稀土硅铁对TBCs梯度热障涂层组织与性能影响的研究

通过低压等离子喷涂技术在Ni基合金表面制备了Y2O3－CeO2-TZP/NiCoCrAlY梯度热障涂层，采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针等方法研究了稀土硅铁对Y2O3－CeO2-TZP/NiCoCrAlY梯度热障涂层的组织和性能的影响。结果表明，在涂层中加入适量的稀土硅铁，能改善涂层的组织结构，提高其抗热震性能和抗高温氧化性能。     

等离子喷涂Al2O3-3%TiO2涂层结构及加载绝缘性能

目的研究等离子喷涂Al_2O_3-3%TiO_2涂层的抗低温冲击性能和外部载荷下的绝缘性能等综合性能,探讨大气等离子喷涂技术作为核聚变反应堆磁体支撑结构绝缘涂层制备方法的可行性。方法采用大气等离子喷涂技术在喷砂处理的A286基体上制备Al_2O_3-3%TiO_2涂层并进行封孔处理,利用XRD、SEM等手段对涂层的微观结构和常规性能进行表征,重点关注了涂层的低温热冲击性能和加载绝缘性能。结果喷涂粉末充分熔融及铺展而沉积为典型的层叠状结构,涂层的结合强度达30 MPa,孔隙率可控制在5%以内。均匀涂刷在涂层表面的硅树脂封孔剂有利于填充涂层孔隙和微裂纹,封孔剂在涂层内部的渗透深度可达到大约100μm。从室温水浴到液氮进行10个循环的热冲击试验后,涂层未发现裂纹和剥落,且热冲击对绝缘性能没有显著影响。250 MPa压缩载荷下,涂层的表面电阻率明显降低,但仍高于30 MΩ/sqr。结论 Al_2O_3-3%TiO_2涂层可作为高载荷和低温环境下使用的潜在绝缘材料,而大气等离子喷涂将成为制备核聚变反应堆磁体支撑结构关键部件绝缘涂层的重要选择。     

不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能

为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni_3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。     

超疏水复合涂层的制备和性能研究

采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备了双层Al_2O_3/PTFE复合涂层和单层Al_2O_3-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微观形貌、相组成、粗糙度、硬度、疏水性能以及耐磨性能。评价复合涂层的性能并进而研究了Al_2O_3陶瓷作为粘结层和硬质颗粒填充相以及工艺参数对复合涂层的疏水性能和耐磨性能的影响。结果表明:无论Al_2O_3陶瓷作为粘结层还是硬质填充相添加到涂层中,都显著提高了单一PTFE涂层的摩擦学性能。Al_2O_3-PTFE复合涂层的耐磨性能优于Al_2O_3/PTFE复合涂层,两复合涂层的磨损率和摩擦系数依次为2.84×10~(-5)mm~3/N·m、9.97×10~(-5)mm~3/N·m和0.51、0.38;复合涂层的表面都具有良好的疏水性能,与水的静态接触角分别为155.4°和148.9°。良好的疏水性能源于表面粗糙的微纳米级突起结构和表面存在密集分布的低表面能氟化物的协同作用。进行摩擦磨损试验后表面的突起结构受到一定的破坏,涂层的疏水性能有所下降,但是Al_2O_3/PTFE复合涂层仍然具有超疏水性。     

连铸结晶器表面强化层的研究现状和发展趋势

钢铁连铸结晶器作为连铸机的核心部件，其工作的可靠性、稳定性和耐用性便成为人们十分关心的问题。人们采用电镀、热喷涂等表面强化处理技术在结晶器表面制备一层保护层，以延长结晶器的使用寿命。阐述了结晶器表面强化技术的研究现状，并展望了结晶器的表面强化技术。     

大气等离子喷涂制备SOFC连接体Cu/Mn/Co金属防护涂层

为了进一步提高固体氧化物燃料电池（SOFC）连接体防护涂层的电导率,采用大气等离子喷涂技术（APS）制备了Cu/Mn/Co金属涂层．研究了不同喷涂工艺参数对涂层性能的影响,以及涂层在800 ℃下的氧化行为．通过XRD,SEM及EDS表征涂层高温氧化过程中的相结构、表面形貌和微观结构演变,采用直流四电极法测量涂层的高温电导率．结果表明,800 ℃下氧化使金属涂层转变成了MnCo₂O₄/Cu_xMn_3-xO₄相．氧化初期,涂层表面和底部出现富Cu层;随氧化时间增加,富Cu层逐渐消失,Cu元素均匀分布在涂层中;当氧化120 h时,涂层表层的CuO层已不连续,与涂层分层且产生微裂纹．同时发现,长时间氧化后涂层截面明显致密化,形成了顶部致密、底部多孔的结构．此外,电流为550 A的涂层试样（No.2）尖晶石相最多,涂层致密度最高,其电导率也最高．800 ℃下氧化120 h后,电流为500,550和600 A的三种涂层试样（No.1~No.3）电导率分别为59.68S,93.55和85.72 S/cm,并且氧化过程中电导率保持稳定．所制备的金属涂层和尖晶石涂层均表现出较好的阻Cr扩散效果,Cr主要以Cr₂O₃的形式富集在基体和涂层的结合处．      

大气等离子喷涂CuAl/hBN涂层的高温磨损性能

利用大气等离子喷涂工艺制备了铝-六方氮化硼(Al/hBN)和铜铝-六方氮化硼(CuAl/hBN)可磨耗封严涂层,表征了两种涂层的形貌、物相、硬度、结合强度、h BN烧损及450°C下的磨损性能。结果表明,相较于Al/hBN涂层,CuAl/hBN涂层的h BN烧损比例降低了20.2%,h BN相与孔隙更加细小及分布均匀,洛氏硬度小幅度升高且在不同部位上的差异更小,结合强度虽降低了2.67 MPa,但仍符合工程应用标准。在高温磨损试验中,CuAl/hBN涂层的质量损失不到Al/h BN的1/10,Al/hBN涂层的磨损机制以黏着磨损为主,而CuAl/hBN涂层以磨粒磨损为主,同时伴有少量的氧化磨损。CuAl/hBN涂层的摩擦副质量略有减小,其表面粘附的涂层极少;Al/hBN涂层的摩擦副则因涂层转移而导致质量增加。在Al/hBN可磨耗封严涂层中添加枝晶Cu能够明显抑制喷涂过程中非金属相的烧损,令非金属相的含量及分布得到明显改善,从而提高涂层的硬度及耐磨耗性能,以及与对磨部件的摩擦相容性。     

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrA-lY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.     

300M钢基体上高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗盐雾腐蚀性能

以涂层在飞机起落架的应用作为研究背景,在300M超高强钢基体上对替代电镀硬铬的两种高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗中性盐雾腐蚀性能进行了研究.结果表明,两种有涂层的300M钢的疲劳寿命均高于无涂层300M钢,如考虑扣除涂层承受载荷,有涂层的300M钢与无涂层300M钢的疲劳寿命相当.喷砂镶嵌在基体表面的刚玉砂粒导致有WC-10Co4Cr涂层的疲劳寿命低于有WC-17Co涂层的300M钢.两种涂层对基体的疲劳性能都没有负面影响;两种涂层都提高了300M钢的抗盐雾腐蚀性能,但有WC-10Co4Cr涂层的300M钢表现出更好的抗盐雾腐蚀性能.综合比较两种涂层的性能,高速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层是更好的电镀铬替代涂层.     

氧化铝涂层的超音速等离子喷涂参数影响及硬度分析

目的初步明确超音速等离子喷涂参数对涂层的影响规律,优化工艺参数。方法采用超音速等离子喷涂技术制备Al2O3陶瓷涂层,对涂层进行表征,分析喷涂电流I、等离子发生气体压力Pair、喷距d对涂层显微结构的影响。基于涂层显微硬度HV设计工艺优化试验,建立喷涂参数与显微硬度之间的回归方程。结果 I=260 A或Pair=0.55 MPa时,涂层是α-Al2O3和γ-Al2O3双相复合结构;I=340 A或Pair=0.35 MPa时,涂层几乎全由γ-Al2O3相组成,基本不含有未熔颗粒;喷距变化对涂层相组成的影响不显著。I或d增大,或者Pair降低,显微硬度都呈增大趋势。结论在实验范围内,超音速等离子喷涂Al2O3涂层的显微硬度最优工艺是:Pair=0.35 MPa,I=340 A,d=230 mm。