Q235钢表面热喷涂TiB2-50Ni金属陶瓷层的组织结构和性能

目前,对超音速火焰喷涂TiB2增强金属基复合涂层的耐磨性有一定研究,但对其抗热震性能和耐熔融金属腐蚀性能的报道较少.采用机械球磨制备了TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷涂层.采用扫描电镜和X射线衍射技术分析了涂层的微观组织和物相,采用HVS-1000显微硬度计测试涂层的硬度值,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融Al-12.07％Si合金腐蚀性及耐磨损性能.结果表明:TiB2-50Ni涂层具有层状结构,组织致密;TiB2-50Ni涂层的主要物相为TiB2和Ni,与喷涂粉末的相同;涂层的硬度值为(348±37) HV3N;涂层与基体结合良好,耐蚀性良好,经60 h的熔融Al-12.07％Si腐蚀后,磨损失重量是Q235低碳钢的1/4;涂层抗热震性能良好,耐磨性较基体明显提高.     

铝合金基体上等离子喷涂复相陶瓷涂层力学性能研究

针对铝活塞表面容易划伤的实际,利用机械球磨法和PVA造粒技术制备复合陶瓷粉末,采用等离子喷涂法在XGFH-3铝合金表面制备复合陶瓷涂层,涂层制备过程采用氧气送粉,不喷过渡层,测试了涂层结合强度、显微硬度、耐磨性等性能。结果表明,粉末球磨96h制备的涂层结合强度最高,达到了19.07MPa,复相陶瓷涂层的显微硬度最大值达到了HV0.11105,是基体的16倍,基体单位面积磨损量远高于喷涂试样,大约为涂层磨损量的8.5倍以上,最大达到了13.6倍。     

冷喷涂制备cBN-NiCrAl金属陶瓷涂层EI北大核心

采用机械合金化制备40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷复合结构粉末,采用冷喷涂制备了40%cBN-NiCrAl(体积分数)金属陶瓷复合结构涂层。研究了机械合金化过程对粉末的相组成、晶粒尺寸以及显微组织的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分别表征不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层的显微组织和相结构。采用Scherrer公式估算不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层中合金基体相的晶粒尺寸。结果表明,40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷粉末球磨40h后,基体的平均晶粒尺寸达到~50nm;复合结构涂层组织致密,硬质颗粒在合金基体中分布均匀。喷涂过程中,粉末相结构未发生变化,晶粒尺寸也未发生明显的长大。测试表明涂层的显微硬度约为1170HV0.3。     

超音速火焰喷涂CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层的组织与性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备了CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等研究了涂层的微观组织形貌、物相组成以及显微硬度。结果表明:涂层组织致密且分布均匀,孔隙率为0.44%;涂层主要由浅灰色钴基固溶体、深灰色铬基固溶体、白色球状富钽固溶体以及黑色Al_2O_3组成,其中Al_2O_3来自于喂料的原始组成和CoCrAlYTa合金中铝的氧化;涂层硬度为580630HV0.3,大约是Q235钢基体硬度(200HV0.3)的3倍,涂层具有良好的力学性能。     

Ti-Al球磨粉反应等离子喷涂涂层的组织与性能

为制备Ti-Al金属间化合物复合涂层并研究其性能,以机械球磨的Ti-Al混合粉在Q235钢表面进行反应等离子喷涂实验,分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜对涂层的成分、显微组织进行了分析,并测试了涂层的结合强度、显微硬度和耐腐蚀性能.结果表明:涂层由Al3Ti、TiN、Al2O3、少量TiAl与Ti3Al、以及残留的Al和Ti组成;球磨可促进喷涂时的反应,但喷涂时Al和Ti仍未完全反应,且在空气环境中喷涂容易氧化和氮化;涂层与基体之间是镶嵌式的机械结合,结合强度平均为30.24 MPa;涂层表面的显微硬度平均为206.1 HV,涂层的耐腐蚀性优于基体.总体上看,当球磨时间较长、电流较大、喷涂距离较大、气流量较小时,喷涂时的反应较充分,且涂层比较均匀、致密,其强度、硬度以及耐腐蚀性能较高.     

Mo-8wt%Cu高能球磨过程实验研究与数值模拟

对Mo-8wt%Cu复合粉末进行高能球磨,利用SEM、显微硬度仪对高能球磨后的层片状复合粉末进行了层片厚度和显微硬度的测定,并推导出层片厚度与球磨时间的理论模型,结果表明,随着球磨时间的延长,Mo-Cu复合粉末层片结构不断细化,片层厚度变小。硬度没有达到饱和值之前,粉末的硬度和球磨时间存在着线性关系,实测值小于计算值,而硬度值达到饱和值之后,实测值大于计算值。     

低压化学气相沉积MoSi2涂层微观结构及氧化性能

为了防止Mo合金的高温氧化,本研究采用低压化学气相沉积技术在Mo合金表面制备MoSi2抗氧化涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等分析手段,对涂层的微观结构进行了研究,测试了涂层的抗氧化和抗热震性.结果表明:MoSi2涂层结构致密,仅有少量微裂纹存在,表现出良好的抗热震和抗氧化性能;经20次1300℃-室温循环热震实验后,涂层未出现开裂与脱落现象;涂层试样在1300℃氧化气氛下氧化180 h,失重率小于0.83%,分析揭示了涂层试样氧化失重的主要原因为氧扩散通过涂层与Mo基体发生反应,生成极易挥发的MoO、MoO2、MoO3,氧在涂层中的扩散速率决定了涂层的失重速率.     

粉末粒度对喷涂二硅化钼涂层微观结构的影响

分别以2.5～15μm、15～30μm、30～54μm和54～74μm四种粒径的二硅化钼为热喷涂粉末,利用大气等离子喷涂技术制备了二硅化钼涂层,通过XRD和带能谱的SEM表征了涂层的微观组织结构。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中的Si含量出现了损失。随着喷涂粉末粒径的增大,MoSi2粒子在沉积过程中的氧化程度减弱,涂层中的Mo、Mo5Si3等富钼相和MoO3、MoO2等氧化产物的相对含量逐渐减少,而富硅相MoSi2逐渐增加。粉末粒度分别在30～54μm和54～74μm范围时,均可获得以MoSi2为主相的涂层。以粒径30～54μm的粉末制备的涂层组织较致密,内部出现了富钼相"网状"结构的组织。     

TC4钛合金表面激光熔覆NiCrCoAlY-Cr3C2复合涂层的摩擦和高温抗氧化性能

为了提高TC4 钛合金表面摩擦磨损和高温抗氧化性能,以 NiCrCoAlY+20%(质量分数)Cr3 C2 混合粉末作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在TC4 钛合金表面制备NiCrCoAlY-Cr3 C2 复合涂层,利用OM,SEM,XRD,EDS等分析涂层的显微组织和物相组成;采用 HXD-1 000TB 显微硬度计测量涂层显微硬度;采用 MMG-500 三体磨损试验机与 WS-G1 50 智能马弗炉对涂层和基体进行摩擦磨损及高温抗氧化实验.结果表明:利用激光熔覆技术在 TC4 钛合金表面可以制备形貌良好、无裂纹和气孔等缺陷的复合涂层.熔覆区显微组织结构致密,多为针状晶和树枝晶;结合区的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶组成,生成了多种可提高耐磨性和高温抗氧化性的碳化物、氧化物和金属间化合物.复合涂层的最高显微硬度为 1344HV,约为钛合金基体 350HV的 3.8 倍;复合涂层的摩擦因数为0.2～0.3,较钛合金基体的摩擦因数0.6～0.7 明显下降;相同条件下复合涂层的磨损失重为0.00060 g,是钛合金基体磨损失重 0.06508 g 的0.9%;恒温 850 ℃氧化 100 h后复合涂层氧化增重为 6.01 mg·cm－2 ,约为钛合金基体氧化增重 25.10 mg·cm－2的24%.激光熔覆技术有效改善了TC4 钛合金表面的摩擦磨损和高温抗氧化性能.     

用高能球磨法制备的细晶Al-50Si合金的组织与性能

用高能球磨工艺制备Al-50Si合金粉末,将粉末经冷压、烧结、热压等工艺制备出Al-50Si合金块体材料,对球磨粉末和块体样品进行了显微组织观察、EDS分析和XRD分析,测定了块体样品的密度、硬度和热扩散系数.结果表明:高能球磨后Al-50Si合金粉末的硅粒子明显细化,其尺寸分布为1-15μm;在烧结过程中块体样品的硅粒子长大,其尺寸增大到5-30μm;Al-50Si合金块体材料具有较高的密度和硬度,其室温热扩散系数为55mm2·s-1.     

等离子喷涂纳米Al2O3-13wt% TiO2涂层组织与性能的双态分布特性研究（英文）

采用由喷雾造粒制备的纳米团聚粉末并通过等离子喷涂制备出纳米Al2O3-13wt%TiO2涂层.研究分析了涂层的相组成、显微结构、硬度及断裂韧性,结果发现,该纳米涂层呈现出由两部分不同区域组成的双态分布结构:一部分为完全熔化后凝固形成的层状结构;另一部分则为部分熔化的粒状结构,其内保留来源于喷涂喂料的纳米或亚微米粒子.涂层中与未熔纳米α-Al2O3粒子含量成比例的部分熔化区百分数可以通过调整关键喷涂工艺参数(CPSP)来控制.纳米涂层所具有的这种混合结构特性,可以被其力学性能的双态分布特征所证实.Weibull统计分析表明,涂层的显微硬度和断裂韧性均呈现出双态分布,部分熔化区的显微硬度及其分散性均比完全熔化区低,而其断裂韧性及其分散性则均比完全熔化区高.     

悬浮液等离子喷涂制备的热障涂层微观结构和性能

以纳米8wt.%Y2O3-ZrO2(YSZ)粉末为原料制备悬浮液,并将悬浮液喂料进行等离子喷涂制备热障涂层.采用XRD,SEM分析涂层的相组成与显微组织.结果表明:涂层中的晶粒保持在纳米尺度,涂层的相结构稳定.涂层表面覆盖着致密的扁平粒子组织,扁平粒子的平均等效直径为1.7 um,厚度均处在纳米尺寸.涂层内部为非层状结构,分布有大量的孔隙.这些组织和结构使得涂层具有优良的抗热震性能.     

基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层组织结构及其抗氧化性能

采用核壳结构设计思想,成功将Al2O3包覆于CoNiCrAlY粉体表面制备核壳结构粉末,并通过正交实验设计优化核壳结构粉体的球磨制备工艺;探讨超音速火焰喷涂CoNiCrAlY-Al2O3涂层相结构与微观组织演变规律;对比研究CoNiCrAlY涂层和CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层800℃的氧化行为.结果表明:各球磨工艺参数对核壳结构粉末的平均包覆率影响程度从大到小依次为:球磨转速、球料比与球磨时间.制备CoNiCrAlY-Al2O3核壳结构粉末最佳的球磨参数为:球磨转速180 r/min,球料比10:1,球磨时间6 h.超音速火焰喷涂CoNiCrAlY涂层由γ-Co-Ni-Cr相组成.核壳结构粉末中高熔点Al2O3外壳显著抑制了CoNiCrAlY合金在喷涂过程中的氧化行为,导致CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层β-NiAl相含量明显增加,涂层孔隙率升高,未熔颗粒增多.由于CoNiCrAlY-Al2O3涂层中的β-NiAl以及Al2O3含量较高,涂层表面在高温氧化过程中形成了致密的富Al2O3的保护层,抑制了非保护性氧化物的生长,使该涂层具有更优异的抗高温氧化性能.     

AZ31镁合金的SiO2（Mg）涂层的组织及性能研究

采用机械合金化的方法在AZ31镁合金表面涂覆SiO₂（Mg）涂层。通过XRD、显微硬度计、扫描电镜等测试手段对表面涂层的微观形貌结构、涂层的显微硬度进行分析,利用电化学工作站对涂覆前后的AZ31镁合金的耐蚀性能进行检测。结果表明:SiO₂涂层被成功地涂覆到AZ31镁合金表面;同时,随着球磨时间的增加,涂层的显微硬度呈增加趋势,且随着球料比的增加,显微硬度亦增加,最高达到370.6HV,较基体提高了15.2%;涂层的厚度也呈现先增加后趋于稳定的趋势,但球磨时间过长,涂层内部出现裂纹;当球料比为15:1、球磨时间为15 h时,所制备涂层厚度为148μm,涂层致密且与基体结合较好;所对应的自腐蚀电流密度较基体降低了一个数量级,对应的腐蚀电压提高了6.5%,耐腐蚀性能得到明显改善。      

高能球磨法制备纳米镍体材料的研究

主要研究了以纯镍粉（99.99％）为原料，采用高能球磨法制备纳米镍体材料。球磨得到的试样的平均晶粒尺寸在20.8～26.5nm；不同球料比的试样的显微硬度均存在一个相同的规律，即随着球磨时间的延长，显微硬度呈现出周期性硬化、软化趋势，且随着球磨的继续进行将最终趋于一个稳定值状态；平均显微硬度与晶粒尺寸之间也符合正Hall-Petch关系。     

黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB_2-Ni涂层组织和性能的影响

以机械合金化工艺制备的TiB2-40Ni和TiB2-50Ni粉末为原料,利用超音速火焰喷涂沉积不同TiB2-Ni涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2-40Ni和TiB2-50Ni涂层致密,孔隙率分别为1.25%和0.12%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(643.5±56.8)HV0.3与(597.9±36.1)HV0.3;涂层均具有较好的抗热震性能,其中以TiB2-50Ni涂层最佳;经过120h熔融铝硅腐蚀后发现,两种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,TiB2-50Ni涂层试样具有最好的耐腐蚀性能。     

大气等离子喷涂制备莫来石涂层的性能

采用大气等离子喷涂制备莫来石涂层,对涂层进行了热震试验。以OLYCIA m3图像分析软件测定涂层孔隙率,以MH-5-VM型显微硬度仪测定涂层硬度,依照ASTMC633-79标准测定涂层结合强度,以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征涂层的相组成和微观形貌。结果表明,莫来石涂层主要由变形颗粒、未熔融粉末及少量孔隙组成,涂层中没有微观裂纹;涂层中含有莫来石晶体和部分非晶态玻璃相;热震过程中,涂层中的非晶转变为晶态莫来石,同时伴随应力释放,导致涂层出现微观裂纹。     

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。     

激光直接沉积制备Mo-Ni-ZrO_2高温耐磨复合合金梯度涂层

设计30wt%~70wt%不同Mo含量的Mo-Ni混合粉末,通过添加少量ZrO2形成梯度复合合金粉末,采用激光直接沉积技术在3Cr2W8V钢板上制备Mo-Ni-ZrO2高温耐磨复合合金梯度涂层。利用金相显微镜、显微硬度计、SEM、能谱仪及XRD等对制备梯度涂层的组织结构、裂纹与气孔消除、相组成及其硬度等进行了研究。结果表明:在Mo-Ni系复合合金梯度涂层中,由于Mo在激光作用下易氧化为MoO_3,MoO_3受热易挥发,在熔池中未能及时逸出,因此,涂层在50wt%Mo梯度层处开始出现裂纹和气孔,其显微硬度平均值为287.29;在Mo-Ni-ZrO2系梯度涂层中,添加ZrO2后,50wt%Mo梯度层处的裂纹和气孔明显减少,该涂层中主相为MoNi及强化相Mo1.24Ni0.76、Ni3Zr,还有少量MoO_3,其显微硬度平均值为477;ZrO2具有良好的消除Mo-Ni高温复合合金梯度涂层裂纹气孔缺陷与增强梯度涂层硬度的作用。     

纯Al纳米晶体材料的力学性能研究

以纯铝粉(99.7%)为原料,采用不同的球磨参数(球料比、球磨时间),利用高能球磨法在室温下制备了具有纳米晶粒的纯Al体材料.通过X射线衍射(XRD)及显微硬度等手段,对不同球磨工艺参数下制备的纯Al体材料的晶粒尺寸及力学性能进行了测试和分析,并对样品的晶粒尺寸与硬度之间的关系进行了深入的探讨.研究发现,所制备的纯Al纳米晶体材料的平均晶粒尺寸在47～66nm范围内;随着球磨时间的延长,样品的显微硬度呈现出先升高后降低再升高的趋势,并在球磨时间为5h时,球磨样品的硬度达到最高值;屈服强度与晶粒尺寸之间符合正的Hall-Petch关系.