梯度过渡复相陶瓷涂层的制备及其耐磨性能研究

采用幂函数分布形式设计梯度过渡涂层，以Ti-B4C—C团聚粉和Ni-A1自粘结复合粉的混合物为自蔓延反应火焰喷涂体系，在45号钢基体表面制备了Ti（Cx，Ny）TiB2和NimA1n梯度过渡的复相陶瓷涂层，研究了梯度过渡涂层的组织特点与耐磨性能。研究表明，当梯度指数为1，涂层按6层设计时，涂层为典型的多相非均质结构。Ti（Cx，Ny）-TiB2复相陶瓷与NimA1n金属间化合物实现了沿涂层厚度方向的梯度过渡连接。梯度过渡陶瓷涂层的耐磨性是普通45号钢耐磨性的14倍，涂层磨损失效过程受粘着磨损与磨粒磨损共同作用，失效过程中陶瓷相的剥落是涂层磨损的关键环节，涂层中的粘接相、氧化物相和孔隙对涂层磨损有重要影响。     

SHS火焰喷涂梯度过渡陶瓷涂层的显微组织及耐磨性分析

以Ti-B4C-C团聚粉和Ni-Al“自粘结”复合粉的混合物为自蔓延反应火焰喷涂体系,在45钢基体表面制备Ti(Cx,Ny)-TiB2和NimAln梯度过渡的复相陶瓷涂层,分析研究了梯度过渡涂层的显微组织结构与耐磨性。研究表明:Ti(Cx,Ny)-TiB2复相陶瓷与NimAln金属间化合物实现了沿涂层厚度方向的梯度过渡连接。梯度过渡陶瓷涂层的耐磨性是普通45钢耐磨性的14倍。     

高铬铸铁表面制备陶瓷涂层的研究

以Ti-B4C-蔗糖-Al和Ni-Al自粘结复合粉为喷涂体系,通过白蔓延反应火焰喷涂技术,采用梯度过渡涂层设计,在高铬铸铁泵叶表面制备了梯度过渡陶瓷涂层.主要研究了喷涂工艺、涂层性能以及喷涂前后基体组织及性能变化等问题.结果表明:利用自蔓延反应火喷涂技术在高铬铸铁表面制备梯度过渡陶瓷涂层是可行的:引入梯度过渡涂层设计后尽管使涂层的显微硬度有所下降,涂层孔隙率有一定增大,但可以明显改善陶瓷涂层与基体的结合,提高结合强度,同时不会造成基体材料和性能发生明显变化.     

Al2O3复相陶瓷涂层的SHS反应火焰喷涂过程

基于自蔓延高温台成技术(SHS)的反应火焰喷椽技术，用氧-乙炔火焰引燃Al-Cuo团聚粉，使之发生自蔓延反应．在钢基表面制备了Al2O3复相陶瓷涂层。通过水淬熄试验截取飞行粒子的中间状态，对经水拎后的粒子及喷涂涂层进行物相与组执分析，从而给出了SHS反应火焰喷涂Al2O3复相陶瓷椽层的基本过程．即各团聚颗粒构成独立的徽小反应单元，经历Al熔化和Cuo分解的反应孕育、Al与Cu2O的飞行反应燃饶、与基体碰撞并继续反应、结构转变与凝固4个阶段，最终形喊Al2O3复相陶瓷馀层。     

SHS反应火焰喷涂TiC-TiB_2梯度过渡陶瓷涂层摩擦磨损机理研究

以Ti-B4C-C为主反应体系,Ni-Al金属粉末为过渡材料,采用自蔓延高温合成反应火焰喷涂技术,在45钢基表面制备TiC-TiB2梯度过渡复相陶瓷涂层。对涂层进行摩擦磨损试验,利用扫描电镜观察陶瓷涂层的磨损表面形貌,并分析其摩擦机制得出:涂层的耐磨性呈梯度变化;在不同的摩擦层面存在着粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等多种不同的磨损机理。     

SHS反应火焰喷涂TiC-TiB2梯度过渡陶瓷涂层摩擦磨损机理研究

以Ti-B4C-C为主反应体系，Ni-Al金属粉末为过渡材料，采用自蔓延高温合成反应火焰喷涂技术．在45钢基表面制备TiC-TiB2梯度过渡复相陶瓷涂层。对涂层进行摩擦磨损试验，利用扫描电镜观察陶瓷涂层的磨损表面形貌，并分析其摩擦机制得出：涂层的耐磨性呈梯度变化；在不同的摩擦层面存在着粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等多种不同的磨损机理。     

反应火焰喷涂梯度陶瓷涂层的组织与性能

以Ti-B4C-C系团聚粉和Ni-Al"自粘结"复合粉作为喷涂体系,利用反应火焰喷涂技术在金属表面制备了Ti(C,N)-TiB2和NixAly梯度过渡复相涂层,分析了涂层的组织结构,研究了其孔隙率、显微硬度等性能.结果表明,梯度过渡涂层由Ti(C0.7,N0.3)、TiC、TiB2、TiN、Ni3Al、NiAl、Ti、TiO2等多相组成,涂层组织结构具有沿厚度方向的梯度过渡特征,沿远离基体方向,陶瓷相逐渐增多而金属相逐渐减少.引入梯度过渡设计的涂层与基体结合强度提高1倍,孔隙率下降,而涂层的显微硬度也具有沿厚度方向的梯度过渡特征.     

SHS反应喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的热力学分析与实验

基于SHS反应火焰喷涂技术,在钢基表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层.通过对SHS火焰喷涂陶瓷涂层反应体系的设计和其热力学计算,给出了SHS反应火焰喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的最佳配系.研究得出,当Ti,B4C和C组成的反应体系按1435摩尔比配制时,SHS反应易实现点火,反应绝热温度高,反应速度快,反应产物为TiC0.7N0 3与TiB2二相构成的共晶体,但其特有的共晶层状结构不明显,为交叉复相结构,陶瓷涂层较致密,机械性能较好,陶瓷与钢基体的结合强度可达27.5 MPa,显微硬度HV达15 270 MPa,耐磨性良好.     

火焰喷涂热障陶瓷梯度涂层的制备工艺及性能

在优化热障梯度涂层和过渡层的成分设计及氧乙炔火焰法制备工艺的基础上，获得了组织致密，有良好冶金结合的Al2O3／Fe热障梯度涂层。结果表明，涂层中的Al2O3分布基本均匀，且在整个涂层中，从钢基体到涂层表面的化学成分呈梯度分布，涂层与钢基体及各涂层之间存在明显的冶金结合；所获得的Al2O3热障梯度涂层与普通纯Al2O3热障涂层和带底层（Ni）和过渡层（Cu）的热障涂层相比，与基体间的结合力显著提高，弯曲强度、耐热冲击性能大为增强，涂层热障效果随涂层的数量和Al2O3含量的增加也获得明显提高。     

反应等离子喷涂TiN复相陶瓷涂层的研究

采用反应等离子喷涂技术制备了TiN复相涂层,并分析了复相涂层的组织及其性能.结果表明复相涂层主要由TiN相组成,并含有少量的钛的氧化物;复相涂层具有典型的层状组织结构,且层与层之间结合较好;复相涂层是由小于100 nm晶粒组成,属于纳米复合材料,因而复相涂层不仅具有高硬度,而且具有远优于Al2O3涂层的断裂韧性.与M2钢相比,复合涂层具有较高的耐磨性能.     

等离子复合渗镀陶瓷层腐蚀磨损性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并在此基础上用磁控溅射PVD沉积TiB2薄膜，对其耐蚀性、耐磨性进行了检测和分析。结果表明：由于等离子TiN复合渗镀层的均匀性、致密度高于PVD沉积TiB2薄膜，在1mol／LH2S04溶液中耐腐蚀性能是PVD沉积TiB2＋等离子TiN复合渗镀层11．7倍。TiB2／TiN复合渗镀层与碳钢基体直接PVD沉积TiB2相比硬度高达2600HV，膜层比较厚，表面光滑、平整薄膜覆盖，膜基结合力也很强，有很好的减磨耐膜性能。说明等离子渗金属技术制备的TiN渗镀复合层不仅具有优异的耐腐蚀性能同时对TiB2陶瓷有着强有力的支撑作用。     

钛合金表面自润滑陶瓷涂层的组织及耐磨性能研究

目的 研究不同成分体系自润滑陶瓷涂层的耐磨性能。方法 采用激光表面合金化技术,通过预置B4C和石墨混合合金化粉末的方式,在Ti-6Al-4V合金表面制备具有自润滑功能的TiB2-TiC陶瓷涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜+能谱仪、维氏硬度计、摩擦磨损试验机分别分析涂层物相、组织结构、微区成分、硬度以及摩擦学特性。结果 TiB2-TiC自润滑陶瓷涂层无裂纹、孔洞等凝固缺陷,并与基体形成典型的冶金结合。涂层由原位生成的TiB2和TiC以及残留的B4C和石墨等物相组成。涂层表层由粗大、相互联结的TiB2-TiC联生共晶组织组成;中部和下部则由板片状、四边形、针状的TiB2,弥散的TiB2-TiC联生共晶组织以及树枝状和颗粒状TiC等组成。由于多相陶瓷的协同作用,涂层的最高硬度可达2167HV,其平均硬度为基体的4.7~5.3倍。由于陶瓷较高的硬度和残留石墨良好的润滑性,涂层的摩擦系数和磨损率分别仅为基体的2/5~1/2和1/20.1~1/25.7。原始合金粉末B4C∶C=2∶1（摩尔比）的涂层（2-1涂层）具有最低的体积磨损率。结论 TiB2-TiC自润滑陶瓷涂层具有良好的减摩和耐磨性能。由于高的硬度和良好的减摩性,2-1涂层具有最好的抗磨损性能。     

热化学反应法制备Al_2O_3基陶瓷涂层及耐磨性能研究

采用热化学反应法在Q235钢表面制备A_2O_3基陶瓷涂层,对涂层的形貌、涂层与基体的结合力、涂层的耐磨性进行了研究.结果表明,陶瓷涂层在600℃固化时有新相产生,增强了涂层与基体的结合强度;陶瓷涂层比较均匀且致密,涂层与基体之间已无明显界限;A_2O_3基陶瓷涂层提高了Q235钢的耐磨性.     

梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石膜的耐磨性影响

目的分析不同类型的梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石涂层耐磨性能的影响,制备出能有效改善硬质合金减摩抗磨性能的类金刚石涂层。方法采用真空阴极电弧离子镀和等离子体增强化学沉积技术,在硬质合金基底上制备了Ti/TiC/DLC、Ti/TiN/DLC、Ti/TiN/TiNC/DLC和Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC四种类型的Ti多元梯度过渡类金刚石涂层。通过GNEHM-150型洛氏硬度计和电子显微镜、MFT-4000多功能材料表面性能试验仪、纳米硬度测试仪,分别评价不同类型多元梯度过渡层对硬质合金类金刚石涂层的膜基结合强度、摩擦磨损性能及纳米硬度。结果 Ti/TiC/DLC、Ti/TiN/DLC、Ti/TiN/TiNC/DLC和Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC四种类型涂层的膜基结合强度等级分别为HF3-HF4、HF5-HF6、HF1-HF2、HF1,对两种膜基结合强度较好的涂层(Ti/TiN/TiNC/DLC、Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC)进行摩擦磨损检测,其摩擦系数分别为0.2、0.1,且经过60 min对摩,Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC涂层仍未出现明显剥落。结论梯度过渡层的类型对薄膜的膜基结合强度、摩擦性能有较明显的影响,Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC结构的涂层膜基结合强度最好,具有最低的摩擦系数,表现出了优异的减摩抗磨性能,可有效改善硬质合金表面的耐磨性能。     

氟化聚氨酯涂层的制备及耐气蚀磨损性能研究

目的提高聚氨酯涂层材料的耐磨性和疏水性。方法以全氟辛基乙基醇(TEOH-8)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料,制备疏水性氟化聚氨酯(FPU)涂层,并使用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、耐冲蚀磨损试验、扫描电镜观察(SEM)等,分别对涂层内部官能团以及氟化聚氨酯的软、硬段玻璃化转变温度进行分析,并表征了涂层的耐气蚀磨损性能和表面微观结构。结果 ATR-FTIR显示FPU试样不含亲水性—CH_2OH基团,DSC表明FPU弹性涂层在遭受冲蚀时,硬段相T_(g(HS))值随着外力的增加而降低,使得硬段相的结晶度提高,涂层表面硬段相的抗张强度增强,涂层的抗磨性能提升。耐气蚀磨损试验表明,FPU涂层的实际空蚀量C为0.9313×10~(-3) kg,小于根据运行时间计算的空蚀保证量C_n,达到了空蚀保证量的标准,抗磨能力相对合金提高了44.68%。由扫描电镜和能谱分析可知,磨损后的表面出现了划痕,但近表面键能较高的C—F链具有高强度和耐水性,阻止了磨损向涂层深处扩展。结论疏水性FPU具有较好的耐水性和耐磨性,可用于水下零部件的防护。     

表面梯度复合材料制备及在耐磨件上的应用

通过热喷涂、激光重熔、堆焊、铸渗等方法在材料表面制备表面梯度复合层,以此来改善材料的性能,已成为提高材料使用性能和使用寿命的重要手段。以抗磨领域的耐磨件为应用背景,简要介绍了表面梯度复合材料的制备技术,以及在实际工况中的应用效果,为耐磨材料的制备、选择和开发提供参考。     

纯铜表面热化学反应陶瓷涂层耐磨性研究

在工业纯铜表面分别用料浆法和热化学反应法制备陶瓷涂层,陶瓷涂层骨料为Al_2O_3、TiO_2和ZnO,粘接剂为钠水玻璃.研究了该涂层与基体的结合强度、涂层的抗热震性能、耐磨性,用SEM观察了涂层表面和截面的形貌.用X射线衍射法分析了涂层的相组成.结果表明,热化学反应法制备的陶瓷涂层热同化后,涂层内有NiAl_2O_4、Al_2SiO_5,新相.且这新相增加了涂层与基体的结合强度.热化学反应法制备的陶瓷涂层磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别是基体的11.26倍和7.97倍.     

激光裂解Ti-Si有机膜制备陶瓷涂层的组织与耐磨性

复合陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能,因其性能优异、成本较低而在汽车、轮船、电子、建筑等方面得到广泛应用。 为得到具有良好减摩耐磨性能的陶瓷涂层,试验采用钛酸四丁脂和硅烷偶联剂(KH560)制备 Ti-Si 有机膜先驱体,以激光为热源,采用先驱体转换法(PDC 法)制备了复合陶瓷涂层。 研究发现,陶瓷涂层中有机官能团随着激光功率增大不断减少,200 W 与 400 W 激光条件下制备的 Ti-Si 陶瓷涂层化学键类型主要为 Si-O-Si、Ti-O、Si-C 等,先驱体无机化程度显著提高,而在 600 W 和 800 W 激光条件下制备的陶瓷涂层无机化程度更高,无机化程度较低时涂层摩擦因数较小,无机化程度较高时涂层耐磨性较好。 试验表明,按 KH560 和钛酸四丁酯质量比为 1 ∶1. 8,固化温度 80 ℃固化时间 30 min,采用氩气作为保护气体,激光功率为 600 W,激光波长为 980 nm,扫描速率为 14 mm/ s,搭接率为 3%,“1”字形连续激光扫描一次,所制备的陶瓷涂层耐磨性较好,3 N 压力时其磨损主要为磨粒磨损,相对于 45 钢基体减摩 80%以上。