微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层相结构的微拉曼光谱研究

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层以其优异的生物相容性和骨传导性在生物医疗领域得到了广泛应用。然而,HA涂层的生物性能与其组织结构密切相关。本研究采用微束等离子喷涂技术,在Ti-6Al-4V基体上制备HA扁平粒子及HA涂层。采用扫描电镜(SEM)分别对原始HA粉末、HA扁平粒子表面和HA涂层截面的形貌进行了观察。通过微拉曼光谱对扁平粒子和涂层截面微区的相结构进行分析,得到磷酸基团(PO_4~(3-))及羟基基团(OH~-)在所选定区域的信息,对900～1 000 cm~(-1)频率范围的内的微拉曼光谱进行分峰拟合,获得了微束等离子喷涂HA扁平粒子表面相分布情况以及HA涂层沿厚度方向相结构的变化。结果表明,单个HA扁平粒子以非晶相为主,而在涂层中,靠近基体部分的相组成以非晶相及分解相(β-TCP)为主,仅包含少量HA晶体相,随着离涂层与基体界面距离的增加,非晶相及分解相含量逐渐减少,HA相增多,在近涂层表面非晶相和分解相(β-TCP)略有增加。     

Ni-20Al 丝材制备及涂层微结构特征研究

开发了三种不同结构的 Ni-20Al 丝材, 对其火焰喷涂工艺性和涂层微结构特征等进行分析, 并与商用 Metco 405NS 丝材及所制备的涂层进行了对比。 结果表明, 丝材结构影响了火焰加热时热量由丝材表面向芯部的 传导, 导致丝材熔化状态产生显著差异, 进而决定了喷涂焰流的稳定性以及相关涂层组织的均匀性。 其中, 采用 轧制拉拔包丝技术制备的 Ni-20Al 丝材, 呈现出优异的喷涂工艺稳定性, 所制备的涂层组织均匀, 平均显微硬度 和结合强度分别可达 348.3 HV0.05、 62 MPa, 与 405NS 丝材制备涂层性能基本一致, 具备了较好的应用潜力。     

电弧喷涂含TiB2金属陶瓷复合涂层的性能

为了减少磨损给生产所带来的经济损失,利用电弧喷涂含TiB2的粉芯线材来制备含TiB2陶瓷的涂层,并对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨粒磨损性能等进行了测试,利用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等对涂层进行测试分析,研究涂层磨损机理.研究结果表明,涂层结合强度达到49MPa,显微硬度达887HV,具有良好的抗热震性能,耐磨粒磨损性能比基体Q235钢提高了4.5倍.研制的涂层具有极大的实际应用和推广价值.     

焊接方向对光纤激光-MIG复合焊接钛合金焊缝成形的影响

新型光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高、维护费用低、抽运寿命长、可光纤传输及体积小等显著优势,并且由于波长短,几乎可以被大多数的金属和合金吸收,因此可适用于各种材料的焊接和切割,受到工业界广泛的关注。采用光纤激光与惰性气体保护(MIG)电弧复合热源进行了TC4钛合金的焊接工艺试验,研究了激光引导电弧(LL)和电弧引导激光(AL)两种焊接方向对钛合金焊缝表面成形、横截面形貌、熔深、熔宽和余高的影响。试验结果表明,与AL方向焊接获得的焊缝相比,LL方向焊接获得焊缝的表面成形较好,焊缝的熔宽较宽,但熔深较小,而改变焊接方向对焊缝的余高影响很小。     

高功率光纤激光焊接的研究进展

光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状,分析了高功率光纤激光焊接的特点,最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展,并提出了研究的方向。     

铬含量对铁基涂层抗高温氧化性能的影响

采用电弧喷涂技术制备四种铁基抗高温氧化涂层.将涂层加热到800℃进行240h高温氧化实验.采用扫描电镜、X射线衍射仪对涂层氧化产物的形貌、成分和相组成进行分析.结果表明:铬含量对铁基合金涂层的抗高温氧化性能有显著的影响,当铬含量大于40%(质量分数,下同)时,涂层表面生成了连续的Cr2O3保护膜,涂层具有良好的抗高温氧化性能.铬含量(<30%)较低的涂层,涂层表面只能生成少量尖晶石结构的氧化物FeCr2O4,对基体有一定的保护,但其氧化产物大部分是Fe2O3,组织结构疏松,容易脱落,保护性能较差.     

Fe-Cr-B-C堆焊合金的组织与耐磨性

采用药芯焊丝气体保护堆焊方法制备Fe-Cr-B-C堆焊合金,利用金相、SEM、XRD等方法,分析了不同硼含量对堆焊合金组织及硼化物形貌的影响。结果表明:Fe-12Cr-xB-0.1C合金的显微组织由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)2B+(Fe,Cr)23(B,C)6组成。当硼含量<3%(质量分数,下同)时,随着硼含量增加,硼化物形态逐渐由断续网状转变为网状;当硼含量≥3%时,随着硼含量增加,初生块状(Fe,Cr)2B数量逐渐增加,其尺寸和分布更均匀,硼化物主要呈块状、条状、鱼骨状、蜂窝状及菊花状分布。初晶(Fe,Cr)2B近似呈四边形柱状体,趋向垂直于堆焊层表面生长。当硼含量≤4%时,硼的增加能显著提高Fe-Cr-B-C堆焊合金的硬度及耐磨性。     

镍基合金药芯焊丝熔敷金属耐腐蚀性能的研究

采用镍铬带包裹镍、铬、钼粉末的方法,研制出镍基药芯焊丝.并用TIG焊的方法制备其熔敷金属.实验研究了Ni-Cr-Mo系合金耐腐蚀性能和抗氧化性能.通过ASTM G28试验的方法对熔敷金属的耐腐蚀性能进行评价,熔敷金属试样在50%的硫酸中煮沸24 h后,试样表面仍旧光滑,腐蚀失重接近实心焊丝;对熔敷金属的电化学腐蚀性能进行了测试,在0.5 mol/L H2SO4,溶液中镍基合金阳极极化曲线具有典型的活化-钝化转变特征,表现出较好电化学腐蚀性能;在800℃的高温下具有优良的抗高温氧化性能.     

粉芯丝材在表面与再制造技术中的应用

粉芯丝材是材料表面工程和装备再制造技术中常用的一类耗材,通过用金属带材包裹不同类型的填充粉末(如:金属、合金、碳化物、氧化物等)构成,大大扩展了粉芯丝材的成分和应用,也可提高沉积金属层的质量,在许多抗磨、耐蚀热喷涂和焊接工程应用中得到成功应用,其中铁基粉芯丝材由于其较好的经济性应用最广.对粉芯丝在热喷涂和堆焊工程中的典型应用进行简介,实际工程中正确选择粉芯丝材和再制造技术对提高技术水平和产品性能具有重要的意义.     

钛合金的激光-电弧复合焊接

针对钛合金激光焊接中的问题,将激光一电弧复合焊接工艺引入钛合金的焊接.分析了激光-电弧复合焊接的复合形式、特点及研究现状,最后详细讨论了国内外钛合金激光-电弧复合焊接的研究现状.