“热喷涂技术及工程应用” 专题序言

正热喷涂技术源于瑞士发明家MaxUlrichSchoop看到孩子们用福洛拜枪射击时铅弹在墙上形成溅射现象的启发,于1909年首次在德国和瑞士申请了两个"致密的金属涂层"专利。历经110年的研究发展,热喷涂技术从最初的氧乙炔火焰喷涂、电弧喷涂,到20世纪50年代因为空间飞行器的发展需求,出现了等离子喷涂技术而促进了热喷涂技术的迅速发展,随后又不断涌现出爆炸喷涂、超音速火焰喷涂、冷喷涂,以及激光等离子复合喷涂、等离子喷涂-物理气相沉积等形式多样的新技术。作为重要的表面技术之一,热喷涂技术具有高效灵活、适应性强、     

金属间化合物NiAl-Ta-Cr高速火焰喷涂工艺及涂层特性

采用高速火焰（HVOF）热喷涂工艺制备了金属间化合物NiAl-Ta-Cr涂层.研究了喷涂距离、氧气流量以及燃气流量等工艺参数对涂层组织结构和性能的影响.用光学显微镜观察涂层的组织结构并测定涂层的孔隙率,用LECOTC316气体抽提仪检测涂层的氧含量.结果表明,氧气流量、喷涂距离等工艺参数对涂层性能的影响比较明显.随着喷涂距离的增加,涂层的氧含量降低;O/H比率越大,涂层的氧含量越高,而孔隙率降低,沉积率越高.涂层经1100℃,4 h真空热处理后,变得更加均匀和致密,孔隙率降低,但涂层的硬度有所降低.涂层经1100℃,100 h高温氧化处理后,在涂层表面生成了连续的氧化铝氧化层,硬度比真空退火后略有下降.     

电弧喷涂铁基非晶涂层摩擦磨损性能分析

采用电弧喷涂技术在低碳钢基体上制备Fe-（Cr,Ni）-（C,B）系非晶合金涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和差热分析仪对涂层的相组成、微观组织和热稳定性进行了分析,用MRH-3型高速环块磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损行为.结果表明,涂层中含有一定量的非晶相,呈典型的热喷涂层状组织结构,孔隙率较低;涂层具有良好的热稳定性,在500℃以下使用不会发生晶化转变;涂层具有较高的显微硬度和优异的摩擦磨损性能,平均显微硬度为1 155 HV0.1,相同试验条件下,涂层的相对耐磨性能约为Q235钢的13.3倍,涂层的磨损机制主要以疲劳磨损为主.     

Zn基钎料钎焊镁合金AZ31B接头的钎缝物相及力学性能

以Zn基钎料对变形镁合金AZ31B进行了高频感应钎焊,研究了钎焊接头的钎缝物相及力学性能.采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱分析仪等分析了钎焊接头的界面组织及钎缝物相,测试了钎焊接头的强度及钎缝组织的显微硬度.结果表明:钎料与母材发生界面反应,在钎缝中生成α-Mg,γ-MgZn相.钎焊搭接接头平均抗剪强度为55 MPa,对接接头平均抗拉强度为77 MPa.接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在α-Mg+γ-MgZn共析体组织处和α-Mg基体与α-Mg+γ-MgZn共析体组织的界面处.     

气体雾化法制备Al基非晶合金粉末工艺及组织结构

针对3D打印用Al基非晶合金粉末的性能需求,利用惰性气体雾化法制备Al_(86)Ni_7Er_5Co_1La_1合金粉末.通过调整过热度、雾化气压、导流管直径来分析不同雾化工艺参数对粉末粒径的影响规律;利用激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对粉末的粒度分布、物相组成、表面形貌、微观组织结构和热稳定性进行分析测试.研究表明:合金粉末的粒径随着雾化气压的增加、导流管直径的减小和过热度的增加而逐渐降低.当过热度100℃、雾化气压9 MPa、导流管直径3 mm时,细粉率最高,其中粒径75μm粉末的质量分数在70%以上.随着粉末粒径的减少,合金粉末的组织结构发生了如下转变:fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al→非晶相,粒径小于25μm的粉末为完全的非晶态.     

铁基含TiC陶瓷粉电弧喷涂粉芯丝材的研究

采用电弧喷涂含TiC陶瓷粉末的粉芯丝材，在低碳钢基体上制备了铁基复合涂层。用MLS-225型湿砂橡胶轮磨损试验机测试了涂层的抗磨粒磨损性能。利用光学显微镜、SEM、XRD分析技术对涂层的显微组织结构、磨损表面和相组成进了研究。结果表明：采用电弧喷涂工艺可制备含TiC陶瓷硬质相的复合涂层，在铁基体上弥散分布着一定量的TiC硬质颗粒，使整个涂层得到强化，涂层显微硬度平均值约为1137HV0.1，涂层的抗磨粒磨损性能较好，相对Q235钢提高T6倍。涂层磨损机制主要为犁沟切削和脆性断裂。     

力学不均匀性对焊接接头动态J积分影响的实验研究

用真空电子束焊的方法建立焊接接头的“软夹硬”非均匀体模型。用示波冲击的试验方法测出试件的动态断裂韧性,用该模型研究了焊接接头的力学不均匀性对其动态J积分的影响。结果表明,裂纹位于硬区材料,断裂韧性值理接近硬区材料,与软区材料的断裂韧性值差别较大;随夹层宽度增加,断裂韧性值减小,夹层宽度到某一值时,断裂韧性值趋于稳定。     

力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头J积分的影响

采用 MARC有限元程序提供的 Delorenzi虚拟裂纹扩展方法计算了平面应力条件下不同强度匹配的焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头在不同载荷的广义 J积分。计算结果表明 :力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头的 J积分有重要影响 ,低匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值高于积分路径在焊缝内的 J积分值 ,高匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值低于积分路径在焊缝内的 J积分值 ;载荷越大 ,焊缝与母材的强度差别越大 ;积分路径中包含的焊缝与母材界面长度越大 ,J积分的差值越大。力学不均匀性对焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头 J积分的影响是由焊缝与母材的强度差别及积分路径中包含的焊缝与母材界面长度的不同造成的     

电弧喷涂镍基涂层腐蚀及磨损行为

针对WTE垃圾焚烧炉过热器热腐蚀及磨损问题,设计开发了新型镍基粉芯丝材,并采用电弧喷涂方法在SA213-T2基体表面制备相应涂层.利用XRD,SEM,磨粒磨损试验机及高温箱式电阻炉等对涂层组织结构、磨损及热腐蚀行为进行研究.结果表明,所制备涂层具有热喷涂典型的层状结构,组织较为均匀致密,孔隙率在3%左右,氧化物含量较低.涂层平均显微硬度约为351.27 MPa,相对耐磨性达基体7倍以上.涂层在800℃下的热腐蚀动力学曲线呈典型抛物线形式,表面生成NiCr2O4及Cr2O3氧化膜,能够有效阻止腐蚀介质向涂层内部的渗透,使其抗热腐蚀性能远优于基体材料.     

FeCrBSiC电弧喷涂层磨损及热腐蚀性能研究

设计开发了一种FeCrBSiC粉芯丝材,采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备相应涂层,通过XRD、SEM、磨粒磨损试验机及高温箱式电阻炉等对其微观组织结构、磨粒磨损及热腐蚀行为进行表征,同时与工程中广泛应用的NiCrTi涂层进行了对比研究.结果表明,涂层均具有热喷涂典型的层状结构,且较为致密,孔隙率低于3％; Fe基涂层组织更为均匀,其氧化物含量显著低于Ni基涂层.所设计Fe基涂层平均显微硬度约为1107.3HV0.1,其耐磨性也更为优异,达到Ni基涂层4倍以上.两种涂层在650℃时的热腐蚀动力学曲线均呈抛物线形式,表面生成连续致密的氧化膜阻止了腐蚀介质向涂层内部的渗透,能够对基体起到有效的防护作用.