TiO_2含量对等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层物相组成和力学性能的影响

采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种TiO_2含量不同的Al_2O_3-TiO_2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析;采用显微硬度测试和拉伸试验研究TiO_2含量对涂层力学性能的影响。结果表明:Al_2O_3-3%TiO_2涂层中存在大量的γ-Al_2O_3相、α-Al_2O_3相以及少量的非晶相;在Al_2O_3-13%TiO_2涂层中,非晶相含量出现最大值,并有Al_2TiO_5相形成;随着TiO_2含量进一步增加,非晶相含量降低,Al_2TiO_5相含量增加,在Al_2O_3-40%TiO_2涂层中只存在α-Al_2O_3和Al_2TiO_5相;随着TiO_2含量增加,涂层的显微硬度降低,但涂层的结合强度升高,这与涂层中Al_2TiO_5相的含量有关。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层及其对2Cr10MoVNbN钢疲劳性能的影响

采用爆炸喷涂方法在2Cr10MoVNbN钢基体表面制备了Cr3C2-NiCr涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计、电子拉伸试验机、X射线应力仪、疲劳试验机等分析测试了涂层的缺陷、显微硬度、断裂韧度、结合力、残余应力、疲劳性能等,主要研究了涂层对基体疲劳性能的影响.结果表明:在2Cr10MoVNbN钢基体上采用爆炸喷涂方法制备的Cr3C2-NiCr涂层的孔隙率为0.5%,表面硬度为921 HV,断裂韧度为3.67 Mpa·m1/2,涂层与基体的结合强度为63 Mpa,涂层表面、涂层/基体界面处均处于压应力状态;爆炸喷涂Cr3C3-NiCr涂层明显降低了2Cr10MoVNbN钢基体的疲劳性能,在应力幅小于500 Mpa时,与基体试样相比,涂层试样的疲劳寿命减少了75%以上,疲劳强度下降了134.7 Mpa,涂层试样的疲劳裂纹源出现在涂层/基体界面的Al2O3夹杂物处.     

ZL104合金表面反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织和性能

采用反应等离子喷涂技术在ZL104合金基体上依次沉积NiCrAl黏结层和TiN复相涂层,通过X射线衍射、组织观察、硬度测试、拉伸及磨损试验等方法研究了涂层的物相组成、微观形貌、结合强度、硬度及耐磨性能,并探讨了磨损机制。结果表明:复相涂层由TiN、TiN_(0.3)和少量TiO_2组成,其组织致密,存在少量孔隙和微裂纹;涂层与ZL104合金结合良好,结合强度达17.7MPa;TiN复相涂层的平均显微硬度为1 330HV,约为基体的22倍,磨损量随载荷的增加而增加,且远小于基体的;ZL104合金的磨损机制为微切削磨粒磨损和微疲劳磨损,TiN复相涂层的为微切削磨粒磨损。     

碳钢表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备及表征

采用不同的喷涂功率,在Q235钢表面喷涂氧化铝涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、金相照相机和显微硬度计表征不同功率下Al2O3陶瓷涂层的成分、表面和界面形貌、金相组织以及显微硬度.结果表明,等离子喷涂能在碳钢表面形成结构致密的Al2O3陶瓷涂层,其与基体的结合主要以冶金的机械结合为主,硬度较基体有明显提高.XRD分析表明,陶瓷涂层中主要的成分是稳定的γ-Al2O3相,存在少量的α-Al2O3,同时还有极少量的其他多晶相和非晶相.     

等离子喷涂Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层

用等离子喷涂方法制备了FeAl-Al2O3陶瓷梯度涂层，并对涂层的结合硬度、显微硬度及抗热震性进行了试验研究。结果表明，梯度涂层设计为成分的阶梯过滤，实现了成分和组织的连续梯度变化，没有明显的组织突变和宏观界面，梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征。其结合强度较高，涂层的显微硬度值在含75％Al2O3的区域达到最高值。基体与涂层的界面是基体-涂层体系中的薄弱环节。FeAl-Al2O3梯度涂层的800℃抗热震性优于Al2O3涂层。     

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能.研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成.基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面.添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加.在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损.     

以粉煤灰和Al-TiO_2-B_2O_3为原料制备玻璃/陶瓷复合涂层的组织及耐磨性能

以粉煤灰为主要原料,并添加质量分数为10%的Al-TiO2-B2O3,采用热化学反应法在Q235钢基体上制备了玻璃/陶瓷复合涂层(放热体系涂层),研究了该涂层的物相组成、截面形貌、抗热震性能、显微硬度以及耐磨性能;并制备了不添加Al-TiO2-B2O3的常规粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层作为对比涂层。结果表明:放热体系涂层中产生了NaB15、TiB2、Na2B4O7、Ca2Al2SiO7等新相,涂层界面结合良好,显微硬度最高可达到700HV0.1,在700℃室温的热震次数可达50次以上;其耐磨性能相对Q235钢和常规玻璃/陶瓷涂层的分别提高了9.67倍和0.63倍。     

氩气与氢气流量对等离子喷涂铁基非晶涂层性能的影响

以铁基非晶合金粉为原料,采用等离子喷涂技术制备铁基非晶涂层,研究了喷涂过程中同时增加氩气流量(40～80 L·min-1)与氢气流量(6～10 L·min-1)对涂层微观结构、与基体的结合强度、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:制备所得涂层的非晶含量较高,其面积分数可达92.4％～94.8％;涂层与基体之间结合良好,无明显裂纹;随着氩气和氢气流量的增加,涂层的孔隙率先减小后增大,涂层与基体的结合强度和显微硬度均先升高后降低,涂层在0.5 mol·L-1H2SO4溶液中的耐腐蚀性能先变好后变差;氩气流量为60 L·min-1、氢气流量为8 L·min-1时,涂层的结构最致密,孔隙率最低,结合强度和显微硬度最高,耐磨和耐腐蚀性能最优.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的力学性能及断裂机理

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层,测试了涂层的显微硬度和结合强度,研究了涂层的物相组成和横截面、断裂面的形貌,分析了涂层的断裂方式和断裂机理。结果表明:WC-10Co4Cr涂层的平均显微硬度达1 147.6HV,结合强度为70MPa;涂层的拉伸断裂为典型的脆性断裂,没有明显的塑性变形过程;涂层中颗粒间的孔隙和微裂纹在外应力的作用下形成裂纹,裂纹沿颗粒与颗粒间的界面扩展并伴随扩展方向的偏转,最终导致涂层的断裂。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

不同温度下沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层的物相结构和性能

采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6%Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能。结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为κ相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2N。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr_3C_2-NiCr涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密,厚度约为340μm;涂层由Cr_3C_2硬质相、NiCr黏结相及少量Cr7C3相组成,组织致密,孔隙率为0.63%;Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90,0.75,涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2,涂层耐磨性能较好;Cr_3C_2-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

冷喷涂Cu-Zn-Al_2O_3修复斯太尔发动机水道腐蚀区域的涂层性能分析

采用冷气体动力喷涂技术,喷涂超细Cu-Zn-Al2O3复合粉来修复斯太尔发动机水道腐蚀区域,并对冷喷涂层的显微结构、物相组成和力学性能进行了表征。实验表明,超细Cu-Zn-Al2O3复合粉经超音速冷喷涂制备的涂层可与发动机缸体基体结合牢固,显微组织致密,测得的涂层抗拉强度值达到28.87 MPa,涂层表面硬度均值143.6HV0.05,耐磨性是斯太尔发动机基体的5.035 5倍,延长了设备服役期。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2/MoS_2陶瓷减摩耐磨涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备Al2O3-TiO2陶瓷涂层,并用MoS2均匀填充涂层表面空隙,在TE66微磨粒磨损试验机上对涂层的摩擦学性能进行系统研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的表面形貌、元素构成、膜层厚度和磨斑形貌进行分析,并采用显微维氏硬度计和划痕试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试。结果表明:涂层与基体之间的结合强度良好,显微硬度高达HV1 457,磨损失重量仅为未涂层样品的1.29%,摩擦因数大幅度降低,存在轻微的疲劳磨损特征。     

Q235钢表面超音速电弧喷涂制备FeCrBSiNi耐磨涂层的性能

以FeCrBSiNi丝材为原料,利用自有专利技术的超音速电弧喷枪及喷涂装置在工业锅炉用Q235钢表面制备FeCrBSiNi涂层,研究了涂层的孔隙率、微观形貌、显微硬度、耐磨性能和结合强度。结果表明:超音速电弧喷涂制备的FeCrBSiNi涂层的孔隙率为0.71%,涂层与基体的结合界面相对平整,涂层没有明显的分层现象,涂层结构致密,孔洞较少;FeCrBSiNi涂层的平均显微硬度为720HV0.3,远高于基体Q235钢的;涂层与基体以机械结合为主,结合强度可达到60MPa;摩擦磨损试验后,基体的质量损失是涂层的28倍,涂层的耐磨性能远优于基体的。     

316不锈钢表面等离子熔敷硼化物覆层的组织与性能

以自制Mo-Fe-B-Cr药芯焊丝为原料,采用等离子熔敷技术在316不锈钢基体表面制备硼化物覆层,研究了覆层的显微组织、硬度、耐磨和耐腐蚀性能.结果表明:硼化物覆层与基体间形成良好的冶金结合,覆层中存在厚度约100μm的渐变层,渐变层中发生了元素的相互扩散;覆层组织中γ-Fe黏结相包裹着块状硬质相Mo2 FeB2和(Mo,Fe,Cr)3 B2,同时枝晶状分布的黏结相间存在大量网状共晶组织(Fe,Cr)2 B、(Fe,Cr)23(C,B)6;覆层的最大显微硬度达757 HV,约为基体硬度的3.4倍;覆层的磨损质量损失小于基体的,覆层具有优异的耐磨性能,磨损机理为黏结相的微切削导致硬质相颗粒的脆性剥落,从而形成磨粒磨损;覆层在质量分数5％NaCl溶液中的自腐蚀电位略高于基体的,自腐蚀电流密度小于基体的,覆层具有良好的耐腐蚀性能.     

耐热钢表面等离子喷涂热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验。试验结果表明，1Cr18Ni9Ti经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；经等离子喷涂处理后，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；经高温隔热性能试验，NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）热障涂层隔热效果较为明显。用XRD，SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌。     

Cu添加对等离子喷涂Al_2O_3涂层和AT13涂层性能的影响

在20钢表面运用等离子喷涂技术分别制备了Cu-Al_2O_3涂层和Cu-AT13涂层,并测试了涂层显微硬度、结合强度以及摩擦学性能。结果表明,Cu-Al_2O_3涂层较Cu-AT13涂层,平均显微硬度提高,结合强度减小,摩擦系数降低,磨损率降低,两种复合涂层的主要磨损机制均为剥落。     

ZL101A铝合金表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

在ZL101A铝合金表面制备了微弧氧化陶瓷层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等研究了该陶瓷层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3相组成,其层厚约60μm,表层疏松、内层致密;该陶瓷层的平均硬度为1 740.9HV,远高于ZL101A铝合金的150.2HV,摩擦因数与磨损质量损失均小于ZL101A铝合金的,其磨损机理主要为磨粒磨损。     

钢基体表面空气助燃超音速火焰喷涂制备铁黄铜涂层的组织和性能

采用空气助燃超音速火焰喷涂技术在30CrMnSi钢基体表面上制备出厚3 mm的HFe59-1-1铁黄铜涂层,对涂层的化学成分、物相组成、显微硬度及耐磨性能进行了研究。结果表明：制备的铁黄铜涂层呈层状结构,晶粒细小,致密度高,孔隙率小于1％,和基体结合强度高,显微硬度为241 HV,且表现出比同牌号铸造铁黄铜更为优良的耐...