粉体聚集状态对自蔓延高温合成(SHS)反应喷涂Al2O3-Al2Cu3涂层的影响

采用SHS技术和传统氧-乙炔火焰喷涂技术,利用Al与CuO间的高能铝热反应,在钢的表面制备了Al2O3-Al2Cu3复相涂层.研究了粉体聚集状态对SHS火焰喷涂涂层物相组成、组织结构和反应机理的影响,结果表明非团聚CuO-Al粉体分散在气流中缺乏发生SHS反应的条件,而团聚CuO-Al体,经历反应孕育、飞行燃烧、碰撞、结构转变与凝固4个阶段,形成层状结构.     

Al2O3复相陶瓷涂层的SHS反应火焰喷涂过程

基于自蔓延高温台成技术(SHS)的反应火焰喷椽技术，用氧-乙炔火焰引燃Al-Cuo团聚粉，使之发生自蔓延反应．在钢基表面制备了Al2O3复相陶瓷涂层。通过水淬熄试验截取飞行粒子的中间状态，对经水拎后的粒子及喷涂涂层进行物相与组执分析，从而给出了SHS反应火焰喷涂Al2O3复相陶瓷椽层的基本过程．即各团聚颗粒构成独立的徽小反应单元，经历Al熔化和Cuo分解的反应孕育、Al与Cu2O的飞行反应燃饶、与基体碰撞并继续反应、结构转变与凝固4个阶段，最终形喊Al2O3复相陶瓷馀层。     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-A12O3-Fe复合涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉为原料，制备出适于等离子喷涂的复合团聚粉体；并采用反应等离子喷涂技术制备出FeAl2O4-A12O3-Fe复合涂层，用SEM和XRD分析了复合涂层的组织结构。结果表明：反应等离子喷涂得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架，球状Fe相弥散分布于基体上的复合涂层。     

SHS反应喷涂Al2O3-Al2Cu3涂层形成过程与工艺研究

采用SHS反应火焰喷涂工艺在钢基表面制备了以Al2O3-Al2Cu3相为主的复相涂层。测定了涂层的物相组成与组织结构，分析了在热喷涂工艺条件下涂层的形成过程，实验了物料预热、基材预热以及喷涂距离对涂层组织结构和机械物理性能的影响规律。提出：在SHS反应喷涂中与物理过程同时进行的化学燃烧与结构转变过程经历预热、SHS燃烧反应和结构形成与凝固3个阶段，所得涂层中部分Al2O3以较大尺寸片状分布于不同Al-Cu区域边界，部分以100nm到几微米的颗粒状和球状弥散分布于Al2Cu3基体的内部，形成内晶型结构；物料预热温度、基材预热及喷涂距离等参数通过影响反应转化程度和反应能量而对涂层组织结构和机械物理性能有较大影响，实验表明涂层组织与性能在基材预热、物料预热温度为250℃以上、喷涂距离在200mm左右时较为理想。     

Al-CuO系SHS反应火焰喷涂涂层及副产物的形成与转变

采用SHS反应火焰喷涂工艺。在钢基体表面制备了以Al2O3-AlxCu7为主相的复相涂层。通过水淬熄实验。结合SEM和XRD等金相、结构分析测试手段，研究了Al-CuO系反应火焰喷涂过程中，Al-CuO团聚粉粒子的熔化、反应行为及涂层形成过程，阐明了涂层中副产物Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物的形成机理。研究表明：在60mm至150mm的飞行距离当中。CuO受热分解。生成Cu2O、Cu并释放出氧气，至150mill处分解完毕。粒子飞行过程中少量Al与分解产生的Cu2O反应生成少量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu。分解产生及被还原出的Cu与Al在液态下互溶形成合金溶液。喷涂粒子在喷距180mm时撞击基体后，Cu2O与Al充分反应，生成大量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu。其中Cu被液相Al-Cu合金吞并。喷涂后期SHS体系温度下降的过程中。开始发生自蔓延体系的结构转变，Al-Cu合金熔液经复杂的共晶、共析等反应，生成Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物。     

Al-CuO系SHS反应火焰喷涂涂层及副产物的形成与转变

采用SHS反应火焰喷涂工艺,在钢基体表面制备了以Al2O3-AlxCuy为主相的复相涂层。通过水淬熄实验,结合SEM和XRD等金相、结构分析测试手段,研究了Al-CuO系反应火焰喷涂过程中,Al-CuO团聚粉粒子的熔化、反应行为及涂层形成过程,阐明了涂层中副产物Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物的形成机理。研究表明:在60mm至150mm的飞行距离当中,CuO受热分解,生成Cu2O、Cu并释放出氧气,至150mm处分解完毕。粒子飞行过程中少量Al与分解产生的Cu2O反应生成少量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu。分解产生及被还原出的Cu与Al在液态下互溶形成合金溶液。喷涂粒子在喷距180mm时撞击基体后,Cu2O与Al充分反应,生成大量Al2O3陶瓷相并还原出金属Cu,其中Cu被液相Al-Cu合金吞并。喷涂后期SHS体系温度下降的过程中,开始发生自蔓延体系的结构转变,Al-Cu合金熔液经复杂的共晶、共析等反应,生成Cu9Al4和Al2Cu3金属间化合物。     

Al对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系，利用反应火焰喷涂技术制备了Al2O3基复相涂层。测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能，分析了Al含量对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响规律。研究发现，当团聚粉中Al过量6％（质量分数）时，涂层与基体结合强度为24．6MPa，显微硬度5149MPa孔隙率为10．5％，磨损量14．9mg／h，均较Al不过量时明显提高，具有良好的综合性能。     

Al对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系,利用反应火焰喷涂技术制备了Al2O3基复相涂层.测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能,分析了Al含量对反应火焰喷涂Al2O3基复相涂层性能的影响规律.研究发现,当团聚粉中Al过量6%(质量分数)时,涂层与基体结合强度为24.6 MPa,显微硬度5149 MPa孔隙率为10.5%,磨损量14.9 mg/h,均较Al不过量时明显提高,具有良好的综合性能.     

反应等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉为原料,制备出适于等离子喷涂的复合团聚粉体;并采用反应等离子喷涂技术制备出FeAl2O4-Al2O3-Fe复合涂层,用SEM和XRD分析了复合涂层的组织结构.结果表明反应等离子喷涂得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架,球状Fe相弥散分布于基体上的复合涂层.     

Ti-B4C-C系在火焰喷涂时的SHS过程

以Ti—B4C—C为反应喷涂体系，依托SHS反应火焰喷涂制备TiC—TiB2复相陶瓷涂层技术，通过水淬熄实验，截取了喷涂过程中飞行不同距离的粒子，观测了不同飞行距离下，中间状态反应产物的宏观特征、成分和组织结构及其变化过程，理论探讨了复合粉体在氧．乙炔火焰焰流中的飞行燃烧过程与反应机理。研究表明，中间状态的反应产物按其宏观特征出现了完全熔融的实心陶瓷液滴、完全熔融的空心陶瓷液滴、表面熔融芯部未熔的陶瓷颗粒和完全未熔的陶瓷颗粒4种。其飞行燃烧过程机理是：SHS反应始于钛粉的熔化，对位于火焰焰流芯部的中小尺寸喷涂团聚颗粒，其燃烧合成受扩散和毛细管机制控制，以爆燃方式进行；对位于火焰焰流外围的较大尺寸喷涂团聚颗粒，其燃烧合成受组元熔解析出机制控制。     

SHS反应火焰喷涂Al2O3陶瓷涂层修复工艺研究

利用自蔓延(SHS)反应火焰喷涂技术，以（CuO–Al）为反应主体系，设计了具体工件表面修复Al₂O₃陶瓷涂层的工艺。通过对陶瓷涂层的孔隙率、结合强度、耐磨损性能测试及实际应用表明，该工艺能够满足工件表面修复技术的需要，为该技术在具体工件上的实际运用提供了借鉴。     

SHS反应喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的热力学分析与实验

基于SHS反应火焰喷涂技术,在钢基表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层.通过对SHS火焰喷涂陶瓷涂层反应体系的设计和其热力学计算,给出了SHS反应火焰喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的最佳配系.研究得出,当Ti,B4C和C组成的反应体系按1435摩尔比配制时,SHS反应易实现点火,反应绝热温度高,反应速度快,反应产物为TiC0.7N0 3与TiB2二相构成的共晶体,但其特有的共晶层状结构不明显,为交叉复相结构,陶瓷涂层较致密,机械性能较好,陶瓷与钢基体的结合强度可达27.5 MPa,显微硬度HV达15 270 MPa,耐磨性良好.     

在AZ91D表面SHS反应热喷涂Al-CuO系Al2O3基复相陶瓷涂层

采用SHS反应火焰喷涂技术,把Al-CuO系铝热剂引入到喷涂材料中,在AZ91D表面制备了Al2O3基复相陶瓷涂层.结果表明:SHS反应热喷涂层综合性能明显优于传统热喷涂层,传统热喷涂层的热震次数、开气孔率、耐蚀性和耐磨性分别为14次、17.4%、基体的24倍和8.5倍;而反应热喷涂层则分别为40次、15.2%、基体的37倍和10.6倍.若辅以Ni-Al合金打底,喷后重熔工艺可使反应喷涂层的综合性能进一步提高.     

团聚粉改性对反应喷涂Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷涂层的影响

影响反应火焰喷涂Ti（C，N）-TiB2复相陶瓷涂层质量的关键因素之一，是喷涂粉体的聚集状态。分别采用化学镀Ni和溶胶-凝胶TiO2包覆Ti-B4C-C-Al系团聚粉工艺，对Ti-B4C-C-Al系喷涂团聚粉进行胶囊化改性．以强化自蔓延反应团聚粉单元，研究团聚粉经胶囊化改性后对反应火焰喷涂Ti（C，N）-TiB2复相陶瓷涂层的影响规律。研究发现，喷涂团聚粉的胶囊化改性是改善反应火焰喷涂涂层质量的有效方法，胶囊化效果越好，喷涂粉的自蔓延反应越充分，反应产物转化率越高；胶囊化改性可有效防止团聚粉中的钛在喷涂过程的氧化，并对涂层组织与分布产生一定影响．使涂层的致密度和显微硬度得到提高。     

自反应火焰喷涂过程中碰撞沉积物的形成及分析

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系，基于SHS反应火焰喷涂制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层技术，进行粒子与基体碰撞试验，获得了自蔓延反应火焰喷涂粒子与基体碰撞变形后的各种形貌图，通过对飞行粒子结构与粒子变形特点的研究得出：飞行粒子的形态与结构决定了粒子的变形特点，五种形态的碰撞沉积物来自各自对应的飞行粒子；基体预热温度、喷涂距离和喷涂团聚粉粒制备质量对碰撞沉积物的沉积率及扁平化有重要影响：不同变形粒子问的相互作用对涂层组织与性能会造成不同的影响，扁平粒子的薄膜飞溅主要由陶瓷熔滴内的气泡引起。     

反应等离子喷涂合成Fe-FeAl2O4-Al2O3复合涂层的研究

利用机械团聚法制备了适合等离子喷涂的Fe2O3／Al复合粉体，将此粉体送入等离子焰流，通过复合粉的自反应制备含有Fe、Al2O3和FeAl2O4的复合陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）等检测手段对反应等离子制备的复合涂层进行了研究。结果表明：涂层具有以层状陶瓷为骨架，球形金属为弥散相的组织，反应生成涂层的过程是分步进行的，由于反应生成的部分纳米颗粒以及金属的存在，使得涂层的耐磨性和韧性比普通Al2O3涂层有了较大的提高，尤其在高载荷作用下，复合涂层的耐磨性比普通Al2O3提高近两倍。     

团聚粉改性对反应喷涂Ti(C,N)-TiB_2复相陶瓷涂层的影响

影响反应火焰喷涂Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷涂层质量的关键因素之一,是喷涂粉体的聚集状态。分别采用化学镀Ni和溶胶-凝胶TiO2包覆Ti-B4C-C-Al系团聚粉工艺,对Ti-B4C-C-Al系喷涂团聚粉进行胶囊化改性,以强化自蔓延反应团聚粉单元,研究团聚粉经胶囊化改性后对反应火焰喷涂Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷涂层的影响规律。研究发现,喷涂团聚粉的胶囊化改性是改善反应火焰喷涂涂层质量的有效方法,胶囊化效果越好,喷涂粉的自蔓延反应越充分,反应产物转化率越高;胶囊化改性可有效防止团聚粉中的钛在喷涂过程的氧化,并对涂层组织与分布产生一定影响,使涂层的致密度和显微硬度得到提高。     

反应等离子喷涂Ni3Al涂层的组织与性能

为了满足高温热防护的需求,采用等离子喷涂技术制备Ni3Al复合涂层,并详细研究了涂层的组织结构、结合强度、热震性能及高温抗氧化性能。结果表明,由于Ni、Al粉体之间接触充分,喷涂过程中,完全反应生成了Ni3Al中间相,并放出大量的热,涂层与基体呈微冶金结合,结合强度较普通镍包铝涂层高30%~40%,并具有良好的抗热震性和高温抗氧化性能     

自反应火焰喷涂过程中碰撞沉积物的形成及分析

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系,基于SHS反应火焰喷涂制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层技术,进行粒子与基体碰撞试验,获得了自蔓延反应火焰喷涂粒子与基体碰撞变形后的各种形貌图,通过对飞行粒子结构与粒子变形特点的研究得出:飞行粒子的形态与结构决定了粒子的变形特点,五种形态的碰撞沉积物来自各自对应的飞行粒子;基体预热温度、喷涂距离和喷涂团聚粉粒制备质量对碰撞沉积物的沉积率及扁平化有重要影响;不同变形粒子间的相互作用对涂层组织与性能会造成不同的影响,扁平粒子的薄膜飞溅主要由陶瓷熔滴内的气泡引起。     

纯铜表面SHS反应热喷涂Al_2O_3基复合陶瓷涂层的性能研究

采用SHS(自蔓延高温合成)反应火焰喷涂工艺,将Al-CuO铝热反应体系引入到喷涂陶瓷材料中,在纯铜表面制备Al2O3基复合陶瓷涂层.结果表明,SHS反应热喷涂层与基体的结合好于常规热喷涂,辅以Ni-Al合金打底,复合涂层500度下热震循环40次时仍完好无损.复合涂层的XRD图谱表明,在层间及涂层内部生成的NiCu及AlxCuy化合物有助于增强涂层的性能,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好的液相环境的作用,提高反应转化率,降低孔隙率,同时复合涂层具有较好的耐磨性及抗氧化性.