等离子喷涂生物活性梯度涂层的残余应力与结合强度

本研究设计的生物活性梯度涂层材料,通过降低涂层与基体间的热膨胀系数差值,并对喷涂后的涂层材料进行适当热处理,有效地降低了涂层的残余应力,涂层结合强度可达38MPa左右．本实验采用X射线sin²Ψ法对涂层残余应力进行测试,探讨涂层残余应力与结合强度的相互影响关系．     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结合强度

讨论了影响和制约等离子喷涂羟基磷灰石涂层与钛合金基底之间结合强度的主要因素,总结了提高涂层结合强度的方法及相关研究的进展。     

涂层结构设计对等离子喷涂陶瓷层结合强度及莫应力的影响

用等离子在４５＃碳钢上喷涂了不同涂层设计的Ａｌ２Ｏ３以及Ａｌ２Ｏ３＋１３０ｍｇ·ｇ－１ＴｉＯ２陶瓷层．用Ｘ－射线衍射法和拉伸实验测量了涂层表面层中的残余应力及结合强度．增加粘结层和过渡层能大大地克服陶瓷涂层与基材机械的以及热的不匹配性，使涂层的应力和结合强度都得到明显改善．此外，ＳｉＯ２能改善ＺｒＯ２陶瓷层与基材以及陶瓷层内部的结合程度，使涂层内应力松弛并使其结合强度提高．然而ＳｉＯ２添加剂只有在高熔点陶瓷层中（如ＺｒＯ２），＂液相烧结＂作用才明显，而在熔点较低的陶瓷层中（如Ａｌ２Ｏ３），这种作用并不明显．在用等离子喷涂低熔点Ａｌ２Ｏ３陶瓷时，添加适量的低熔点ＴｉＯ２陶瓷是必要的．     

等离子喷涂工艺参数对FeCrBSi合金涂层结合强度的影响

采用等离子喷涂工艺在Q235钢基体上直接制备了FeCrBSi合金涂层,使用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层结合强度的影响,并对喷涂工艺参数进行了优化,同时在优化参数的基础上进一步研究了涂层厚度对结合强度的影响。结果表明：等离子喷涂制备FeCrBSi合金涂层的最佳工艺参数为喷涂电流900A,主气流量44．8L·min-1,辅气流量27．8L·min-1,喷涂距离110mm;采用最佳工艺制备的涂层与基体的结合强度为18．2MPa,内聚强度为33．5MPa;随着涂层厚度的增加,涂层与基体的结合强度明显下降,而涂层的内聚强度先上升后下降,较佳的涂层厚度为347．2μm。     

等离子喷涂氧化铝涂层界面状态和结合性能的研究

采用相同的等离子喷涂工艺参数对TC4钛合金、45钢、6061铝合金和纯铜等不同基材进行了等离子喷涂工艺试验.利用金相显微镜和扫描电镜观察了涂层组织的界面结合状态,测试了不同基材上涂层的结合强度,分析了基材性质不同对涂层残余应力、界面组织状态和结合强度性能的影响规律.结果表明:基材的热膨胀系数、导热系数、比热容等物性参数直接影响涂层的残余应力和界面结合状态,进而影响到涂层与基体的结合强度,针对不同的基材制定不同的喷涂工艺是改善涂层界面结合性能的重要途径.     

涂层结构设计对等离子喷涂陶瓷层结合强度及其应力的影响

用等离子在45#碳钢上喷涂了不同涂层设计的Al2O3以及Al2O3+130mg·g-1TiO2陶瓷层.用X-射线衍射法和拉伸实验测量了涂层表面层中的残余应力及结合强度.增加粘结层和过渡层能大大地克服陶瓷涂层与基材机械的以及热的不匹配性,使涂层的应力和结合强度都得到明显改善.此外,SiO2能改善ZrO2陶瓷层与基材以及陶瓷层内部的结合程度,使涂层内应力松弛并使其结合强度提高.然而SiO2添加剂只有在高熔点陶瓷层中(如ZrO2),"液相烧结"作用才明显,而在熔点较低的陶瓷层中(如Al2O3),这种作用并不明显.在用等离子喷涂低熔点Al2O3陶瓷时,添加适量的低熔点TiO2陶瓷是必要的.     

爆炸喷涂WC-Co涂层结合强度的测量方法及喷涂工艺研究

设计了一种新的测量方法用于测量爆炸喷涂涂层与基体的结合强度，从理论上分析了这种方法拉伸面的临界尺寸，实验结果表明，对国产喷枪尺寸设计为2mm左右是合适的，爆炸喷涂涂层与基体的结合离最高可达143MPa.为避免喷涂过程中金属Co的损失，获得较好的显微形,爆炸气体中C2H2需要过量，O2/C2H2(摩尔比）为1．5左右较合适。     

超声激励电压对等离子喷涂ZrO2热障涂层结合强度的影响

在等离子喷涂过程中实时导入超声激励,进行ZrO2热障涂层制备.喷涂过程中保证超声激励频率不变,改变超声激励电压,并与不加超声进行对比,研究了其对涂层结合强度的影响.结果表明,施加适当的超声激励电压对涂层结合强度的提高和稳定可起到促进的作用.     

等离子喷涂工艺稳定性对陶瓷涂层组织和性能的影响

采用正交试验设计方法研究了等离子喷涂主要工艺参数对Cr2O3涂层组织、抗拉结合强度和耐蚀性的影响,并用方差分析方法对试验结果进行分析。结果表明,影响涂层性能和性能稳定的最重要的工艺参数为电弧电流,其次为涂层厚度;涂层内孔隙率是影响涂层结合性和耐蚀性的主要原因;陶瓷涂层的腐蚀为陶瓷层内部的化学腐蚀。     

涂层基体条件对梯度涂层残余应力影响研究

采用有限元法，对结构一定的Al/Ni-ZrO2梯度涂层在基体条件改变时涂层的残余应力进行了分析，结果表明，基体材料的热膨胀系数对涂层的残余应力有显著的影响，对于基体为圆柱形的涂层，其基体与涂层界面的残余应力梯度，最大轴向拉应力均随热膨胀系数的增大而线性增大，表面纯陶瓷层与次层界面残余应力梯度则随之减小，增大基体的直径和厚度，可缓和涂层残余应力，并在基体直径为36mm,厚度为20mm时各残余应力基本稳定。     

喷涂距离和喷涂功率对羟基磷灰石涂层的影响

本文以Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金为基体材料,采用等离子喷涂方法,在不同喷涂距离和喷涂功率下制备羟基磷灰石（ＨＡ）涂层,研究喷涂距离和喷涂功率这两个重要的喷涂参数对涂层结构和组成的影响．使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了羟基磷灰石涂层的形貌．涂层的相组成由Ｘ射线衍射谱仪（ＸＲＤ）分析而得．并使用Ｘ射线荧光谱仪（ＸＲＦ）测定了涂层的Ｃａ／Ｐ摩尔比．研究结果表明,喷涂距离对羟基磷灰石涂层的形貌、相组成以及Ｃａ／Ｐ摩尔比有着明显的影响．随着喷涂距离的增大,羟基磷灰石粉末的熔化状态得到改善,涂层的显微结构较为致密．然而,喷涂距离的增大使得涂层的非晶化更加严重,涂层中非晶相含量增大．在实验范围内,喷涂功率对涂层结构和相组成的影响不明显．Ｃａ／Ｐ比测定显示,等离子喷涂羟基磷灰石涂层均为缺磷涂层,Ｃａ／Ｐ比随喷涂距离的增大而降低,随喷涂功率的增大而增大．     

喷涂功率对真空等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

本文采用真空等离子喷涂设备，在不偷呐涂功率下制备了羟基磷灰石涂层，研究了热喷涂功率对羟基磷灰石涂层材料学特征的影响。实验中，使用Ｘ射线衍射仪，测定了涂层的相组成。使用扫描电子电镜，观察了羟基磷灰石涂层的表面形貌。研究结果表明，热喷涂功率对羟基磷灰石涂层的结构有着重大的影响。一方面，随着热喷涂功率的提高，涂层的非晶化加剧，涂层中非晶态的羟基磷灰石含量不断增大。另一方面，随着热喷涂功率的提高，羟基磷灰     

喷涂功率对真空等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

本文采用真空等离子喷涂设备（VacuumPlasmaSprnySystem），在不偷呐涂功率下制备了羟基磷灰石涂层，研究了热喷涂功率对羟基磷灰石涂层材料学特征的影响．实验中，使用X射线衍射仪，测定了涂层的相组成．使用扫描电子电镜，观察了羟基磷灰石涂层的表面形貌．研究结果表明，热喷涂功率对羟基磷灰石涂层的结构有着重大的影响．一方面，随着热喷涂功率的提高，涂层的非晶化加剧，涂层中非晶态的羟基磷灰石含量不断增大．另一方面，随着热喷涂功率的提高，羟基磷灰石粉末的熔化状态变好，颗粒之间的结合能力加强；涂层的显微结构明显改善．     

等离子喷涂液相溶胶制备纳米ZrO2涂层的结构

采用等离子喷涂液相溶胶制备了氧化锆纳米结构涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜观察了溶胶干燥粉末和涂层的物相组成及显微结构。结果表明,溶胶自然干燥后为非晶态,通过加热可以得到晶体结构,等离子喷涂形成的涂层为单斜相与立方相的混合晶体结构。涂层由致密的熔化较好的颗粒和微裂纹组成。该方法能够得到晶粒很细的纳米结构涂层。     

Deformation Behavior of Nanostructured Ceramic Coatings Deposited by Thermal Plasma Spray

Al2O3-13 wt pet TiO2 coating deposited by direct current plasma spray consists of nanostructured region and micro-lamellae. Bend test shows that the ceramic coating can sustain some deformation without sudden failure. The deformation is achieved through the movement of nano-particles in the nanostructured region under tensile stress.     

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。     

超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000 和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌.结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落.     

等离子喷涂纳米氧化铝钛粉体粒子状态研究

用Spray watch 2i粒子状态在线监测仪器,研究了喷涂电压、主气压强及喷涂距离对粒子状态(温度和速度)的影响。在测量的范围内,提高喷涂电压,纳米陶瓷粒子温度和速度均有显著增大;提高主气压强,纳米陶瓷粒子温度下降,粒子速度增大;延长喷涂距离,纳米陶瓷粒子温度下降,粒子速度有所下降。     

等离子喷涂纳米结构与传统结构热障涂层的残余应力对比研究

热障涂层的残余应力是影响其服役寿研究不多.在45钢基体上,用超音速火焰喷涂NiCocrAlY打底层,再用大气等离子喷涂ZrO2-8%(质量分数)Y2O3(8YSZ)工作层,制备了纳米结构与传统结构2种类型的热障涂层(TBC).采用SEM、XRD对这2种涂层的粉末及涂层进行了组织结构分析,用纳米压痕仪测得了2种涂层的弹性模量.用X射线衍射应力测试仪测得了2种涂层的表层残余应力.结果表明:喷涂工艺参数相同条件下,对于打底层及工作层的厚度均相同的2种涂层,纳米结构热障涂层的表层残余应力比传统结构热障涂层约低24.7%;相同打底层的纳米结构热障涂层表层残余应力随着陶瓷层厚度增加而增加,陶瓷层厚度在240 um以下时,表层为残余压应力;厚度超过300 um时,表层为残余拉应力.最后提出了相应的物理力学模型.     

HEPJet等离子喷涂Al2O3性能试验研究

研究了新开发的高效能超音速等离子喷涂系统(HEPJet-High Efficiency Plasma Jet)的射流特性,及所制备的Al2O3陶瓷涂层的结合强度、显微硬度和孔隙率等性能以及显微结构,并与一种普通等离子喷涂系统进行了对比试验研究.结果表明,HEPJet系统制备Al2O3涂层的性能及显微结构明显优于普通等离子喷涂的Al2O3涂层.