铸铁表面等离子喷涂Mo涂层工艺研究

采用不同参数等离子喷涂方法在铸铁表面制备了钼涂层,利用SEM和EDS研究了涂层组织与断口形貌,并检测了涂层的显微硬度。结果表明,喷涂最佳工艺参数为主气流量72 L/min,喷涂距离107 mm,送粉速率14 g/min,功率18 kW。涂层与基体以机械结合为主,Mo涂层的硬度明显高于基体的硬度,涂层显微硬度分散性和不均匀性较大,这是由于涂层组织结构的非均匀性和涂层中的缺陷造成的。     

等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为

热障涂层在高温服役过程中发生烧结和硬化,是引发涂层开裂和剥离失效的主要因素,因此掌握涂层烧结规律是进行涂层设计制备、寿命预测和工艺优化的前提。 文中采用等离子喷涂技术制备 La₂ Zr₂ O₇热障涂层,在 1250 ℃ 条件下进行涂层高温热暴露试验,表征了涂层高温烧结过程中力学性能的变化规律,从孔隙结构的角度揭示了涂层高温烧结硬化机理。 研究结果表明,喷涂态 La₂ Zr₂ O₇ 涂层为典型的层状结构,硬度为(405±20) HV_0.3 ,高温热暴露后涂层呈现先快后慢的硬化趋势,热暴露 200 h 后涂层硬度提高了 80%。 涂层结构分析表明,涂层物相保持不变,但涂层孔隙率呈现出先快后慢的下降规律。 坐标轴变换处理后发现,硬度和孔隙率均呈现以 10 h 为临界的双阶段特性。 通过对涂层孔隙结构的高温准原位观察,发现涂层孔隙初期多点桥接超快愈合、后期以边界推进方式缓慢烧结的双阶段烧结现象, 从而揭示了 La₂ Zr₂ O₇ 热障涂层分阶段硬化的烧结机理,从而为发展抗烧结高性能热障涂层提供了新的理论依据。     

HVOF喷涂WC-12Co粒子沉积行为分析

目的 研究不同超音速火焰喷涂条件下WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积变形行为。方法 基于Johnson-Cook塑性材料模型与Thermal-Isotropy-Phase-Change热材料模型,采用LS-DYNA进行建模分析。结果 不同喷涂参数下,WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积行为存在明显差异。沉积过程中,粒子等效塑性应变幅度高于基体;粒子边缘位置等效塑性应变幅度高于粒子中心轴线位置;粒子初始速度与初始温度的增加有助于提升结合界面温度与粒子扁平化程度;粒子初始温度与粒子初始速度对接触界面能量变化影响程度基本一致,单位粒子初始速度与温度提升的能量贡献比 分别为0.78以及0.76,二者的能量贡献比近似相同;适度的基体预热( =500 K)可以促进粒子变形,加深沉积坑深度,增大粒子与基体的结合面积,有助于提升粒子与基体之间的结合强度。基体过冷( =300 K)将导致粒子“翘曲”,降低粒子与基体之间的结合面积,基体过热( =600 K)将导致二者结合处于不稳定状态,易引起粒子剥落,二者均不利于粒子与基体的有效结合。结论 一定范围内提升粒子初始速度、温度与基体初始温度,可以提高粒子扁平化程度,增大粒子与基体结合面积,提升粒子与基体的结合性能,进一步提高涂层质量。     

低压等离子喷涂316L不锈钢涂层组织对性能的影响

目的研究涂层组织形貌对涂层性能的影响。方法采用低压等离子喷涂方法制备316L不锈钢涂层,通过改变喷涂条件以及热处理工艺分别得到颗粒堆积、层片状和等轴晶三种不同组织的涂层。利用金相显微镜、X射线衍射、显微硬度计和浸泡实验,分析其金相组织、相结构、显微硬度和耐腐蚀性,对比分析三种不同涂层的性能。结果等轴晶涂层只含奥氏体相,而颗粒状和层片状涂层除奥氏体相外,还有?铁素体相。层片状涂层显微硬度最高(为262 HV0.3),颗粒状涂层次之(为243 HV0.3),等轴晶涂层硬度最低(为118 HV0.3)。在浓盐酸中浸泡1、2、3 h,层片状涂层质量损失分别为0.0110、0.0262、0.0445 mg/cm~2,颗粒状涂层质量损失分别为0.0078、0.0128、0.0262 mg/cm~2,等轴晶涂层质量损失分别为0.0071、0.0100、0.0126mg/cm~2。结论层片状涂层有最高的显微硬度和最差的耐腐蚀性,等轴晶涂层则有最好的耐腐蚀性和最低的显微硬度,颗粒状涂层介于两者之间。     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

镁合金作为最轻质的金属结构材料,由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能,在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而,镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术,在固态下制备涂层,涂层致密且与基体结合良好,因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层(纯铝、铝合金和复合材料涂层)和耐磨损涂层(合金和复合材料涂层),论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能(硬度和涂层/基体结合强度)的主要因素,包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能,并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外,还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题,对未来研究趋势进行了展望。     

冷喷涂固态颗粒沉积中颗粒间结合形成机制研究进展

就目前主流的冷喷涂颗粒结合形成机理进行了系统总结和评述,为冷喷涂沉积体性能的调控和后续研究提供借鉴。分别就经典的颗粒界面绝热剪切失稳结合机理,颗粒界面应力波释放诱导材料射流形成结合机理,以及高速碰撞诱导颗粒表面氧化膜破碎、新鲜金属接触结合机理的基本概念、原理、特点进行了概括总结。通过大量系统文献的调研,指出现有理论目前存在的相悖和不足之处,并简要分析了现有颗粒间结合形成理论对冷喷涂沉积体质量调控方面的指导意义。最后基于现有研究的不足,对冷喷涂颗粒界面结合机制方面的研究进行了展望。     

HVAF喷涂Inconel625涂层在生物质发电环境的高温腐蚀行为

秸秆等生物质焚烧发电时产生的含氯气体和碱金属氯化物腐蚀使受热面金属管道的服役寿命比煤电机组显著降低。 管材表面堆焊镍基耐腐蚀合金的技术尽管可显著提高管道服役寿命,但存在工作效率低、不适合现场施工、管道热变形等诸多问题。 采用可现场施工的空气超音速火焰喷涂(HVAF)在 TP347H 耐热钢表面,制备了 Inconel 镍基耐高温腐蚀涂层,研究了 TP347H 耐热钢喷涂 Inconel 625 合金涂层前后的长期高温腐蚀特性(550 ℃ ,500 h),验证了 HVAF Inconel 625 合金涂层的高温含氯腐蚀防护作用。 显微观察结果表明,优化工艺参数条件下 HVAF 涂层组织致密、 孔隙率低至 0. 72%,与基材结合良好。 腐蚀增重结果表明,采用 HVAF 制备 Inconel 625 合金涂层后,TP347H 耐热钢的腐蚀增重降低 7. 6 倍,耐腐蚀性能显著提升。 冲蚀试验结果表明,HVAF Inconel 625 合金涂层在最初阶段由于表层凸起颗粒的剥落而冲蚀性能极低,进入稳定阶段后耐冲蚀性能提高,与 TP347H 基材的耐冲蚀性能相当。     

环境障涂层用纳米结构Yb2SiO5粉体喂料的制备与表征

纳米结构稀土硅酸盐涂层被认为是未来新型环境障涂层的发展方向,其中 Yb₂ SiO₅ 由于与中间层莫来石的热物性能匹配良好、优异的抗水氧腐蚀能力成为非常有发展前景的环境障涂层面层候选材料。 从材料制备的角度出发, 探索纳米结构 Yb₂ SiO₅ 喂料制备工艺并对喂料进行物相、组织结构和性能表征。 采用喷雾造粒加固相烧结的方法制备了纳米结构 Yb₂ SiO₅ 喷涂粉体喂料,探索了制备高纯度 Yb₂ SiO₅ 的固相烧结工艺,后续通过等离子处理改善粉体喂料的喷涂性能。 借助 X 射线衍射仪研究了粉体喂料的物相,采用扫描电镜、透射电镜研究了粉体喂料的形貌与微观结构。 结果显示,固相烧结工艺采用在 1500 ℃下保温 4 h,再将得到的粉体喂料等离子处理可得到高纯度的 Yb₂ SiO₅ 喷涂粉体喂料,等离子处理之后的喂料为纳米结构,喂料粒度分布均符合等离子喷涂要求,喂料具有良好的流动性和致密性。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。