等离子喷涂沉积率对梯度涂层结合强度影响研究

研究了等离子喷涂粉末沉积率对功能梯度涂层的结合强度影响,结果表明,在设计比例下,由于ZrO2的沉积率低,使涂层表面纯陶瓷层与次表层的成分梯度增大,应力梯度增加,导致界面结合变弱,涂层结合强度降低,通过增加次表层ZrO2含量,可较大幅度增加涂层的结合强度。     

等离子喷涂热障涂层残余应力的实验与模拟研究

分别采用真空和大气等离子体喷涂工艺在GH3128镍基高温合金基材表面制备CoNiCrAlY结合层和氧化钇部分稳定的氧化锆陶瓷层组成热障涂层。采用有限元模拟计算了涂层的残余应力, 研究了基材预热对打底层与陶瓷层界面应力分布的影响规律。结果表明, 预热基材可以显著地降低陶瓷顶层内部产生的残余拉应力。采用钻孔法测量了涂层中的残余应力并与模拟结果作定量比较, 结果表明: 有限元模拟计算结果与实验测量结果能较好吻合。     

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。     

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.     

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.     

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...     

生物活性梯度涂层的显微结构与附着强度

采用ＳＥＭ、ＥＤＳ和ＸＲＤ等测试手段研究不同组分羟基磷灰石基生物活性梯度涂层的显微结构和残余应力,探讨涂层材料的组成－显微结构－附着强相关规律。     

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。     

基于Nastran等离子喷涂厚壁零件涂层中残余应力分析

基于有限元数值分析对等离子喷涂不同的基体上的喷涂陶瓷涂层和金属涂层中残余应力进行了分析,结果表明:涂层与基体体系的最大应力分布在接触界面附近,由中心线向外依次递增,在边缘处达到最大值。在体系中心区域正应力沿厚度方向逐渐减小,而在涂层中应力分布则趋于线性;建立了涂层中各残余应力分量的准数方程式,准数方程式与数值计算结果显示了较好的吻合,而且对于不同基体-涂层体系均是适用的。无因次最大径向应变、无因次剪应力侵入深度和无因次最大径向应力的大小均取决于涂层厚度与弹性模量的积和基体半径与基体弹性模量积之间比值,而影响无因次径向最大剪应力的大小的根本因素为涂层厚度与光斑半径的比值。     

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。     

Ti-Al-N系功能梯度薄膜结合力的实验研究

用划痕法测试了不同成分的Ti-Al-N系功能梯度薄膜及其均质薄膜的膜基结合力。结果表明,Ti-Al-N系功能梯度薄膜的膜基结合力高于均质膜,且随着氮分压变化间隔的zk加,结合力逐渐zk大。基于膜基匹配及残余应力与结合力的关系,合理地解释了成分梯度对Ti-AI-N系功能梯度薄膜结合力的影响。     

钛合金表面生物活性涂层的发展历程及趋势研究

钛及钛合金表面经常被涂覆上羟磷灰石使其获得良好的生物学性能.指出了对钛及钛合金表面制备羟基磷灰石涂层的研究依次经历了单一羟基磷灰石涂层、复合涂层、纳米涂层、梯度涂层几个阶段,分别分析了不同的涂层所面临的问题,提出了纳米梯度涂层是将来钛和钛合金表面涂层发展的新方向.     

铜基体上制备ZrO2-NiCrAlY梯度喷涂层的组织及其性能

功能梯度涂层能提高涂层与基体问的结合力、耐磨性,以往对铜基体上喷涂功能梯度涂层的研究较少.用等离子喷涂法,在铜基体上制备了zrO2-NiCrAlY梯度涂层.利用扫描电镜对涂层的组织形貌、成分进行了分析,对涂层的结合强度和抗热震性能进行了试验研究,并对试样进行了高温扩散处理.结果表明,梯度涂层设计合理,实现了成分和组织的连续梯度变化;与双层涂层相比,梯度涂层的结合强度和抗热震性有显著提高,涂层的结合以机械结合为主,梯度涂层内部是基体-涂层体系中最薄弱的环节;600℃热处理后,基体与涂层之间出现了扩散层.     

TiO2纳米管表面蛋白质-羟基磷灰石复合涂层及其结合强度

采用阳极氧化法在钛表面制备不同管径的TiO2纳米管,450℃热处理后经牛血清白蛋白(BSA)与钙磷的共沉积得到载有BSA的羟基磷灰石(HA)涂层.经检测发现,170nm管径的TiO2表面比100和50nm管径的表面具备更好的矿化能力,HA的形成能力随管径的增大而提高.大管径表面得到的涂层结合强度高于小管径的,可达16.95MPa.经过真空预矿化的试样,涂层结合强度明显高于未经过预矿化的试样,且HA涂层生长速率加快.BSA与磷酸钙在真空预矿化后共沉积到氧化钛纳米管表面,短时期内形成BSA-HA涂层,是在钛基生物材料表面制备生物活性涂层的有效方法.     

Q235钢基体LZAS微晶玻璃/Y-TZP梯度涂层接触应力的数值模拟

运用有限元软件对Hertz接触状态下Q235钢基体LZAS微晶玻璃/Y-TZP梯度涂层的接触应力进行了分析。讨论了梯度层厚度、梯度层层数和物性参数渐变方式(3Y-TZP体积组分差)对涂层接触应力分布情况的影响。结果表明:涂层的径向接触应力和Mises应力的最大值位于接触中心处,最大剪切应力则位于涂层表层下方靠近接触中心处;涂层表面径向应力、整体最大Mises应力和涂层/基体界面剪应力与涂层的层数、厚度以及3Y-TZP体积组分差均有密切关系。     

Ti-6Al-4V合金基体等离子喷涂生物活性羟基磷灰涂层的研究进展

系统阐述了在钛合金(Ti-6Al-4V)表面等离子喷涂羟基磷灰石(HA)涂层的研究进展.描述了等离子喷涂制备HA涂层的工艺过程、微观形貌和化学组成.综述几种综合性能较高的复合型涂层:HA/BG(生物活性玻璃)复合涂层,HA/ZrO2复合增强型涂层,HA/Ti涂层,HA/Ti-6Al-4V梯度涂层;并对HA涂层发展趋势进行了展望.     

低强匹配对接接头焊接残余应力的数值模拟分析

本文采用数值模拟方法,分析了低强匹配对接接头2种拘束条件、5种屈服强度匹配系数的焊接残余应力。结果表明,低强匹配接头焊根处的三向残余拉应力较小,对静载强度影响不大;焊趾处的三向残余拉应力较大,对疲劳强度和冷裂倾向有不利影响。自由状态的纵向残余应力和两端约束状态的横向残余应力,焊缝金属屈服强度每降低25MPa,其残余应力减少约11MPa。