球扁钢用铸铁轧辊表面等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺优化

以球扁钢轧制用铸铁轧辊的表面强化为目的,对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺进行了研究.结果表明,影响涂层强度的因素依次为功率、喷涂距离、主气流量和送粉速率,Cr3C2-25NiCr涂层最佳工艺参数是喷涂距离130 mm,主气流量69.8 L/min-1,送粉速率25 g/min,功率20 kW.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,呈典型的层状结构,粒子熔化充分,组织致密,孔隙率低,与基体结合较紧密.     

等离子喷涂参数对TiB2可湿润阴极涂层沉积效率的影响

采用大气等离子喷涂（APS）在石墨质碳阴极材料上沉积TiB2可湿润性阴极涂层。研究了喷涂工艺参数对涂层沉积效率的影响。结果表明,涂层沉积效率随喷涂距离的增加而增加,随主气流量、喂料速率和喷涂功率增加呈现出先增加后减少的趋势,随粉末尺寸的减少而增加。最佳工艺参数为：喷涂距离80 mm,主气流量1900 L/h,送粉气流量（Ar）120 L/h,喂料速率27.34 g/min,喷涂功率35.8 kW,颗粒直径(d50) ≤37.4 μm,该条件下涂层沉积效率为67.26%。该TiB2涂层在220 kA铝电解槽上应用,槽稳定后铝液中Ti含量为0.0021%（质量分数）。     

等离子喷涂WC-Ni涂层的组织结构及力学性能

采用等离子喷涂技术在不同的喷涂工艺条件下制备WC-Ni涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征和观察涂层的相结构和显微组织,同时运用压痕法对涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性进行测试。结果表明,等离子喷涂工艺参数对涂层的组织结构和相结构有显著影响,等离子喷涂功率增加,粒子的熔化程度增加,适当的喷涂距离下沉积形成的涂层致密;等离子功率增加,喷涂过程中会产生WC粒子的失碳,相对于W_2C相,WC_(1-x)相的增加可以同时提高涂层的显微硬度和断裂韧性;与涂层的相组成相比,致密的组织结构对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的综合性能的提高更显著。     

等离子喷涂工艺参数对二硅化钼涂层微观结构的影响

以30～54μm的二硅化钼为喷涂粉末,研究了喷涂参数对二硅化钼涂层微观结构的影响。结果表明,喷涂过程中,喷涂粉末中部分四方相MoSi2(t)转变为六方相MoSi2(h),MoSi2中Si含量出现了烧损。随着喷涂距离、功率、氩气流量和送粉速率的增加,涂层的孔隙率先降低后升高。随着氩气流量和送粉速率的增加,熔融粒子氧化程度逐渐减弱;而喷涂距离和喷涂功率的增加,熔融颗粒氧化加剧,富钼相出现的趋势增加。获得以MoSi2为主相涂层的喷涂工艺规范较宽,较佳的喷涂工艺参数为:喷涂电流500A、电压70V、喷涂距离100mm、送粉量26g/min、氩气流量45 L/min。     

等离子喷涂镍基合金涂层的工艺优化

采用等离子喷涂工艺在GCr15钢基体上制备Ni60B合金涂层.通过正交试验法分析了喷涂工艺参数对涂层的结合强度的影响.其影响顺序自强至弱依次为功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离.在功率为30 kW、送粉速率为30 9·min-1、主气流量为75 L·min-1、喷涂距离为105 mm时,涂层结合强度最高,达到59.311MPa.相结构分析结果表明,涂层材料未发生明显改变,保持了原始粉末性能.SEM观察结果表明,优化后的涂层组织更加紧密,质量明显提高.     

CuNiCoBe合金表面等离子弧喷涂Cr3C2-NiCr涂层

利用等离子弧喷涂技术在结晶器CuNiCoBe基体上制备了Cr3C2-NiCr涂层,采用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层与基体结合强度的影响,对拉伸断面的形貌和涂层的显微结构进行了观察和分析.结果表明,影响Cr3C2-NiCr涂层与CuNiCoBe基体结合强度的主次因素依次为:送粉速率＞主气流量＞喷涂距离＞喷涂功率;经正交试验优化后的喷涂工艺参数为:喷涂距离90mm,主气流量56.6L/min,送粉速率20 g/min,喷涂功率25 kW;优化后,涂层与基体的结合强度可达18.5 MPa;涂层截面的显微硬度分布符合正态分布.     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2工艺的参数优化

采用四因素三水平正交试验,通过在线监测喷涂粒子的温度和速度,对电流、电压、喷涂距离和主气流量四个超音速等离子喷涂的主要参数进行优化设计.结果表明:四个因素对喷涂粒子温度的影响均较大,电压和主气流量对喷涂粒子速度的影响较大;优化的工艺参数为电压150 V、电流400A、喷涂距离85 cm、氩气流量4.2m3/h,采用该优...     

基于响应曲面的Ar气氛超音速等离子喷涂钛涂层

采用超音速等离子喷涂可低成本、高效率制备钛涂层。采用响应曲面法（RSM）中的Box-Behnken（BBD）设计分析了Ar流量、功率、喷涂距离3个因素与超音速等离子射流中钛粒子飞行速度和温度的交互性,利用SEM和显微硬度计研究了钛涂层的微观结构和显微硬度。结果表明：建立的线性模型可靠,喷涂距离对粒子飞行速度和温度影响最大,且随喷涂距离增加粒子飞行速度减小温度增加,而Ar流量和功率对粒子飞行速度和温度的影响与喷涂距离相反。超音速等离子喷涂制备出的钛涂层硬度较低,且呈多孔结构,随粒子飞行速度增加孔隙率降低。     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。     

基于熔融因子的纳米结构涂层制备工艺优化EI北大核心CSCD

在热喷涂制备微米/纳米双结构涂层的工艺优化研究中缺乏对颗粒状态与喷涂工艺和涂层结构性能之间关系的综合分析。针对大气等离子喷涂制备双模态微观结构的热障涂层过程开展工艺参数优化研究。首先基于试验测量和数值仿真模拟所获得的颗粒状态以及射流信息,计算可表征飞行粒子受热状态的熔融因子分布,同时开展试验研究获得给定喷涂工况下涂层微观结构和沉积效率。最后以熔融因子为中间参数,研究并建立喷涂工艺-飞行粒子状态-涂层结构特性相关关系。结果表明,数值仿真模拟得到的纳米团聚颗粒状态与试验测量结果基本一致。纳米结构涂层微观结构主要缺陷为未熔纳米团聚粒子及微裂纹。在纳米结构涂层制备过程中,随着喷涂距离增加,飞行粒子的熔融因子先增大后减小,涂层沉积效率先增加后降低,孔隙率和未熔粒子数则先减小后增大。主气流量的增加则会导致熔融因子减小。在喷涂功率相近情况下,采用低电流高电压的组合会使得飞行粒子熔融因子分布取值较大,进而使得涂层沉积效率增加、孔隙率降低。使用熔融因子分析喷涂工艺参数对纳米团聚粉末颗状态和涂层结构特性的影响关系,可用于指导纳米双结构涂层制备过程工艺控制。     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

等离子喷涂AlSi-ployester封严涂层工艺优化研究

采用AlSi-ployester粉末和PARXAIR-3710等离子喷涂系统制备封严涂层.为使AlSi-ployester等离子喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层结合强度为判据,通过正交试验对AlSi-ployester等离子喷涂工艺进行了优化.利用扫描电镜,Axio lmager.A lm金相图像分析系统等手段对涂层形貌和孔隙率进行分析,同时对涂层的硬度、抗热震性能进行了测试.确定优化后的工艺参数为:电弧电流790A.主气流量62.7 L/min,辅气流量5 L/min,喷涂距离100mm.结果表明,电弧电流、主气流量、辅气流量、喷涂距离对AlSi-ployester涂层结合强度具有不同的影响,在优化的喷涂工艺参数条件下,AlSi-ployester涂层结合强度可达6.9MPa,具有较好的硬度和热震性能,可为今后等离子喷涂系统工艺参数的选定提供参考.     

粉末粒度对WC-Co涂层结构和性能的影响

采用低功率内送粉等离子喷涂设备,选择两种粒度不同的WC-Co粉末,在不同功率下,在不锈钢基体上制备WC-Co涂层。利用XRD、SEM等分析手段对原始粉末和涂层的显微结构和物相组成进行观察和分析,利用显微硬度仪测量涂层显微硬度。结果表明:与细粉相比,粗粉喷涂涂层的组织致密、均匀,孔隙率小。粗粉喷涂涂层显微硬度可达1500 HV以上,涂层主晶相是WC,也存在少量W2C相,随着等离子能量增加,W2C增多;细粉喷涂涂层,WC发生大量的脱碳分解,涂层主晶相是W2C,显微硬度低。因此粗粉在适当功率下更适合低能等离子喷涂。     

微束等离子喷涂NiCrBSi涂层

采用微束等离子喷涂方法在St37低碳钢上制备了NiCrBSi涂层.研究了基材温度、等离子气体流量、喷涂距离和电流强度等工艺参数对涂层组织结构和性能的影响.采用光学显微镜观察涂层的组织结构,用Perthometers M4P 150测定涂层的表面粗糙度,以及用LECO TC316气体抽提仪检测涂层的氧含量.结果表明,在试验条件下,喷涂参数对涂层组织和性能产生较大的影响.随着电流和基材温度的增加涂层的粗糙度降低,涂层的氧含量随着基材温度和喷涂距离的增加而增加.大多数涂层的显微硬度大于600 HV0.2.尽管粒子速度较低,涂层的平均结合强度仍然大于50 MPa.     

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能影响研究

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。研究结果表明：不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr0.92Y0.08O1.96组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

等离子喷涂工艺参数对YSZ:Tm涂层发光性能的影响

为提高荧光涂层在热障涂层中的适配性,本研究制备了Tm掺杂YSZ(Y2O3-ZrO2)粉末和涂层,探讨了等离子喷涂工艺参数对其发光性能的影响。结果表明:化学沉淀法制备粉末的过程中,静置陈化时间在15 h以上、母液中的Zr4+浓度为0.2 mol/L时氧化钇可完全固溶到基体粉末中。Tm的掺杂浓度降低,粉末的发光强度增加显著。等离子喷涂距离和功率对涂层的发光性能有明显影响,在现有范围内,喷涂距离和功率越小,发光强度越高。     

Ultrafast thermal plasma physical vapor deposition of yttria-stabilized zirconia for novel thermal barrier coatings

This research aims to develop advanced thermal plasma spraying technology for the next-generation thermal barrier coatings (TBCs) with a high power hybrid plasma spraying system. By using thermal plasma physical vapor deposition (TP-PVD), various functional structured yttria-stabilized zirconia (YSZ) coatings were deposited. Parameters, such as powder feeding rate, hydrogen gas concentration, and total mass flow rate of the plasma gas, were optimized, and their influences on the evaporation of YSZ powder were investigated. Ultrafast deposition of a thick coating was achieved at a rate of over 150 μm/min. The deposited porous coating has a low thermal conductivity of 0.7W/mK and the dense coating with interlaced t′ domains possesses a high nanohardness of 27.85 GPa and a high reflectance. These characteristics show that the TP-PVD technique is a very valuable process for manufacturing novel TBCs.     

喷涂工艺对Ta2O5原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了Ta₂O₅原位复合钽基纳米晶涂层,利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损实验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析,考察了喷涂功率、主气(Ar)流量等对钽基涂层表面Ta₂O₅含量、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能等的影响规律及原因。在考察范围内,随喷涂功率增大,钽基涂层表面Ta₂O₅含量呈先减小后增大的变化,而涂层表面α-Ta的晶粒尺寸及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化;随Ar气流量增大,涂层表面Ta₂O₅含量总体呈减小趋势,在流量为2.17×10^-3~2.33×10^-3m³/s时达到最低,α-Ta的晶粒尺寸与点阵畸变的变化呈负相关性;采用间断喷涂方法时涂层表面Ta₂O₅含量降低,α-Ta晶粒尺寸及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析,对这些规律作了阐释。涂层的显微硬度与其表面Ta₂O₅含量相关,高硬度涂层的表面Ta₂O₅含量相对较低;干摩擦条件下晶粒较大、Ta₂O₅含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差;边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能;采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。钽基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关;除显微硬度外,涂层晶粒尺寸、点阵畸变及表面Ta₂O₅含量的相对值可用作质量控制的重要指标。     

Low conductivity plasma sprayed thermal barrier coating using hollow psz spheres: Correlation between thermophysical properties and microstructure

Life and thermal properties of plasma sprayed TBCs - widely used in gas turbine engines - are closely related to the microstructure of the ceramic top coating. Especially, the thermal behaviour of this coating is induced by the void shapes and networks which are in turn determined by both the spraying conditions and the feedstock material.A specific hollow yttria partially stabilised zirconia powder was produced in a one-step process by spray drying and an experimental statistical design study was conducted to investigate the influence of spraying variables (primary and secondary gas flow rates, arc current, spraying distance, spraying angle and traverse speed) on structure and properties of resulting plasma sprayed coatings. The coatings were characterized with respect to deposition efficiency, roughness, porosity and thermal conductivity. A reduction of 25% of the thermal conductivity was achieved by improving the spray and powder parameters. A quantitative characterization of the porous structure using image analysis of polished cross-sections was implemented. The parameters that have relevant influence on the coating porous structure were identified, and their relative importance was determined. An attempt was made to identify morphological criteria of the porous network (coarse/fine porosity ratio, cracks total length, cracks orientation) correlating with the thermal conductivity values.