Influence of HVOF coating on the HCF of 300M low alloy steel

1IntroductionLanding gear is easily worn due to its action with ground during landing and takeoff,and traditionalabrasive-resistance methodis the Cr electroplating technology.Cr is deposited owing to the oriented move-ment of Cr2O7-to the cathode of D.C.where electrochemical reactions take place.The technology is fea-tured as si mplicity,lowcost,high hardness,good abrasion-and corrosion-resistance andis widely appliedin many industries.However,Cr electroplating technique will let off carcin…     

Influence of HVOF coating on the HCF of 300M low alloy steel

The ultimate methods for solving the contamination of Cr6+ is to replace the Cr electroplating with other techniques, thermal spray provides one of the best choices among those alternative techniques. The influence of coatings upon the fatigue performance of substrate, however,should be labeled as an important factor at some high level applications. The effects of both coatings manufactured by HVOF and Cr electroplating respectively on the fatigue performance of substrate are investigated in this article. These results show that the fatigue limit strength at P= 50 ,of thermal spray coating is 750 MPa in comparing with fatigue limit 726 MPa for substrate, and the fatigue life increase 25,- 150, when comparing with fatigue life of substrate at different stress levels. The fatigue life increases in the stress scope of 750-850 MPa even the area of thermal spray coating is subtracted. Cr eleetroplating coating reduces the fatigue life by 70,- 95, and the fatigue limit is only 600 MPa. Fracture analysis reveals that the main fracture is initiated at the subsurface, which is 0.2-0.5 mm away from substrate surface. The analysis also observes that the crack in the Cr electroplating propagates through the interface and finally into the substrate which hastens the formation of crack origin and the extension of crack in the substrate, however, the crack in the thermal spray coating deflects at the interface, spreads along the interface, as a result,the crack forming in the coatings has no negative influence on the main crack initiator and crack extension in the substrate.     

钛涂层接骨板的生物和力学性能的研究

采用低压等离子喷涂工艺，在３１７Ｌ不锈钢质接骨板上喷涂了钛涂层，制备出钛涂层的接骨板，通过动物的植入试验，研究了这种骨板的生物相容性，利用扫描电镜，电子探针，Ｘ射线衍射仪等分析仪器对涂层的微观结构，涂层－基体界面成分分布等进行了研究，同时也对涂层接骨板的电化学性能进行了研究，结果表明，喷涂过程对不锈钢质接骨板本身的冶金能影响很小，钛涂层结合良好，其与骨组织的生物相容性能优于未涂钛层的不锈钢接骨板。     

热喷涂TiC-NiCr涂层的磨损行为及机理

采用超音速火焰喷涂工艺制备得到了新型TiC-30NiCr涂层,系统地表征分析了涂层的相结构、显微组织和摩擦磨损行为,并与传统的WC-CoCr涂层进行了耐磨损性能的比较。研究发现,热喷涂过程中TiC脱碳转变为了Ti8C5相,绝大部分Cr固溶于Ni相中。在往复摩擦过程中,单质态Cr在摩擦热作用下发生了氧化,同时有少量的氮化硅摩擦副的磨屑嵌入了Ni(Cr)粘结相中。在摩擦应力作用下,层片间疲劳裂纹的扩展、碳化钛和Ni(Cr)相界面的开裂是导致TiC-NiCr涂层发生大块材料剥落的主要原因。虽然与传统WC-CoCr涂层相比,制备的TiC-NiCr涂层的硬度和耐磨性均较低,但其在要求成本低、对环境有好、同时具有较好耐磨性的工况环境中将具有重要的应用前景。     

热喷涂制备Cr涂层提高锆合金包壳耐事故性的研究

采用热喷涂工艺大气等离子喷涂(APS)在Zr-4包壳管上成功制备了Cr涂层,目的是为核反应堆燃料组件两端焊接区域进行涂层的喷涂修复,以及完成焊接区的涂层包覆并与PVD涂层区域无缝连接,实现外表面抗氧化耐磨涂层全包覆．将Cr涂层在高达1200℃事故高温蒸汽和空气环境中氧化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和电子探针(EPMA)等多种分析技术,对其氧化前后进行了显微组织定性和定量分析．结果表明：Cr粉和喷涂态Cr涂层均为BCC相,喷涂态Cr涂层为典型的层状结构,涂层与基体的界面为机械咬合界面;在空气和流动蒸汽中进行高达1200℃的高温暴露后,均在Cr涂层表面形成致密的Cr₂O₃层,以及Zr-4基体与Cr涂层之间的相互扩散形成的Cr-Zr层;在高温水蒸气氧化后的Cr涂层试样,在其致密的氧化层上有高密度的针状和叶片形貌的晶须氧化物,但是在空气中未发现晶须状Cr₂O₃．氧化试验表明,Cr涂层能有效提高Zr-4包壳管在高温空气和水蒸气中的抗氧化性．     

32Cr3Mo1V表面激光合金化层热疲劳性能的研究

采用万瓦横流CO2激光器在32Cr3Mo1V基体表面合金化Cr粉及Co基粉,获得富含Cr和Co的合金层,并对合金层的成分、组织、硬度及热疲劳性能进行了分析.结果表明:合金层与基体形成完全的冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹及孔隙夹杂等缺陷,添加的合金元素Cr与基体形成了富含18.7％Cr的Fe-Cr固溶体,Co合金与...     

基体厚度对PtAl涂层与镍基单晶高温合金互扩散行为的影响

采用电镀Pt气相渗铝的方法,在不同厚度(0.8,1.0和1.3 mm)的镍基单晶高温合金基体表面制备了单相的β-(Ni,Pt)Al涂层.利用SEM/EDS及EPMA等表征方法,研究试样在1100℃热暴露200 h过程中涂层/基体界面的微观结构演变和各组元的元素分布.结果表明:不同基体厚度的PtAl涂层/镍基单晶高温合金试样在1100℃热暴露200 h后截面微观形貌无明显差异,热暴露36 h后在互扩散区下方均形成了分布有TCP相的二次反应区,热暴露200 h后基体厚度为0.8,1.0和1.3 mm的试样中SRZ厚度分别为37,35和34μm;不同基体厚度的PtAl涂层/镍基单晶高温合金试样,在1100℃热暴露200 h后成分分布无明显差异,涂层与基体间主要发生Ni,Co,Cr和Ru的外扩散及Pt和Al的内扩散.     

细长管内壁涂层技术进展及应用现状

内壁涂层技术是一种可以降低管内内容物对管壁损伤的有效方法,能有效的提升细管零件的使用寿命和服役安全性.近年来,在细长管内壁涂层制备技术也受到越来越多的关注,并在制备技术和应用方面均取得了重要的进展.系统介绍了目前国内外应用于内壁涂层制备技术的发展历史及其分类,重点对热浸镀、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积技术在细管内壁涂层制备的成膜机理进行了详细的论述.基于细管内壁涂层技术的发展和应用状况,从理论研究、使用环境、技术工程化应用等方面,总结了现有研究和应用中的成果及存在的问题.重点从涂层材料体系、基体特性、厚度均匀性控制以及界面结合特征几个方面分别对上述技术的潜在应用前景进行了分析和展望.     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

热障涂层失效行为及长寿命设计研究现状

热障涂层可在航机/燃机热端部件表面起到隔热、保护基体的作用,在服役过程中除隔热性能外,服役寿命也是评价热障涂层性能的一个重要特征,影响热障涂层寿命的因素多且复杂.论文综述了导致热障涂层失效、影响涂层寿命的主要因素,包括粘结层表面热生长氧化物生长、陶瓷层高温热暴露后相变和烧结等,并进一步介绍了提高热障涂层寿命的涂层设计研究进展.从粘结层抗氧化、抗烧结陶瓷层、柱状结构陶瓷层、双陶瓷层四个方面,介绍了基于结构设计提高热障涂层寿命的方法.采用粘结层预氧化处理的方法提高粘结层的抗氧化性能,通过等隔热功能层级结构设计双陶瓷层结构涂层实现长寿命减厚设计,均有效地提高涂层的热循环寿命.     

An overview on novel thermal barrier coatings

Thermal barrier coatings (TBCs) offer the potential to significantly improve efficiencies of aero engines as well as stationary gas turbines for power generation. On internally cooled turbine parts, temperature gradients of the order of 100-150℃ can be achieved. TBCs, typically consisting of an yttrium stabilized zirconia top coat and a metallic bond coat deposited onto a superalloy substrate, are mainly used to extend lifetime. Further efficiency improvements require TBCs being an integral part of the component which requires reliable and predictable TBC performance. TBCs produced by electron beam physical vapor deposition (EbPVD) or plasma spray (PS) deposition are favored for high performance applications. The paper highlights critical R&D needs for advanced TBC systems with a special focus on reduced thermal conductivity and life prediction needs. To further enhance the efficiency of gas turbines, higher temperature and a longer lifetime of the coating are needed for the next generation of TBCs. This paper presents the development of new materials, new deposition technologies, and new concept for application as novel TBCs. This paper summarizes the basic properties of conventional thermal barrier coatings. Based on our own investigation, we reviewed the progress on materials and technologies of novel thermal barrier coatings. Except yttria stabilized zirconia, other materials such as lanthanum zirconate and rare earth oxides are also promising materials for thermal barrier coatings. Nanostructure thermal barrier coating is presented as a new concept. This paper also summarizes the technologies for depositing the thermal barrier coatings.     

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.     

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。     

SiC表面固相反应涂层

烧结致密的α-SiC片在埋入Cr粉中,并经1100℃在静态真空环境中高温处理1h后,在其表面形成厚度约5μm均匀、致密的涂层。涂层是由Cr的硅化物Cr3Si和碳化物Cr7C3、Cr23C6构成,为层状结构,其相排列顺序为SiC/Cr3 Cr7C3/Cr7C3/Cr23C6/Cr。SiC与Cr间的固相反应受Cr在涂层中向SiC反应界面的扩散控制。在热震实验中,SiC表面涂层结合仍十分紧密,没有出现剥落或产生裂纹,说明SiC表面涂层具有良好的热稳定性。     

等离子喷涂制备的ZrSiO4陶瓷涂层性能的研究

采用等离子喷涂工艺制备的ZrSiO4／NiCr涂层与基材结合良好，涂层致密；ZrSiO4涂层主要由ZrO2基体相和SiO2相组成，SiO2组元比较均匀地分布在ZrO2基体相中．ZrSiO4涂层的硬度为HRC50～55．ZrSiO4／NiCr涂层的抗热震性能优于ZrSiO4/Ni-Al涂层及ZrSiO4涂层，ZrSiO4／NiCr涂层能够承爱热冲击作用而不发生涂层自基体表面剥落．ZrSiO4／NiCr涂层具有很好的抗熔融金属(锌与铝)热腐蚀的性能．     

APS喷涂Cr2O3涂层的工程化应用研究

从工程化应用的角度出发,研究了APS喷涂Cr2O3陶瓷涂层的工艺参数对涂层性能的影响.研究结果表明,粉末粒度分布、电弧电流和喷涂距离是影响涂层性能的关键因素,其他辅助条件,如抽风效果,也是获得良好结构涂层不可忽视的关键因素.所制备的性能稳定、均匀的耐磨涂层可满足激光雕刻的要求。     

TiN/ZrN抗冲蚀多层膜制备及其性能研究

采用多靶位真空阴极电弧离子镀技术在1 Cr17 Ni2不锈钢表面沉积抗冲蚀 TiN/ZrN 多层膜,利用扫描电镜、显微硬度计、划痕仪、冲刷试验机和中性盐雾试验机等对多层膜的结构及性能进行研究.结果表明：所制备的TiN/ZrN多层膜厚度为5.24μm,膜层与基体结合力为55 N,显微硬度为HK2026.6;多层膜对不锈钢基体起到了良好的防护作用,耐90°攻角冲刷砂量为50 g,耐中性盐雾腐蚀96 h 无腐蚀,336 h抗腐蚀性能大于9级.     

Cu含量对铁基中熵合金涂层组织与性能影响

采用激光熔覆方法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_100-xCu_x(x=0,1%,3%,5%,7%,原子百分数,下同)中熵合金涂层。研究了Cu元素含量对涂层物相结构、微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,随着Cu元素含量增加,合金涂层均为单一的FCC结构,呈典型树枝晶结构。显微硬度均高于基材304不锈钢,且随着Cu元素含量增加呈递减趋势。在3.5%NaCl溶液中,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₉Cu₁中熵合金涂层的腐蚀电位最高,相比基材304不锈钢向正方向移动了29 mV,且具有最低的腐蚀电流密度为4.977×10^-6 A/cm²,涂层表面腐蚀主要发生轻微的晶界腐蚀。(Fe_6...     

铝合金机匣抗微动磨损涂层材料及其制备工艺研究进展

微动磨损在航天航空领域的关键零部件中普遍存在,铝合金机匣作为航空发动机重要组成零件,因工作环境恶劣,易引起微动磨损,影响发动机正常工作,所以提高其抗微动磨损性能成为研究的重点.抗微动磨损材料主要分为软质材料和硬质材料,根据不同的工况条件选用合适的材料对防护微动磨损极为重要.表面涂覆技术是抗微动磨损的主要防护措施之一,常采用热喷涂、气相沉积和电镀等制备工艺在基体表面制备防护涂层,其制备效率高、涂覆层致密性高、与基体结合力强,在工程领域得到广泛的应用.全文针对抗微动磨损涂层材料及表面涂敷技术进行了阐述,并对抗微动磨损涂层的研究进行了展望.     

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．