低温超音速火焰喷涂工艺制备轴承钢为基体的WC-12Co厚涂层（英文）

采用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)制备的WC-12Co涂层能够显著提高系统的硬度和耐磨特性。然而,该工艺中的高温参数会使得涂层在制备过程中产生脱碳现象。将WC-12Co涂层引入到滚动副中以提高界面的摩擦学性能和抗磨损特性,例如固体火箭发动机中用于推力矢量控制的滚动轴承,通过温度可控的超音速火焰喷涂工艺在轴承钢基体上制备涂层。详细研究了涂层的相分布、成分组成、微观结构、与基体的结合强度、弹性模量和显微硬度,验证了改进后工艺的可行性和先进性,并阐明了涂层与轴承钢基体之间的结合机制。在WC骨架假设和钴相均匀分布的假设下,根据硬度的测试结果,给出了WC-12Co涂层显微硬度的一个经验公式,可用于涂层硬度的理论预估和设计优化。     

超音速等离子与超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及磨损机理

采用超音速等离子喷涂和超音速火焰喷涂分别制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,进行了硬度、孔隙率、结合强度及560和1120 r/min下的磨损对比试验。结果表明,超音速等离子喷涂制备的涂层的综合性能与超音速火焰喷涂制备的涂层性能相当。在560 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶122.15,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶138.36,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损。在1120 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶109.53,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶127.44,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。     

冷轧辊超音速喷涂WC-12Co涂层的组织与性能研究

采用超音速火焰喷涂方法在冷轧活套辊上制备了WC-12Co涂层,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计等对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行了测试与分析。研究表明:涂层中主要物相为WC和粘结相Co,另有少量WC分解产生的W2C;涂层平均显微硬度1256 HV0.2,孔隙率约为0.74%;涂层与基体的结合强度高(大于70 MPa),可以满足冷轧辊的表面性能要求。超音速喷涂WC-12Co涂层是延长冷轧辊使用寿命的有效方法。     

纳米稀土对热喷涂WC-12Co涂层的改性作用

利用超音速火焰喷涂技术在45钢基体上制备了不同纳米稀土含量的WC-12Co涂层。通过物相分析并测定材料的显微硬度、结合强度、磨损性能,研究纳米稀土对WC-12Co涂层的改性作用。结果表明:适量纳米稀土的加入使WC-12Co涂层的显微硬度和结合强度显著提高,并且纳米稀土的加入有效地抑制了WC颗粒的脱碳,使组织细化。当纳米稀土含量在1.5wt%时,涂层的耐磨性最好。     

HVOF喷涂WC-12Co涂层性能及磨蚀机理

为提高水力机械表面抗磨蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)喷涂微米粉末制备WC-12Co涂层,测试了涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度及抗磨蚀性能。利用XRD表征了涂层的物相组成,并利用SEM分析了涂层的微观组织结构及磨蚀后的表面形貌,探讨了涂层在含沙水流中的磨蚀机理。结果表明,获得的WC-12Co涂层的孔隙率为0.83%,平均显微硬度达1189.7HV0.2,结合强度大于62MPa,其耐磨蚀性能是基体的3倍以上,有效提高基体的耐磨蚀性能。在含沙水流中的磨蚀主要是由沙粒冲蚀和气体气蚀所引起的。     

超音速火焰喷涂纳米结构WC-12Co涂层耐泥沙冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备了纳米结构、双峰结构及微米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层,比较了不同结构WC-12Co涂层的组织结构及显微硬度,进行了不同结构WC-12Co涂层和Ni60喷熔层的泥浆冲蚀磨损试验,并探讨了它们的泥浆冲蚀机理.结果表明:采用超音速火焰喷涂制备的纳米结构及双峰结构WC-12Co涂层结构致密,涂层显微硬度明显高于微米结构WC-12Co涂层;与微米结构WC-12Co涂层相比,纳米结构和双峰结构WC-12Co涂层具有更优良的抗泥浆冲蚀性能,其耐泥浆冲蚀性能分别提高了50%及20%以上.     

超音速等离子喷涂超细WC-12Co涂层的性能

采用超音速等离子喷涂系统,分别制备了超细WC-12Co涂层和普通WC-12Co涂层.研究了喷涂粒子在射流中的特性,分析了涂层形貌、成分和相组成,并对两涂层的常规性能(结合强度、显微硬度、孔隙率和耐冲蚀性能)进行了表征.结果表明,超细WC-12Co喷涂粒子在束流中速度更快(500 m/s),两涂层中WC相的氧化、失碳和分解程度比普通等离子喷涂时低.相比之下,超细WC-12Co涂层显微硬度(1350 HV0.3)和结合强度(65 MPa)更高,孔隙率(0.6%)更低,耐冲蚀磨损性能相当.     

超音速火焰喷涂制备多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能(英文)

采用超音速火焰喷涂技术制备常规、亚微米及多峰3种WC-12Co金属陶瓷涂层,比较分析涂层的显微硬度及显微组织。采用超声振动汽蚀装置研究3种涂层的抗汽蚀性能,并采用扫描电镜观察涂层表面的汽蚀坑,探讨不同涂层的汽蚀机理。研究表明:采用超音速火焰喷涂制备的亚微米及多峰WC-12Co涂层结构致密、孔隙率低,其显微硬度明显高于常规的WC-12Co涂层。多峰WC-12Co涂层的平均显微硬度接近HV1500,远高于常规的WC-12Co涂层。在3种涂层中,多峰WC-12Co涂层表现出最优良的抗汽蚀性能,涂层的汽蚀率大约为常规涂层的40%;与常规涂层相比,多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能提高150%以上。     

超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层的性能特点

超音速等离子喷涂由于喷射粒子的飞行速度(400～500m/s)相对于普通等离子喷涂(＜200m/s)有了大幅提高,所制备的WC-12Co涂层具有更高的显微硬度和结合强度.用SEM和XRD分析了两种不同等离子喷涂工艺获得的涂层的相结构和显微组织,结果表明超音速等离子喷涂WC-12Co涂层综合性能要优于普通等离子喷涂.     

镁合金表面冷喷涂纳米WC-17Co涂层及其性能

采用冷喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)在AZ80镁合金表面制备了纳米WC-17Co涂层。利用SEM分析了原始粉末形貌、喷涂粒子沉积行为及涂层显微结构,并采用球盘式摩擦磨损实验机考察了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的WC-17Co涂层,涂层的显微硬度为(1 380±82)HV,磨损率为9.1×10-7 mm3/Nm,其耐磨性较HVOF制备的WC-17Co涂层提高了1倍,较镁合金基材提高了3个数量级。研究表明,冷喷涂WC-17Co涂层在不对镁合金基体产生热影响的情况下,可以显著提高镁合金的表面性能,是一种新型镁合金表面强化工艺。     

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S—APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC—12Co涂层，分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳，以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明，在所试验的条件下，超音速等离子喷涂WC—12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。     

Sliding wear evaluation of hot isostatically pressed thermal spray ceramet coatings

The principal aim of this study was to compare the sliding wear performance of as-sprayed and Hot Isostatically Pressed (HIPed) thermal spray cermet (WC-12Co) coatings. Results indicate that HIPing technique can be successfully applied to post-treat thermal spray cermet coatings for improved sliding wear performance, not only in terms of coating wear, but also in terms of the total volume loss for test couples. WC-12Co coatings sprayed by a HVOF system were deposited on SUJ-2 bearing steel substrate and then encapsulated and HIPed at 850 °C for one hour. A high frequency reciprocating ball on plate rig was used to measure the sliding wear resistance of these coatings in dry conditions under steel and ceramic contact configurations at two different loads. Results are discussed in terms of coating microstructure, microhardness, fracture toughness and residual stress evaluations. Microstructural investigations indicate fundamental changes in grain morphology, whereas x-ray diffraction revealed beneficial transformations in phase composition of these coatings during the HIPing post treatment. The effects of these microstructural changes on the physical properties and wear resistance are discussed.     

热镀锌沉没辊的耐锌腐蚀失效过程

采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备WC-12Co涂层,并测试其在430℃锌液中的耐腐蚀性,分析沉没辊的腐蚀机理以及失效过程。采用SEM、EDS和XRD分析了腐蚀前、后涂层表面显微结构、化学成分及其相组成的变化。结果表明,WC-12Co粒子之间通过高速碰撞发生强烈的塑性变形而结合在一起,涂层内部致密性很好,喷涂过程中没发生明显氧化现象;涂层的显微硬度平均为1 215HV0.2,结合强度达到85MPa;无涂层试样在腐蚀59h后直径减少20%;经过10天的浸锌试验后,涂层开始产生均匀性腐蚀,涂层中的Co基体受液锌腐蚀生成Co5Zn21化合物,涂层开始遭到破坏;经过15天浸锌试验后,部分锌液穿过涂层与基体中的Fe化合生成FeZn13(即锌渣),涂层局部开始脱落,涂层失效开始。     

Sliding and Rolling Wear Behavior of HVOF-Sprayed Coatings Derived from Conventional, Fine and Nanostructured WC-12Co Powders

Fine structured and nanostructured materials represent a promising class of feedstock for future applications, which has also attracted increasing interest in the thermal spray technology. Within the field of wear protection, the application of fine structured or nanostructured WC-Co powders in the High Velocity Oxy-Fuel flame spraying technique (HVOF) provides novel possibilities for the manufacturing of cermet coatings with improved mechanical and tribological characteristics. In this study the tribological behavior of HVOF sprayed coatings derived from conventional, fine and nanostructured WC-12Co powders under sliding and rolling wear are investigated and the results are compared to C45 steel (Mat.-No. 1.0503). In addition, sliding and rolling wear effects on a microscopic level are scrutinized. It has been shown that under optimized spray conditions the corresponding fine and nanostructured WC-12Co coatings are able to obtain higher wear resistances and lower friction coefficients than the conventional coatings. This can be attributed to several scaling effects of the microstructure and to the phase evolution of the coating, which are discussed.     

HVOF喷涂纳米结构WC-12Co涂层的组织结构分析

纳米结构WC-12Co涂层的研究目前已受到了广泛重视,对其组织结构及影响因素的研究有利于提高涂层性能.采用HVOF工艺制备了纳米结构、多峰结构及普通微米结构3种WC-12Co金属陶瓷复合涂层,并采用SEM、XRD等对粉末及涂层的显微形貌、组织结构进行了分析;探讨了粉末在喷涂过程中的氧化脱碳机理,并指出了与之相关的影响因素.结果表明:纳米结构WC-12Co涂层结构致密,孔隙率低,与基体结合状态良好;纳米粉末在喷涂过程中比微米粉末氧化失碳严重,并发生了不同的纳米晶粒的长大;纳米粉末在喷涂过程中的氧化脱碳程度不仅与喷涂工艺有关,还在很大程度上取决于粉末本身的结构特性.     

激光熔覆超音速火焰喷涂陶瓷复合涂层的结构和性能

对YAG激光器产生的矩形激光束及在熔覆超音速火焰喷涂陶瓷复合涂层过程中激光功率对涂层组织和性能的影响进行了研究.采用扫描电镜分析了激光熔覆后的涂层组织结构,比较了采用不同激光输出功率2、3、4kW所得熔覆层的显微硬度和耐磨性能.结果表明:激光熔覆层与基体为冶金结合,熔覆层的硬度较喷涂层的硬度有所提高,并随着激光功率的提高而增加.激光熔覆层的磨损失重远低于喷涂层.     

船用辅汽轮机转子汽封轴颈喷涂WC-12Co涂层的摩擦学性能

采用超音速火焰喷涂技术和电镀技术分别在45钢试件表面制备了WC-12Co涂层和硬铬镀层,测试了涂层、镀层的显微硬度和室温摩擦磨损性能,并观察分析了磨损表面形貌。结果表明:WC-12Co涂层的显微硬度是电镀硬铬层的1.5倍以上;在时间为1.5h,载荷为20N和100N的试验条件下,电镀硬铬层摩擦磨损失质量分别为WC-12Co涂层的3倍和4倍,表明WC-12Co涂层的耐磨性能明显优于电镀硬铬镀层;与硬铬镀层相比,WC-12Co涂层能缩短磨合时间,较快地进入稳定磨损阶段,该阶段因WC-12Co涂层摩擦因数低,波动范围小,更有利于摩擦状态下延长工件的使用寿命。将超音速火焰喷涂技术用于修复汽轮机转子汽封轴颈,可极大提高汽轮机转子的性能,降低维修频率,延长使用寿命。     

粉末原料粒径对WC-17Co涂层性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术喷涂四种不同粒径的WC-17Co粉末,评价粉末粒径对涂层机械性能和抗磨粒磨损性能的影响。结果表明,粉末的粒径越小,在超音速焰流作用下获得的速度和温度越高,形成的涂层越致密,颗粒间的粘接强度越高,同时涂层的显微硬度也越高。WC-17Co粉末的粒径越小,获得涂层的孔隙直径越小,颗粒间的粘接缺陷越少,因此涂层的抗磨粒磨损性能越好。但是当WC-17Co粉末的粒径过于微小时,涂层的断裂韧性将受到影响。在本文研究的四种粒径分布的WC-17Co粉末中,中间粒径且分布范围集中的粉末制得的涂层兼具良好的机械性能和抗磨粒磨损性能。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。