热喷涂用丝材及其喷涂工艺的研究进展

热喷涂技术是通过喷涂粉末或丝材状态的原材料在基体表面得到具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能的涂层，从而达到对基体的保护作用。热喷涂粉末材料范围广泛，包括金属、非金属和陶瓷等，但是其生产成本高，利用率低，而且涂层沉积速率慢，喷涂设备复杂。相比之下，丝材展现出了很大的优势，一方面丝材生产成本低，材料利用率高，涂层沉积速率快；另一方面，粉芯丝材的出现解决了陶瓷材料难以制成丝状以及实心丝材成分难以调控的问题，极大地促进了丝材喷涂工艺的发展。目前，丝材喷涂工艺主要有电弧喷涂、丝材火焰喷涂以及等离子转移弧喷涂，其中电弧喷涂和火焰喷涂工艺成熟，在喷涂粉芯丝材和实心丝材方面得到了广泛的应用，但是制备的涂层氧化严重，孔隙率高；等离子转移弧喷涂作为新的丝材喷涂工艺，制备的涂层氧化程度小，孔隙率低，涂层质量好。通过研究喷涂过程中丝材熔融机理和熔滴特性来改进喷涂工艺和设计新型喷涂技术成为提高涂层质量两种主要途径。本文综述了近年来热喷涂所用丝材的研究进展，以及涂层的耐腐蚀、耐高温和耐磨损性能；介绍了丝材火焰喷涂、电弧喷涂和等离子转移弧喷涂的优缺点；对喷涂过程中实心丝材和粉芯丝材的熔化和雾化行为以及粒子的形成进行了...     

热喷涂亚稳态复合涂层研究进展

热喷涂亚稳态复合涂层能克服许多亚稳材料不易直接成形的不足,有效发挥非晶、纳米晶和准晶材料的特殊功效.等离子喷涂和高速火焰喷涂亚稳态铁基、镍基、陶瓷粉末制备的涂层质量优异,在热障、耐磨、防腐等领域应用前景广阔,但尚需拓展涂层功能,降低成本.电弧喷涂粉芯丝材制备亚稳态涂层具有成本低、效率高、成分易调节等优势,在大规模高效制备耐磨、防腐、防高温腐蚀与冲蚀涂层方面优势明显,但尚需提高涂层稳定性,开发更多涂层材料体系.目前,我国需要从自动化热喷涂设备开发和新型亚稳态材料体系研究两方面展开深入研究,提高亚稳态喷涂层的组织结构稳定性和性能质量可靠性,使该技术走出实验室面向工业应用,更好地为国家循环经济建设服务.     

一种新型的热喷涂材料

热喷涂技术已经成为现代工业中不可或缺的一种重要技术,自热喷涂技术出现以来,人们就在不断寻找各种热喷涂材料,目前大部分金属和陶瓷都可采用热喷涂技术。高熵合金是近年来发展起来的一类新型合金,由于高混合熵效应导致这类合金具有许多优异的性能,适用于装备和零件的表面防护。利用热喷涂技术在装备和零件表面制备高熵合金涂层,可以充分发挥高熵合金的耐磨、防腐等性能,有效提高装备使用寿命。简要阐述了高熵合金的定义、组织结构和性能特点,展望了热喷涂高熵合金涂层的应用前景,并分析了高速电弧喷涂FeCrNiCoCu(B)高熵合金涂层的微观组织和常规力学性能。     

镍包覆型复合粉末的制备及其在热喷涂领域的应用

热喷涂是一种重要的表面工程技术,粉末是热喷涂材料中的重要组成部分,镍包覆型复合粉末在热喷涂领域应用十分广泛。本文综述了镍包覆型复合粉末的制备方法,主要有水热氢还原法、化学镀法、羰基镍分解法和电镀法;介绍了国内外常见镍包覆型复合粉末在热喷涂领域中的应用情况,包括作为底层、封严涂层、耐磨涂层和自润滑涂层材料。     

热喷涂Zn-Al合金防腐涂层技术的研究进展

热喷涂Zn-Al合金涂层技术是一项新发展起来的防腐技术.介绍了近年来分别利用火焰喷涂技术和电弧喷涂技术制备Zn-Al合金涂层及其喷涂材料的研究应用现状,分析了涂层的形成及其耐蚀机理,并展望了热喷涂Zn-Al合金涂层技术的发展趋势.     

一种新型的热喷涂材料

热喷涂技术已经成为现代工业中不可或缺的一种重要技术，自热喷涂技术出现以来，人们就在不断寻找各种热喷涂材料，目前大部分金属和陶瓷都可采用热喷涂技术。高熵合金是近年来发展起来的一类新型合金，由于高混合熵效应导致这类合金具有许多优异的性能，适用于装备和零件的表面防护。利用热喷涂技术在装备和零件表面制备高熵合金涂层，可以充分发...     

新型热喷涂及其复合技术的进展

热喷涂由于可以在基体上快速获得性能优良的涂层而受到人们广泛关注.针对研究热点冷喷涂技术、低压等离子喷涂薄涂层、液体热喷涂技术的研究及其应用做了详细介绍,同时也介绍了热喷涂与激光复合技术的一些研究进展.此外,对近年来热喷涂领域中的新型喷涂设备的发展和前沿进行了文献综述,以期推动国内热喷涂技术的研究开发与应用.     

热喷涂技术制造特种功能涂层

采用热喷涂技术进行涂层材料、涂层结构的复合设计，将结构与性能完全不同的材料有机地组合在一起，可研制出性能优越且多种功能并存的新型涂层。如：水润济状态下的运动摩擦副表面抗蚀、耐磨、减摩陶瓷涂层；新一代纳米氧化皓高温热障涂层；抗高温隔热烧蚀梯度复合结构涂层；高温管道表面阻尼减振降噪、隔热复合涂层以及高温热辐射涂层等。研究表明：表面工程技术对传统材料进行表面改性并能赋予其新的特种功能是完全可行的。     

美国热喷涂工业的现状与未来

热喷涂时,由金属、合金、陶瓷、金属陶瓷或碳化物等高性能材料构成的涂层被涂覆在相对容易加工和更廉价的基体材料上。 热喷涂工艺和涂层的配合可以满足耐热、耐磨、耐侵蚀和(或)耐腐蚀以及其他独特表面性能的要求。涂层几乎不提高被喷涂工件的强度。热喷涂也被广泛应用于因磨损或     

热喷涂生物陶瓷涂层的研究进展

采用热喷涂技术在金属(合金)基材表面制备的生物陶瓷涂层, 兼具金属材料较高力学强度和陶瓷材料优良生物学性能, 作为骨植入材料的研究和应用备受关注。本文介绍骨植入涂层材料的研究概况, 重点阐述热喷涂羟基磷灰石(HA)涂层的研究现状, 并概述新型生物活性硅酸钙陶瓷涂层的研究进展。     

TiAl合金表面涂层技术研究现状

TiAl合金由于其密度低,比强度和比刚度高,是航空航天工业理想的新型高温结构材料.室温塑性差的问题已通过添加合金元素和显微组织调控等手段基本得到解决,进一步提高其高温抗氧化和耐磨性能已成为需要重点研究的问题.表面涂层技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,为此,综述了国内外TiAl合金表面涂层技术的研究现状,重点介绍了激光技术和热喷涂技术及其应用,并展望了TiAl合金表面涂层技术的发展趋势.     

面向高端装备关键构件的纳米热喷涂涂层

"中国热处理与表层改性技术路线图"指出[1]:"热处理与表层改性技术作为先进材料和高端装备制造的核心技术、关键技术、共性技术和基础技术,是国家核心竞争力,在中国走向材料强国和机械制造强国的进程中有着举足轻重的作用"。热喷涂技术作为先进的表面层改性技术可以大量应用于高端装备关键构件上。纳米热喷涂涂层技术是纳米材料和热喷涂技术的结合和综合应用,长期以来都作为一个特殊的应用领域受到西方发达国家军方和工业界的高度重视,这是因为飞机、舰船等各种高端装备都面临着极端的服役条件。列举了热喷涂的纳米结构耐磨抗蚀陶瓷涂层、纳米结构双陶瓷热障涂层、纳米改性MCrAlY合金涂层和替代镀硬铬的纳米改性金属陶瓷涂层的研究进展,说明纳米结构和纳米改性热喷涂涂层在高端装备关键构件上有着非常广阔的应用前景。强国强军,就应刻不容缓地发展纳米热喷涂技术。     

金属喷涂长效复合防护涂层在海洋大气环境中的应用

通过对钢铁基底热喷涂锌、铝及锌铝合金复合有机涂层封闭防护体系在厦门海域进行的实海试验腐蚀状况分析 ,发现Zn Al合金涂层在海洋环境条件下的耐蚀性优于Al涂层及Zn涂层 ,在此基础上 ,提出了某大型工程项目适用的热喷涂长效复合防护涂层方案。     

热喷涂工艺的现状和发展趋向

热喷涂工艺近年来出现奇迹般的发展,喷涂方法日趋通用化和高产额化,喷涂设备日趋精良、高级,喷涂材料的质量和检控手段大为改善,致使热喷涂工艺的应用范围已扩大到包括航空燃气涡轮发动机在内的33个工业部门,在欧美等发达国家的国民经济和军事装备中发挥了日益重大的作用。为推动热喷涂工艺在我国的发展,本文以高速火焰喷涂、等离子喷涂工艺为重点系统地介绍了各种热喷涂方法的进展,以psz锆基陶瓷为重点分别介绍了金属与合金及陶瓷等喷涂材料及其发展,简述了热喷涂涂层应用的进展和市场概况及发展趋向。     

高性能抗磨损涂层的进展

介绍了热喷涂抗磨损涂层、热喷涂粉末、热喷涂装备及工艺过程控制、模拟、监测和诊断的新进展,分析了热喷涂涂层的选择方法和应用领域。详细介绍了新型G-G等离子喷涂技术及几种G-G抗磨损保护涂层在航空航天和其它工业中的应用。     

退火处理对含纳米陶瓷粉电弧喷涂层组织结构与高温冲蚀性能的影响

开发含纳米组分的粉芯丝材,采用超音速电弧喷涂技术获得复合涂层,对涂层进行退火处理,结合金相、硬度、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析方法对喷涂层的组织结构和高温冲蚀性能进行表征.结果表明:喷涂过程中粉芯丝材的表皮材料和芯粉材料能相互熔解和融合形成较均匀的固溶体;涂层中硬度分布较均匀;退火处理使涂层缺陷减少,应力消除,亚稳相分解,同时结晶度提高,从而显著提高涂层硬度;退火处理后涂层耐高温冲蚀性显著提高.     

热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的发展状况

介绍了热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的研究与发展状况,分析了各种热喷涂方法制备功能梯度涂层的技术与工艺特点,指出了各自的优势与不足;同时还介绍了20世纪90年代末发展起来的自蔓延高温合成技术与热喷涂技术相融合而形成的反应热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的最新研究动态,并展望了热喷涂制备功能梯度材料涂层的发展前景.     

热喷涂涂层缺陷形成机理与组织结构调控研究概述

热喷涂技术是再制造工程的关键支撑技术之一,在高端装备零部件防磨抗蚀方面发挥着重要作用,是延长损伤零部件服役寿命的重要手段。热喷涂技术主要应用于装备零部件的表面防护、尺寸恢复和增材制造,在航空航天、燃气轮机、石油化工、交通运输等领域具有广阔的应用前景和发展空间。然而,随着复杂工况条件下高端装备对涂层性能要求的不断提高以及其他表面技术的蓬勃发展,热喷涂技术面临着提高涂层质量和性能的挑战。就涂层可靠性而言,由于热喷涂涂层层间结合有限、内部缺陷复杂,导致热喷涂涂层,特别是敏感材料的涂层质量通常不稳定,涂层抗拉、抗扭以及抗剪切性能较差,无法应用于高速、重载等环境。因此,阐明热喷涂涂层的缺陷形成机理,发展热喷涂涂层组织结构调控的新方法是近期热喷涂领域的研究热点和重要方向。国内外众多学者通过多年深入研究,采用SEM、TEM、MIP、XMT等手段表征了热喷涂涂层内部缺陷的形成机制与分布规律,建立了涂层微观结构参量与涂层重要力学指标间的映射关系模型,证实了涂层内部固有微观缺陷是限制涂层性能提升的关键症结。为突破制约涂层性能提升的瓶颈,研究者们致力于热喷涂涂层后处理理论及工艺研究,从组织结构调控的角度出发,改善涂层的性能。目前所采用的后处理方法主要包括重熔处理、退火处理、热等静压、喷丸和滚压强化等,有力地消除或减少了涂层内部的贯通孔隙,提高了粒子间的边界融合,改善了涂层内部残余应力的分布状况,提升了涂层的力学性能、耐磨损及抗腐蚀性能。但是从实际应用的角度考虑,目前采用的后处理方法的处理温度通常较高,装备零部件长时间处于高温处理环境,可能会使涂层或基体材料的组织劣化,失去组织结构调控的意义。所以,现有热喷涂涂层组织结构调控方法的应用范围有限,针对热喷涂涂层的孔隙、裂纹等缺陷的改善尚无万全之策,仍需研究和发展涂层组织结构调控的新理论、新方法。高密度脉冲电流处理是一种对材料的极端非平衡处理过程,国内外学者在电致塑性、电致损伤愈合、电致晶粒细化等方面做了大量研究工作,并取得了丰硕的成果。从理论上讲,对于非均质的热喷涂涂层而言,由组织结构取向差异造成的内部电流场分布不均,在缺陷或夹杂周围会发生绕流集中现象,在脉冲电流的电、热、力效应耦合作用下有望提高涂层的均一性和致密性,实现涂层组织结构的调控和使役性能的改善。本文归纳了热喷涂涂层制备技术的优缺点、涂层缺陷形成机理及其对性能的影响规律,分析了现有涂层组织结构调控方法的利弊,介绍了脉冲电流在金属材料中的电、热、力效应,总结并分析了高密度脉冲电流处理方法在实现非均质热喷涂涂层组织结构调控和性能提升方面的理论可行性,并进行了初步实验验证,以期为丰富热喷涂涂层后处理方法、拓展热喷涂技术的应用领域提供参考。     

铝基粉芯线材电弧喷涂工艺参数优化研究

为了使铝基粉芯线材电弧喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层孔隙率为判据,通过正交试验和OLYC IA m3金相图像分析系统对铝基粉芯线材电弧喷涂工艺进行了优化,同时采用SprayW atch热喷涂监控系统对喷涂过程中粒子的飞行速度和温度进行了测定.经研究得到了铝基粉芯丝材电弧喷涂的最佳工艺参数.结果表明,影响铝基涂层致密性的工艺因素按主次顺序分别为喷涂气压、喷涂电压和喷涂距离;在所选试验范围内,随气体压力和喷涂电压的增大、喷涂距离的减小,涂层的孔隙率降低;在优化的喷涂工艺参数条件下,铝基涂层最小孔隙率可达1.3%.     

热喷涂技术在汽车轻量化中的应用研究

为了解决铝制发动机缸体耐磨性差这一问题,利用热喷涂技术在铝制发动机气缸内壁制备一层铁基耐磨涂层,就能大大增加缸体的耐磨性。该文选择了两种喷涂丝材和适合的喷涂工艺,在铝制缸体内壁上制备出耐磨涂层,并对涂层的硬度、厚度、微观组织、物质组成及耐磨性进行试验并分析,结果表明利用热喷涂技术制备出的耐磨涂层硬度适中,涂层中存在的大量氧化物和孔隙结构,可以提高涂层材料的耐磨性,在湿摩擦条件下,涂层的摩擦系数均小于灰铸铁的,从而说明在铝制缸体内壁上制备耐磨涂层,是实现汽车的轻量化的一条有效途径。