超音速等离子喷涂涂层耐磨性能研究进展

从超音速等离子喷涂工艺特点和涂层耐磨性能方面综述了超音速等离子喷涂耐磨涂层的研究进展.总结了超音速等离子喷涂技术在航空航天、石油机械等零部件制造和修复中的应用,并展望了超音速等离子喷涂的发展方向.     

Al合金超音速等离子喷涂WC/Co涂层的组织结构

采用超音速等离子喷涂技术制备了WC/Co涂层,利用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计对涂层的组织结构和硬度进行了表征。结果表明,超音速等离子喷涂层微观组织为多边形WC硬质相分布于Co基体中,未见WC分解现象。在涂层同基体结合界面处,部分区域喷涂粒子嵌入Al合金基体之中。与Al合金基体相比,超音速等离子喷涂层硬度显著提高,达到876HV0.2。     

超音速等离子喷涂制备纳米结构梯度功能热障涂层

开发了国内外独创的“双通道、双温区“超音速等离子喷涂的新工艺,分别将高熔点陶瓷粉末和低熔点合金粉末送入喷枪内孔等离子弧的不同温区,保证两种粉末都能在各自的熔点附近获得充分熔融,再均匀混合后以超音速喷射到基体形成涂层,克服了传统的“金属/陶瓷混合法“喷涂过程中高熔点陶瓷熔化不足,低熔点合金过熔、氧化、脆化的难题;同时,由于粒子超音速飞行,在射流中停留时间缩短,晶粒来不及长大,从而使得制备出的CeO_2-Y_2O_3部分稳定的ZrO_2陶瓷涂层仍保留了纳米晶尺寸;由此获得的CeO_2-Y_2O_3/NiCoCrAlY纳米结构梯度功能热障涂层中,陶瓷与金属组份呈连续梯度分布,组织均匀、致密,涂层的韧性、抗氧化性和抗热冲击性能都有明显提高。     

超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000 和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌.结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落.     

等离子喷涂制备热障涂层的研究进展

等离子喷涂是制备热障涂层最常用的技术。综述了大气等离子喷涂、超音速等离子喷涂、低压等离子喷涂制备热障涂层的研究进展,分析了这3种制备技术的优缺点,并对等离子喷涂制备热障涂层的发展趋势进行了展望。     

等离子喷涂碳化硼涂层的性能研究

采用等离子喷涂方法制备碳化硼涂层,用Ｘ射线鉴定涂层的相组成,测定了涂层的气孔率、气孔分布、涂层的结合强度,涂层的抗性震性能。试验表明,所制的涂层具有较低气孔率（７％）,较小的平均气孔径（０．８８μｍ）,较好的结合强度（１１ＭＰａ）和抗热震性能。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

超音速火焰喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术方法制备三种镍基涂层，并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明：使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层，Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相，使得其结合强度、显微硬度最4g；镍在涂层中起粘结作用，镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；涂层中的MoS2和C相明显降低涂层的摩擦系数。     

超音速火焰喷涂微米碳化物涂层的组织与性能

WC-Co,NiCr-Cr3C2喷涂层耐冲蚀、耐磨性优良,但耐盐酸腐蚀报道较少.为此,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层,测定了涂层的孔隙率和结合强度,用XRD分析了涂层腐蚀前后的相结构及在1 mol/L HCl溶液中浸泡涂层材料的失重情况,分析了涂层的均匀腐蚀机理.结果表明:WC-Co和Cr3C2-NiCr涂层组织较为致密,孔隙率分别为2.67%,4.39%,结合强度分别为49.576,41.023 MPa.Cr3Cr2-NiCr涂层中相结构复杂,涂层中Cr3C2少量分解且含有非晶相;经1 mol/L HCl溶液浸泡后WC-Co涂层和Cr3C2-NiCr涂层失重较少.涂层的腐蚀机理为选择性腐蚀.缺陷越少涂层的耐蚀性越好,减少涂层中的孔隙、显微裂纹和夹杂等缺陷是提高涂层耐蚀性的关键.     

超音速等离子喷涂氧化铈稳定氧化锆涂层的摩擦磨损性能

目前对氧化铈稳定氧化锆涂层的研究较少,且对涂层摩擦学性能的研究不够深入。利用超音速等离子喷涂技术,在45钢基体上制备了氧化铈稳定氧化锆涂层。采用XRD、SEM及EDS等对粉料及涂层的显微结构和物相组成进行了分析;利用划痕仪对涂层的结合力进行了测试;在干摩擦条件下对涂层的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:涂层在基体表面铺展良好,与基体结合紧密,结合力为30 N。载荷为200 N时涂层的质量磨损率极低,且摩擦系数随载荷的增大而减小。     

超音速火焰喷涂CoCrMoSi涂层的组织与性能

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在连铸结晶器(CrZrCu合金)表面喷涂CoCrMoSi合金涂层,通过金相显微镜、扫描电镜考察涂层的微观组织,并利用显微硬度计、磨损试验机等研究了涂层的耐磨性能.结果表明:利用HVOF技术制备的CoCrMoSi涂层均匀致密,边界氧化物含量较少,孔隙率为2.83%,涂层平均硬度为840 HV,是基体材料的4倍以上;加载150 N、磨损3 min后,未喷涂试样表面为黏着磨损,磨屑体积为256.594 mm3,摩擦系数为0.802 7;已喷涂试样表面为磨粒磨损,磨屑体积为1.607 mm3,摩擦系数为0.612 5;由此可见,CoCrMoSi合金涂层提高了基体硬度,降低了摩擦系数,显著地改善了CrZrCu基体的耐磨性能.     

反应等离子喷涂TiN陶瓷涂层

采用气道型反应等离子喷涂技术,制备了TiN陶瓷涂层,通过XRD、SEM等手段对陶瓷涂层进行了相分析和横断面形貌分析。结果表明,陶瓷涂层主要由TiN相组成,并含有微量复杂成分的氧化物;TiN陶瓷涂层具有典型的层状组织结构,且层与层之间结合较好;显微压痕和断口显示TiN涂层的韧性较Al2O3涂层有明显提高。     

等离子喷涂ZrO2涂层隔热耐烧蚀性能研究

利用等离子喷涂方法制备了ZrO2陶瓷涂层。X射线衍射分析、扫描电镜分析表明涂层主要由立方相和四方相组成，涂层呈现层状结构，比较致密，但有孔洞存在。实验结果表明：ZrO2陶瓷涂层具有较好的隔热效果，隔热效果与火焰温度呈线性变化；在高温气流冲刷条件下的线烧蚀速率为0．044mm/s，质量烧蚀率为4．10g／s，基本为气流冲刷失效。     

超音速等离子喷涂BaTiO3涂层的制备及表征

利用超音速等离子喷涂在调质45钢基体上制备了BaTiO3涂层,运用SEM、XRD、XPS等分析手段对所制备的涂层的组织形貌、物相成分及元素价态进行表征及分析;并利用显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了表征。结果表明,BaTiO3涂层表面为灰白色,涂层光滑平整,孔隙率为0.8%;涂层为典型的层状结构,基体与BaTiO3涂层间的结合为机械结合,平均值为42MPa;纳米压痕仪测量涂层的表面硬度为7.065GPa,弹性模量为103.77GPa,显微硬度达到648.6HV0.1,涂层显示出优良的机械性能;XRD衍射结果显示主要成分为BaTiO3相,衍射峰的晶面指数为(101)、(111)和(200)。通过超音速等离子喷涂制备的涂层可以获得较好的综合性能。     

等离子喷涂Fe/Al2O3涂层的微观结构及介电性能

以往将等离子喷涂层用于介电性能的研究较少。采用大气等离子喷涂在石墨表面制备了一系列Fe/Al2O3陶瓷涂层。采用表面分析技术研究了不同Fe/Al2O3含量涂层的微观结构和在8.2～12.4GHz频率范围的介电性能,探讨了Fe含量对涂层相组成和微观结构以及介电性能的影响。结果表明:Fe/Al2O3陶瓷涂层中Fe粉和气孔分布均匀;随着Fe粉量的增加,颗粒热导率变大,涂层中未熔融颗粒减少,γ-Al2O3随之增加,气孔率逐渐下降;涂层的复介电常数随着Fe粉含量的增加而增大。     

超音速火焰喷涂Ni基涂层组织与性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备了3种镍基涂层,并研究了涂层的显微组织和性能.结果表明:使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层,Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相,使得其孔隙率最大,结合强度、显微硬度最低;镍在涂层中起粘结作用,镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度;涂层中起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度.     

粒度对超音速等离子喷涂高铝青铜合金微观结构的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢表面制备粒度范围为-280~+320目、-320~+360目、-360~+400目、-400目的4种高铝青铜合金粉体涂层。采用XRD、SEM等手段对涂层的物相组成、组织结构、显微硬度等进行了分析,研究了粒度对涂层组织及性能的影响。结果表明,粉体的粒度对涂层显微组织结构及性能有着重要影响。粉体粒度越细小,涂层的组织及性能越优良。-400目的粉体制备的涂层组织致密均匀,层流状结构明显,显微硬度可达367.5HV。     

粉末状态对超音速喷涂合成TiC-Ni涂层组织和性能的影响

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料通过PVA制粒和混合制粒制备两种喷涂粉末.研究表明:制粒方式在超音速火焰喷涂对涂层组织和耐磨性能有很大影响.PVA制粒粉末进行喷涂,涂层的相组成为TiC、Ni和少量Ti与Ni的氧化物,组织致密具有典型的层状涂层结构特征,涂层耐冲蚀磨损性能较强;混合制粒由于在火焰气流中缺乏SHS反应的条件,粉末喷涂后涂层中含有大量的Ti和Ni的氧化物和少量的粘结相Ni,具有较多的孔洞涂层组织疏松,耐冲蚀磨损性能较差.     

利用反应等离子喷涂制备TiCN涂层的研究

TiCN作为一种新型高硬耐磨材料,在生产的诸多领域得到了广泛的应用.主要介绍了首次采用反应等离子喷涂的方法,以Ti粉作为反应粉体,在氮气和乙炔混合气体为反应气氛的反应室中充分反应,制备出以TiCN为主相的涂层;分析了反应气体流量对涂层的影响;并用SEM和XRD对涂层的组织形貌与相组成进行了分析.