海洋平台用S355钢表面电弧喷涂Al涂层组织及性能

利用电弧喷涂工艺在S355钢表面进行了喷涂Al涂层,通过SEM、EDS、XRD对试样表面-界面进行了形貌、物相、面扫描和线扫描分析。用能谱面扫描观察了涂层表面化学元素分布状态,并结合界面的能谱面扫描和线扫描分析,讨论了涂层与基体的结合机理。采用质量分数为3.5%Na Cl溶液进行了电化学性能测试,检验了Al涂层的耐腐蚀性能。结果表明,电弧喷涂Al涂层在S355基体表面形成均匀、致密、结合良好的Al涂层,其物相为纯Al和α-(Al Fe),其中α-(Al Fe)出现在扩散层;Al和O元素在涂层表面形成富集区,形成致密氧化膜对Al涂层进行保护;Al元素在结合界面形成富集层,其原子浓度发生阶梯过渡变化,在扩散层中发生Fe-Al化合反应,形成冶金结合方式;Al涂层极化曲线发生正向移动,耐腐蚀性较好,对S355钢基体起到了保护作用。     

真空度对真空冷喷涂气固两相流的影响

目的真空度直接影响着真空冷喷涂时气体流动特性和颗粒撞击速度,研究真空度对气体和颗粒流动特性的影响。方法确定真空冷喷涂系统结构,采用FLUENT软件进行真空冷喷涂气固两相流研究,通过数值模拟研究真空度对流场和颗粒撞击速度的影响,并研究相同压力比下的气固两相流特性。结果当入口压力一定时,喷管内的气体轴线速度、密度和温度与环境压力大小无关;而在射流区,环境压力越小,则气体轴线速度波动越小、密度越低,但到达基板后的气体温度均接近喷管入口温度。环境压力对大粒径颗粒的撞击速度影响较大,颗粒撞击速度随环境压力增大而先增后减,最佳环境压力可根据气相云图和气体密度来确定。当进出口压力比相同时,喷管内和射流区域内的气相速度云图基本相同,气体轴线速度曲线基本重合,而基板前的颗粒速度不同,此时环境压力越低,颗粒速度越高,越有利于形成涂层。结论采用计算流体动力学分析方法厘清了真空度对真空冷喷涂气固两相流的影响,为涂层制备奠定了理论基础。     

氧燃比对爆炸喷涂WC-12 Co涂层组织和力学性能的影响

目的提高直升机旋翼系统连接件的耐微动磨损疲劳寿命,解决传统镀铬工艺引起的环境污染问题。方法采用爆炸喷涂工艺,通过调节氧气和乙炔混合气体氧燃比,在35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体上制备不同的WC-12Co涂层,研究氧燃比对涂层组成、结构和力学性能的影响规律。结果随着氧燃比的提高,涂层C含量逐渐降低,硬度、致密性、弹性模量和结合强度则先升后降。氧燃比低于1.1时,粒子飞行速度低和熔融不充分是涂层硬度和致密性下降的主要原因;氧燃比高于1.3时,爆炸焰流为氧化气氛,WC粒子的氧化和分解加剧了C元素的流失,使得涂层性能下降;氧燃比为1.2时,涂层无明显氧化和脱碳,截面维氏显微硬度(HV0.3)达到12.9 GPa,孔隙率为0.86%,与基材间的结合强度达到148 MPa。结论爆炸喷涂中高速飞行的粒子对35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体具有一定的表面强化作用,喷丸试棒经爆炸喷涂工艺沉积WC-12Co涂层后,疲劳寿命提高107.4%。氧燃比对爆炸喷涂沉积WC-12Co涂层的组成、结构和力学性能影响较大,氧燃比为1.2时,涂层的综合力学性能最佳。     

低压等离子喷涂技术在功能性涂层的应用进展

与常规等离子喷涂相比,低压等离子喷涂技术在真空或低压下进行等离子喷涂,可制备更低杂质、更高致密度、更高结合强度的涂层。介绍了常规等离子喷涂焰流速度高、工艺稳定性好、沉积效率高、可控性好的特点,详细阐述了低压等离子喷涂技术清洁、高速、长焰流、预热、电清理的工艺优势,说明了低压等离子喷涂技术在热障涂层、抗气蚀涂层、面向等离子体材料等功能性涂层制备上的应用,最后从完善相关理论、与其他技术联用、工艺在线可控、气氛压力更低等方面,以及在航空、航天、电子等领域的运用,对低压等离子喷涂技术的发展进行了展望。     

Corrosion Resistance of Ti_3Al/BN Abradable Seal Coating

Ti–Al mixed powder(Ti:Al = 3:1 in atomic ratio) and Ti3 Al intermetallic alloy powder mechanically clad hexagonal BN to fabricate Ti Al/BN and Ti3Al/BN composite powders. The corresponding porous abradable seal coatings(named as TAC-1 and TAC-2, respectively) were deposited using vacuum plasma spray(VPS) technology, and their corrosion behavior was studied via salt spray corrosion and electrochemical tests. Phase compositions and microstructures of these coatings before and after corrosion were characterized by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM) facilitated with energy dispersive X-ray spectrometer(EDS). The results showed that spontaneous passivation of TAC-1 and TAC-2 granted the coatings excellent corrosion resistance than that of commercial Al/BN coating. Additionally, TAC-2 exhibited higher corrosion potential(Ecorr) and breakdown potential(Ebp) but a lower corrosion current density(icorr) than TAC-1. A small quantity of the corrosion product(Al(OH)3and Al O) could be detected on the surface of TAC-1, while no corrosion product appeared in TAC-2. The non-uniform elements distribution in the metal matrix of TAC-1 resulted in localized corrosion and relatively poor corrosion resistance compared to TAC-2.     

Al-Ti-Si-RE高速电弧喷涂层热震与电化学腐蚀行为

通过对Al-Ti-Si-RE涂层抗热震性能以及热震前后电化学腐蚀行为分析研究,发现Al-Ti-Si-RE涂层在500℃时能够保持良好的抗热震性能,且在热震前后耐电化学腐蚀性能没有明显下降,主要原因是Ti在高速电弧喷涂过程中,与Al结合反应放热,使涂层与基体"冶金结合"部位增多,提高了涂层结合强度。同时经透射电镜(TEM)观察,喷涂层中晶粒尺寸较小,且Al与钛铝金属间化合物具有良好共格关系,降低了Al-Ti-Si-RE涂层开裂敏感度。另外Al-Ti-Si-RE涂层具有发达的"骨架"结构,电化学腐蚀过程中形成的Al氧化物能够有效填充到"骨架"孔隙和热震引起的微裂纹当中,对涂层同时起到"自封闭"与"自修复"作用,使其更加致密并兼具良好抗热震性能与耐电化学腐蚀性能。     

不同喷涂距离WC10Co4Cr涂层抗磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备出WC10Co4Cr涂层。利用显微硬度试验机测试了涂层的硬度,通过橡胶轮磨粒磨损试验和扫描电镜(SEM)对涂层磨粒磨损性能和磨损形貌进行分析,利用静态液压万能试验机进行涂层剥离测试分析。结果表明:涂层的硬度随着喷涂距离的增大而增加。WC10Co4Cr涂层,其磨损失效形式主要以小颗粒脱落为主。     

NiCrWFeSiBCCo合金涂层的组织与耐空蚀性

采用超音速火焰喷涂技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体表面制备NiCrWFeSiBCCo合金涂层. 采用金相显微镜(OM)、超景深体视显微镜(SM)、扫描电镜(SEM)观察涂层的显微组织和空蚀前后表面的微观形貌;采用表面粗糙度测试仪和显微硬度测试仪对涂层表面粗糙度和显微硬度进行表征;采用X-Ray衍射仪(XRD)分析涂层的相组成;采用磁致伸缩空蚀试验仪测定涂层的空蚀性能,并与1Cr18Ni9Ti不锈钢的空蚀性能进行比较. 结果表明,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备的NiCrWFeSiBCCo涂层组织均匀,结构致密(平均孔隙率为0.63%),硬度为1 004 HV,NiCrWFeSiBCCo涂层的抗空蚀性能明显优于1Cr18Ni9Ti不锈钢.     

热障涂层的CMAS腐蚀失效及对策研究综述

研制具有长寿命、高性能的热障涂层（TBCs）,是制造我国大功率航空发动机、发展新一代超音速战机的一项十分紧迫的任务。由于外来沉积物CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）渗入涂层而导致TBCs失效的现象越来越受到人们的重视,在过去的一段时间里,很多学者对CMAS渗入后涂层的失效机理进行了大量的研究并尝试了一些缓解CMAS渗入涂层的方法。本文针对当前应用最为广泛的“层状多孔结构”的等离子喷涂涂层及“细长柱晶结构”的电子束辅助物理气相沉积涂层,系统地梳理了近年来国内外学者对TBCs在CMAS渗入条件下的失效机制及涂层缓解CMAS渗入方面的最新研究成果,为制备高性能的TBCs提供帮助。     

球磨纳米结构Fe40Al合金粉末及其冷喷涂沉积行为研究

目的研究冷喷涂用纳米结构Fe40Al合金粉末的球磨制备工艺及其在不同基体表面的冷喷涂沉积行为。方法以Fe粉、Al粉为原料,按照Fe-40Al进行配比混合,采用行星式球磨机制备纳米结构Fe40Al合金粉末,在不同硬度基体表面(不锈钢、低碳钢、纯铜及锡)冷喷涂沉积单个Fe40Al合金粉末颗粒。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),分析球磨过程中Fe40Al合金粉末的组织结构演变规律、粉末颗粒在不同基体表面的碰撞变形行为及沉积特性。结果球磨过程中,随着球磨时间的延长,Al扩散进入Fe晶格形成纳米结构Fe(Al)固溶体,球磨36 h后,Fe40Al合金粉末的晶粒尺寸约为35 nm,平均颗粒尺寸约为20μm,内部为精细层状结构。纳米结构Fe40Al合金粉末在硬度较高的不锈钢和低碳钢基体上沉积时,粉末颗粒发生强塑性变形而基体变形量较小,颗粒和基体间的结合较弱,沉积效果较差;当在硬度较低、塑性较好的Cu基体上沉积时,基体与粉末颗粒同时发生塑性变形,颗粒和基体间的结合较强,沉积效果最好;在硬度最低的Sn基体上沉积时,基体发生强烈的塑性变形且出现部分熔化,但颗粒几乎没有变形,且颗粒与基体间的结合很弱,沉积效果最差。结论采用球磨工艺可制备出适合冷喷涂用的纳米结构Fe40Al合金粉末,随着球磨时间的延长,粉末晶粒尺寸减小,硬度增加。基体种类对纳米结构Fe40Al合金粉末的冷喷涂沉积行为影响显著,基体硬度过高或过低均不利于粉末颗粒沉积,基体与粉末颗粒同时发生塑性变形有利于增强颗粒与基体间的界面结合,从而改善沉积效果。