大气等离子喷涂工艺参数对Cr2O3涂层磨损性能的影响

通过正交试验分析了大气等离子喷涂中经常需要调整的工艺参数,即电弧电流、氩气流量、氢气流量和喷涂距离对Cr2O3涂层磨损性能的影响,并进行了磨痕的显微形貌观察和能谱分析.结果表明:影响涂层磨损性能由大到小的参数顺序依次为喷涂距离L、氢气流量GH2、电弧电流Ⅰ、氩气流量Gar;随Ⅰ、Gar、L的增大,涂层磨损量先减小后增加;随H2的增大,涂层磨损量减小;最佳工艺参数为电弧电流650 A,氩气流量40 L·min-1,氢气流量10 L·min-1,喷涂距离100mm;Cr2O3涂层的磨损机理为微观断裂剥落和粘着磨损共同作用.     

等离子喷涂Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层的摩擦学性能

等离子喷涂工艺作为一种表面强化方法,已广泛应用于耐磨、减摩、耐蚀和耐高温等功能涂层的制备.采用等离子喷涂技术,在Q235钢表面制备Cr3C2和Cr3C2/MoS2复合自润滑涂层.对涂层的耐磨特性进行摩擦磨损实验研究,测定显微硬度,并分析涂层的微观结构和物相组成.结果表明,Cr3C2及Cr3C2/MoS2复合涂层的表面硬度平均提高近9倍;在室温干摩擦条件下,Cr3C2型喷涂层的抗磨性能比Q235基体有大幅度提高,加入一定量的MoS2即可维持Cr3C2型涂层的高硬度和抗磨损性能,又可有效降低摩擦因数.     

低成本氧——燃气火焰喷涂系统在Cr2O3涂层的应用

采用新开发的便携式DZ90000型超音速氧燃气火焰喷涂系统，获得了不同粒度范围Cr2O3粉末的理想喷涂涂层。通过对涂层微观组织及性能指标检测，证明该系统喷涂不同粒度Cr2O3粉末，其涂层均无明显层状结构；粗粒度粉末涂层的孔隙率大于细粒度粉末涂层；粗粒度粉末涂层的显微硬度更高一些；粉末粒度大小对涂层的相结构影响不大。     

不锈钢表面等离子喷涂热障涂层高温氧化性能的研究

利用等离子喷涂技术在不锈钢表面喷涂，由底层（NiCrAl）和面层（ZrO2＋Y2O3）组成的梯度涂层。用SEM和XRD方法表征了梯度涂层的显微组织和相结构。对喷涂后试样在800℃进行了高温氧化试验，给出了氧化动力学曲线。结果表明不锈钢表面等离子喷涂NiCrAl＋（ZrO2＋Y2O3）梯度涂层的厚度约为530μm。不锈钢表面喷涂梯度涂层后，提高了高温抗氧化的性能，降低了氧化速率，喷涂后的氧化膜致密，对继续氧化有阻碍作用。     

铝基体喷涂Al2O3-TiO2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在ZL104铝合金基体上喷涂了Al2O3-TiO2／NiCoCrAlY系梯度涂层和Al2O3-TiO2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温←→400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明：Al2O3-45%TiO2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。     

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。     

镍含量对等离子喷涂Ni-Cr2O3复合涂层耐蚀性能的影响

将质量分数为5%,10%,15%,20%的镍粉加到纯Cr2O3陶瓷粉中,采用等离子喷涂技术在20钢表面制备了Ni-Cr2O3复合涂层;通过X射线衍射、显微组织分析、电化学试验、盐雾试验等方法研究了镍含量对复合涂层相组成、组织形貌以及耐蚀性能的影响。结果表明:复合涂层为层状结构;随着镍含量的增多,涂层物相未发生改变,复合涂层的耐蚀性先升后降,且镍质量分数为15%的复合涂层耐蚀性能最好。     

CeO2和Y2O3对Ti-Al/WC金属陶瓷复合涂层摩擦学性能的影响

为了改善等离子喷涂涂层表面组织结构性能差和耐磨性能低的问题,以相同质量分数的CeO_2、Y_2O_3作为涂层的添加剂,采用等离子喷涂的方式制备出不同类型的稀土涂层。利用附带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及摩擦磨损试验机对各涂层表面形貌和组织特征以及耐磨性能进行对比和分析。结果表明:当加入稀土后,特别是同时加入CeO_2和Y_2O_3时,等离子喷涂涂层的材料堆积、孔隙等基本消失,涂层内的残余应力下降38%,且摩擦性能和耐磨性能得到明显的提高;单独加入CeO_2和Y_2O_3后涂层的磨损由严重的黏着磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损,同时加入CeO_2和Y_2O_3后涂层仅发生磨粒磨损。     

热处理对等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层结合强度的影响

在Q235钢基体上等离子喷涂NiCrAl粘结层和Al2O3-13%TiO2工作层,并在300～900℃对涂层进行大气、真空及氩气环境下的热处理,借助OM、SEM、XRD以及电子万能试验机等研究了加热温度、保温时间以及热处理气氛对涂层显微结构和结合强度的影响。结果表明:气氛对涂层结合强度的影响较小,保温时间的影响较大,加热温度的影响最显著;适当的热处理可以减小微裂纹尺寸,提高涂层的结合强度;经500℃保温6 h真空热处理的涂层与原始涂层相比,可以使其结合强度提高62.5%,达到31.2 MPa。     

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。     

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.     

高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的摩擦学特性

运用高速火焰喷涂方法，选用自主研发的Fe-Al／CrsC2喷涂材料，在20钢基体上制备了复合涂层。利用XRD分析了涂层的相组成，利用SEM分析了涂层表面以及磨损表面形貌，对涂层进行了EDAX分析，并对涂层的摩擦学特性进行了研究。结果表明：高速火焰喷涂Fe-Al／Cr3C2复合涂层中主要相包括Fe3Al、Cr3C2和α-Fe相，涂层的磨损率随温度的升高而下降，具有很好的抗高温磨损性能。     

TiAl合金表面等离子喷涂双层涂层组织与性能的研究

用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面喷涂得到由CoNiCrAlY粘结层和ZrO2 Y2O2陶瓷外层组成的双层结构的热障涂层,进行了高温氧化试验并用SEM和光学显微镜观察分析了涂层的组织及形貌。结果表明：粘结层厚度为60μm,陶瓷外层厚度为250μm。喷涂后试样高温抗氧化能力提高。     

等离子喷涂纳米ZrO_2功能梯度热障涂层的孔隙结构

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米ZrO2功能梯度热障涂层,采用定量金相分析技术分别研究了表面陶瓷层、中间层及界面处的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状.结果表明:各区域的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形状系数服从各自相似的概率分布;界面处孔隙率最高为6.87%,表面陶瓷层和中间层孔隙率略低;涂层中尺寸在1μm以下的孔隙数量最多,约占65%;孔隙大多呈等轴状,所占比例在70%～73%之间.     

Ni-P-Al2O3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析

为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理,对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律,揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用,在涂层表面形成划痕沟槽,引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹,然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹;第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的,因此,表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力,最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。     

等离子熔覆Cr7C3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

采用等离子熔覆技术，在调质C3钢表面制得以原位生成初生相Cr，C3为增强相的金属陶瓷复合材料涂层；利用SEM、XRD和EDS等分析了涂层的显微组织和相组成；测试了在室温干滑动磨擦及高温滑动磨擦条件下涂层的耐磨性，并讨论了其磨损机理。结果表明：涂层的相组成是Cr7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量Cr，C3构成的共晶；涂层在室温和高温干滑动磨擦条件下均具有优良的耐磨性能。