂层具有良好的涂基力学性能、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能为前提,使涂层在高温环境下可借助摩擦物理或摩擦化学过程,来赋予其良好的高温自润滑性能,重点研究涂层的组分构效关系和综合应用性能。运用材料氧化热力学-动力学理论,从涂层"高温力学-高温摩擦学-耐高温稳定性"三方面来考核材料的综合使役性能,并探讨其高温润滑摩擦机理。     

冷喷涂金属基复合涂层及材料研究进展

冷喷涂是近年来一种发展十分迅速的材料固态沉积技术,其具有喷涂温度低和颗粒沉积速度高的特点,在金属基复合涂层及材料制备方面展现出了良好的应用前景。 在大量文献整理和分析的基础上,对冷喷涂金属基复合涂层及材料的最新研究进展进行了系统的介绍。 首先归纳了机械混合法、球磨法、包覆法以及造粒法等复合粉末的制备方法及其优缺点,为复合粉末的制备和选择提供了参考;其次,分类介绍了采用冷喷涂制备的铝基、镍基、铜基、钴基以及其他金属基复合涂层及材料;再次,分析了退火、激光、搅拌摩擦焊和热机械等后续处理方法对冷喷涂金属基复合涂层及材料组织结构和性能的影响,并介绍了不同后续处理方法的优缺点;最后,总结了冷喷涂金属基复合涂层及材料的潜在应用领域和存在问题。     

石墨对镍基固体润滑涂层组织与性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面制备了含石墨和MoS2双组元润滑剂的Ni基固体润滑涂层,研究加入石墨(含量0%～9wt%)对涂层组织和性能的影响及双组元润滑剂在涂层中的相互作用.结果表明,随着石墨含量的增加,涂层中的孔隙增加,结合强度降低,摩擦系数和磨损率先下降后上升.石墨含量为3.0%时,石墨与MoS2的协调作用有利于保障涂层摩擦表面润滑相的连续形成,涂层摩擦系数为0.26,磨损率为0.82×10-3 mg·s-1,减磨性最优.     

火焰喷涂自润滑涂层结合强度研究

选用镍包石墨粉末,采用氧-乙炔焰喷涂技术制备镍包石墨自润滑涂层.通过正交试验优化设计方案,采用拉伸试验测定涂层的结合强度,找出了涂层结合强度较好时的最佳喷涂工艺参数:氧气压力0.5MPa、空气压力0.4MPa、乙炔气压力0.1 MPa、喷涂距离100mm.在该参数下火焰喷涂自润滑涂层结合强度为6.3MPa,符合自润滑涂层结合强度的要求.     

碳纤维增强Cu-Ti3SiC2自润滑复合材料的研究

介绍了碳纤维的表面处理及碳纤维增强铜基复合材料的制备工艺与性能的研究进展.三元层状碳化物Ti3SiC2兼具金属和陶瓷的优良性能,更有意义的是它具有很好的自润滑性能和比传统的固体润滑剂石墨、二硫化钼更低的摩擦系数.将Ti3SiC2弥散强化Cu与碳纤维复合强化Cu结合,制备出的复合材料,可望有效提高其自润滑性能,被认为在许多领域有着广泛的应用前景.     

Preparation of large size aluminium alloy cylindrical preforms by multi-layer spray deposition

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｉｎｃｅｉｔｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｈｅｌａｔｅ 1 960ｓ[1～ 3],ｔｈｅｓｐｒａｙｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｍａｄｅｒａｐｉｄｐｒｏｇｒｅｓｓｔｈｅｓｅｙｅａｒｓ.Ｉｎｔｈｅ 1 990ｓ,ｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｓｐｒａｙ ｆｏｒｍｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｓｏｍｅｅｎｔｅｒ ｐｒｉｓｅｓｏｆＥｕｒｏｐｅ ,ＡｍｅｒｉｃａａｎｄＪａｐａｎｅｔｃ ,ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ 3ｒｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ…     

喷涂制模技术及其发展

应用喷涂成形技术制造模具是一种周期短、成本低的制模方法.介绍了喷涂成形制模技术的原理及工艺,综述了其发展动态.     

球形WC-Co喷涂粉末的制备

阐述了制备球形WC-Co喷涂粉末的一种方法。该方法的关键技术在于利用压力喷雾干燥的方式对原始粉末制粒,然后通过烧结、气流破碎和冷流分级等过程生产出成品,同时对球形WC-Co喷涂粉末的应用也做了简单介绍。     

一种新喷涂技术—冷气动力喷涂

本文简要地评述冷气动力喷涂的发展,与各种已知热 喷涂的对比,讨论了该工艺和喷涂涂层的特性.同时还展望了其可能的应用领域,诸如机械 制造、航空工业、造船、农业汽车工业、电器工程和仪表制造.     

Evaluation of coatings produced via kinetic and cold spray processes

An analysis of physical and mechanical properties of coatings produced by kinetic and cold spray processes is presented. Adhesion, hardnesses, porosities, critical velocities, and other properties of aluminum and copper coatings from both spray methods are analyzed and discussed, including scanning electron microscopy and optical micrographs. Similarities and differences between each of the coating methods and their effects on the resulting coatings are presented. A brief history and discussion of the bonding mechanisms for the larger particle coatings produced by the kinetic spray method is provided.     

超音速火焰喷涂枪的研究

利用理论分析与实验相结合的方法,在比较和借鉴国外相近喷枪的基础上,对喷枪结构参数进行了选择,对喷枪的实际性能进行了估算。将在此基础上设计出的喷枪进行点火试验,得到的实测值与估算值吻合得很好。这证明了喷枪的结构设计合理,性能的估算比较准确,从而为设计和改进喷枪结构,提高喷枪的性能提供了可靠的理论依据。     

SPRAY FORMED NICKEL-BASE SUPERALLOYS

ＳＰＲＡＹＦＯＲＭＥＤＮＩＣＫＥＬ－ＢＡＳＥＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹＳＺ．Ｌｉ;Ｓ．Ｆ．Ｔｉａｎ;Ｘ．Ｇ．Ｚｈａｏ;Ｚ．Ｋ．Ｌｉａｎｇ;Ｌ．Ｐ．Ｒｅｎ;Ｇ．Ｆ．ＭｉａｎｄＭ．Ｇ．Ｙａｎ（ＢｅｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒ...     

Failure of aluminium metal spray/organic duplex coating systems on structural steel

Abstract

Individually, aluminium metal spray (AMS) and organic paints are well established as effective protective coatings for steel substrates. These coatings are also frequently used together as duplex systems where their combination should produce a synergistic effect. However in certain, mainly marine, environments premature failure of such coatings, involving early blistering of the paint, has been observed in service after 3–5 years. This work aims to understand the mechanisms associated with the early failure of the AMS+paint duplex system. Various panels were initially prepared for accelerated exposure using combinations of coatings on blast cleaned steel. Visual inspection after salt spray exposure revealed the presence of white corrosion product, which was confirmed afterwards as Al(OH)₃. Observation of the coating microstructures before and after salt spray exposure confirmed significant local corrosion of aluminium underneath the paint layer. It is suggested that failure of the duplex AMS/paint system initiates by corrosion of the porous AMS underneath the organic layer then progresses by the combined effect of volume expansion due to formation of Al(OH)₃ and cathodic blistering of the paint from the AMS surface.     

Analysis of tantalum coatings produced by the kinetic spray process

Tantalum (Ta) coatings have been produced using a relatively new process, kinetic spray. Ta starting powders having particle diameters greater than 65 μm are injected into a de Laval-type nozzle, entrained in a supersonic gas stream, and accelerated to high velocities due to drag effects. The particles’ kinetic energy is transformed via plastic deformation into strain and heat on impact with the substrate surface. Particles are not thermally softened or melted, producing relatively low oxide, reduced residual stress, high adhesion and low porosity coatings. Analysis of the mechanical and physical properties of these Ta coatings demonstrated increasing hardness, cohesive adhesion, and decreasing porosity as a function of particle velocity. Comparison between kinetically sprayed coatings and coatings produced using conventional coating methods will be discussed.     

五自由度机器人高效均匀曲面喷涂方法

针对被喷涂对象是平缓光滑的曲面,给出了一种高效均匀的喷涂方法.使用五自由度机器人,采用特定算法在喷涂过程中保持喷头垂直于喷涂面,且喷涂距离恒定.合理设计喷涂路径,进行等距喷涂,从而提高喷涂的效率和均匀度.以NURBS作为曲面的描述方法,采用"之"字形或者"回"字形路径规划,计算喷头运动插补点,采用泰勒展开式保证步长恒定...