高速电弧喷涂复合材料涂层工艺优化与性能研究

采用FeCrNi粉芯丝材利用正交回归试验研究了高速电弧喷涂工艺参数对FeCrNi/Al2O3涂层的力学性能影响规律，并优化工艺参数。结果表明，和其它工艺参数相比，喷涂距离对涂层的结合强度、硬质相沉积效率、显微硬度有显著影响，喷涂距离与喷涂压力的交互作用对显微硬度有较明显的影响。当喷涂电流为100A，喷涂压力为0．65MPa，喷涂距离为250mm时，FeCrNi粉芯丝材涂层的结合强度仍高达31．2MPa。     

陶瓷粉末尺寸对电弧喷涂金属-陶瓷复合涂层形成及性能的影响

利用高速电弧喷涂和含有微米TiB2和纳米Al2O3陶瓷粉末的粉芯丝材在碳钢基体上制备了六组陶瓷颗粒弥散增强的Fe-TiB2复合涂层,研究微纳米陶瓷粉末对电弧喷涂Fe-TiB2复合涂层的形成和性能的影响.采用光学显微镜、WYKONT1100三维表面形貌仪对比分析了扁平粒子形貌和厚度;用SEM,EDAX及XRD分析涂层的形貌和相组成,测试了涂层的显微硬度和耐磨粒磨损性能,并用激光共聚焦显微镜观察磨损后的涂层形貌.结果表明,随着粉芯丝材中微纳米陶瓷粉末含量的增加,扁平粒子的形貌从飞溅严重的散点状逐渐转变成少量飞溅的盘状,涂层的孔隙率随之下降.对比6种涂层的组织及性能,发现当粉芯丝材中的TiB2粉末尺寸＜2 μm时,Fe-TiB2复合涂层中的陶瓷硬质相分布最为细小、弥散,涂层的耐磨性能最好.     

钛铝极性对超音速电弧喷涂层组织与性能影响

利用SAS -Ⅱ型超音速电弧喷涂设备和工业级钛、铝金属丝材 ,以LY12铝合金为基体 ,用显微硬度计对在不同丝材极性条件下所得涂层的显微硬度进行了测试 ,并用X -射线衍射技术、扫描电子显微镜和X射线能谱仪等对涂层的组织结构进行了分析和观察。结果表明在其它工艺参数相同的条件下 ,改变钛铝金属丝材与喷涂电源的连接方法对涂层的显微硬度及组织结构有很大的影响。当钛丝与电源负极相接时 ,由于在喷涂过程中钛更易于形成氮化物 ,涂层中的TiN Al较高 ,涂层孔隙率较低、和部分钛铝金属间化合物转化成氮化物 ,因此 ,所得涂层的硬度比其它连接方法所得涂层的硬度高约 10 6HV0 .2 。     

高速电弧喷涂技术制备Fe基非晶涂层及其性能

利用自设的新型粉芯丝材,通过高速电弧喷涂技术制备了Fe Cr BAl Ni Si非晶涂层,针对涂层的组织结构和性能进行了深入研究。结果表明,涂层组织致密,其层状结构呈薄片形,涂层孔隙率为5.6%。涂层含有29%的非晶相,且主要存在于近基体涂层中,而晶体相则主要为Fe-Cr相、Al Ni3相、Cr B相、Ni4B3相和Al2O3相。非晶相的存在及因沉积效果产生的缺陷决定了涂层的显微硬度的不均匀性,涂层平均硬度接近800 HV0.1,最大可达1 115.3 HV0.1,属于硬质涂层。涂层的晶化温度约为712℃,较其他几种非晶涂层涂层有更好的热稳定性。     

钛铝极性对超音速电弧电弧喷涂层组织与性能影响

利用SAS－Ⅱ型超音速电弧喷涂设备和工业级钛、铝金属丝材，以LY12铝合金为基体，用显微硬度计对在不同丝材极性条件下所得涂层的显微硬度进行了测试，并用X－射线衍射技术、扫描电子显微镜和X射线能谱仪等对涂层的组织结构进行了分析和观察。结果表明在其它工艺参数相同的条件下，改变钛铝金属丝材与喷涂电源的连接方法对涂层的显微硬度及组织结构有很大的影响。当钛丝与电源负极相接时，由于在喷涂过程中钛更易于形成氮化物，涂层中的TiN/Al较高，涂层孔隙率较低、和部分钛铝金属间化合物转化成氮化物，因此，所得涂层的硬度比其它连接方法所得涂层的硬度高约106HV0．2.     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的组织与性能

采用Fe-Al/Cr3C2粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织与性能.结果表明,高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2涂层中生成了多种物相,主要是Fe3Al和FeAl相,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO*Al2O3和Cr2O3氧化物相等.涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度,密度和孔隙率较低.     

高速电弧喷涂FeMnCrNi/Cr3C2涂层的工艺优化及磨损性能

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了FeMnCrNi/Cr₃C₂涂层。通过正交试验研究了喷涂电压、喷涂电流和喷涂距离对涂层形貌及性能的影响,获得了涂层制备的最佳工艺参数。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度仪与激光共聚焦显微镜等研究了最佳工艺参数下制备的FeMnCrNi/Cr₃C₂涂层的形貌及性能。结果表明:影响涂层性能的主次因素顺序为:喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流。最佳工艺参数为:喷涂电压31 V、喷涂电流240 A、喷涂距离200 mm。采用最佳工艺参数制备的涂层孔隙率为1.99%,显微硬度为719 HV0.1,是Q235钢的3.5倍,涂层的平均磨痕宽度、深度和截面积分别为281.95μm、4.42μm和564.81μm2,相比Q235钢分别减小了60%、72%和89%,具有更优的耐磨性;涂层的主要磨损形式为磨粒磨损。     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

高速电弧喷涂再制造曲轴FeAlCr/3Cr13复合涂层的性能研究

高速电弧喷涂再制造曲轴的使用寿命与涂层的结合强度和耐磨性有很大的关系。为了提高涂层的性能,研究了新型FeAlCr/3Cr13复合涂层的组织结构和力学性能,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDAX)和X射线衍射仪分析了涂层的微观结构、相组成和残余应力。利用显微硬度计和CETR微动摩擦磨损试验机等试验设备对涂层的力学性能进行了分析。结果表明,喷涂FeAlCr粉芯丝材作为打底层,合金元素反应充分,复合涂层组织均匀、致密,空隙率约9.87%。复合涂层相组成主要由韧性相α-Fe和硬质相Cr23C6、(Fe,Cr)固溶体组成,氧化物含量较低,约3.2%,复合涂层平均残余应力较小,约67.6 MPa,平均显微硬度HV0.1为4000 MPa,结合强度约46.6 MPa,油润滑高载摩擦条件下复合涂层表现出较好的耐磨性能。     

等离子喷涂WC-Ni涂层的组织结构及力学性能

采用等离子喷涂技术在不同的喷涂工艺条件下制备WC-Ni涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征和观察涂层的相结构和显微组织,同时运用压痕法对涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性进行测试。结果表明,等离子喷涂工艺参数对涂层的组织结构和相结构有显著影响,等离子喷涂功率增加,粒子的熔化程度增加,适当的喷涂距离下沉积形成的涂层致密;等离子功率增加,喷涂过程中会产生WC粒子的失碳,相对于W_2C相,WC_(1-x)相的增加可以同时提高涂层的显微硬度和断裂韧性;与涂层的相组成相比,致密的组织结构对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的综合性能的提高更显著。     

等离子喷涂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7热障涂层的抗热震性能

采用等离子喷涂制备了La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇（LZ7C3）热障涂层,并对涂层的微观组织、相结构、成分、相稳定性、涂层热导率以及抗热震性能进行了研究.结果表明,LZ7C3涂层由单相烧绿石结构物质组成,高温稳定性较好;涂层的热导率较块材下降约20%,这是由于涂层具有较高的孔隙率所致:涂层在不同温度范围的热震寿命和失效机制不同,在室温至约1000℃间的热震寿命为116 cyc,涂层失效方式以片状剥落为主:在室温至1100℃间的热震寿命为53 cyc,涂层失效方式为片状剥落和层状撕裂;在室温至1200℃间的热震寿命为3 cyc,涂层失效方式以层状撕裂为主.     

高速电弧喷涂FeCrNi/CBN粉芯丝材的研制与性能研究

介绍了FeCrNi/CBN粉芯丝材的研制过程,采用高速电弧喷涂技术将所研制的FeCrNi/CBN粉芯丝材成功地在45钢基体上制备出FeCrNi/CBN复合涂层。对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨损性能等进行了测试,利用扫描电镜,能谱仪等手段对涂层进行分析。研究表明,涂层的组织呈现出典型的层状结构特征;综合力学性能优异,具有较高的结合强度、高致密度、较好的耐热震性能和耐磨损性能。     

碳化硼对电弧喷涂涂层性能的影响

将碳化硼(B4C)陶瓷粉末和其它合金元素与304L不锈钢带轧制成粉芯丝材,采用电弧喷涂技术制备金属陶瓷复合涂层.研究了B4C在电弧喷涂中的应用.利用XRD,SEM对涂层的形貌、相组成和磨损表面进行了分析.利用自行设计的高温磨粒磨损装置和高温冲蚀设备分别评价了B4C对涂层耐高温磨粒磨损性能和耐高温冲蚀性能的影响.结果表明,粉芯丝材喷涂工艺良好,B4C陶瓷与粉芯中其它组分反应,可以形成含Fe3B,CrB,FexN i23-xB6,Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3和Fe3C等硬质相的复合涂层,大幅度提高了涂层的硬度和耐磨耐冲蚀性能.     

CuO掺杂Ni0.4Zn0.6Fe2O4铁氧体的组织与性能探讨

采用传统球磨法制备了Ni0.4-xCu_xZn0.6Fe₂O₄（x＝0,0.12,0.20,0.28）铁氧体,并通过扫描电镜（SEM）、X-ray衍射（XRD）、综合热分析（TG-DSC）和振动样品磁强计（VSM）等手段研究掺杂CuO对Ni-Zn铁氧体的显微组织、相组成和磁性能。结果表明,随着CuO含量的增加,第二相Ni-Cu-Zn相生成,且 Ni-Cu-Zn铁氧体衍射峰强度逐渐增强;从显微组织形貌和能谱可以看出,Cu ^2＋参与了铁氧体的反应,CuO含量增加得越多,样品烧结性能越好,并促使Ni-Cu-Zn铁氧体的晶化温度降低;磁滞回线显示了Ni0.4-xCu_xZn0.6Fe₂O₄（x＝0,0.12,0.20,0.28）铁氧体的软磁特性,CuO原子分数x为0.2时的铁氧体的饱和磁化强度（Ms）最高,且具有较低的矫顽力（Hc）。     

Laser cladding of stainless steel with Ni–Cr3C2 and Ni–WC for improving erosive–corrosive wear performance

The microstructure and the erosive–corrosive wear (ECW) performance of laser-clad Ni–Cr₃C₂ and Ni–WC coatings with overlapping clad tracks (OCT) on a 0.2% C martensitic stainless steel were investigated by scanning electron microscopy (SEM), XRD, EDX techniques and ECW testing. The coating produced by completely dissolving Cr₃C₂ particles in laser melted pool is composed of austenite (γ) dendrites surrounded by a γ-M₇C₃ eutectic, whereas another one is of granular solidifying structure in which contains the incompletely dissolved WC particles. The microhardness of Ni–WC coating is higher than that of Ni–Cr₃C₂, about 300 HV average. The main reason of microhardness difference is that two coatings have different solidified structure. The comparison of ECW tests found that the reduction of ECW rate dose not occur with the increase of hardness. The Ni–Cr₃C₂ coating with lower hardness has a lower ECW rate with respect to the Ni–WC one. Both average ECW rate decreased by approximately 30% and 60% as compared to that of stainless steel substrate, and both coatings had different ECW mechanism. The increase of ECW resistance is closely related to structure state, kind and amount of carbides, microhardness and toughening ability of the clad layer.     

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H2O2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H₂O₂ (质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,Mo₃Si和Fe₅Si₃相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。     

NiTi-Cr_3C_2/纳米TiC涂层制备及其性能的研究

设计了两种不同含量Ni包覆纳米TiC陶瓷颗粒组分的粉芯丝材,采用超音速电弧喷涂方法在20钢表面制备耐高温冲蚀涂层,结合金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析方法对涂层进行高温冲蚀性能研究.结果表明,涂层的组织结构由Fe-Ni基固溶体、Cr3C2、TiC和氧化物相组成,涂层硬度明显高于20钢;涂层表现出了较好的抗热震性能;无论是低冲击角还是高冲击角,涂层的冲蚀率变化不大,且明显小于20钢的冲蚀率.     

Processing, microstructure, and properties of laser remelted Al2O3/Y3Al5O12（YAG） eutectic in situ composite

Laser remelting and rapid solidification were performed in preparing the high-performance Al2O3/Y3Al5O12（YAG） eutectic in situ composite. The microstructure characteristic and solidification behavior were studied using scanning electron microscopy（SEM）, energy dispersive spectroscopy（EDS）, X-ray diffractometry（XRD） and simultaneous thermal analysis（STA）. The hardness and fracture toughness were obtained using an indentation technique. The results show that the laser remelted Al2O3/YAG composite has a homogeneous eutectic microstructure without microcrack and pore. The component phases of Al2O3 and YAG are three-dimensionally and continuously reticular connected, and finely coupled without grain boundaries, colonies and amorphous phases between interfaces. The eutectic interspacing is greatly refined with increasing the scanning rate and average is only l μm. The synthetically thermal analysis indicates that the eutectic temperature of Al2O3-YAG is 1 824 ℃, well matching the phase diagram of Al2O3-Y2O3 system. The maximum hardness reaches 19.5 GPa and the room fracture toughness is 3.6 MPa.m^1/2.     

高速电弧喷涂FeCrNi/WC粉芯丝材的研制与性能研究

介绍了FeCrNi/WC粉芯丝材的研制过程,采用高速电弧喷涂技术将研制的FeCrNi/WC粉芯丝材成功地制备出FeCrNi/WC复合涂层.对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨损性能等进行了测试,利用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)等手段对涂层进行分析.结果表明:涂层的组织呈现出典型的层状结构特征;综合力学性能优异,具有较高的结合强度、高致密度、较好的耐热震性能和耐磨损性能.     

自反应电弧喷涂原位合成Ti(C,N)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层

以Ti+B4C为反应药芯、Al为外皮材料制备反应型喷涂丝材,探讨利用自反应电弧喷涂技术在45钢基体表面制备复相陶瓷涂层的可行性。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法分析、观察了涂层的组织与结构,测试了涂层的主要力学性能。结果表明:利用制备的药芯丝材进行喷涂试验,可获得由TiB2、TiB、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成的复相陶瓷涂层。涂层呈典型的层状结构,其连续的基体相内弥散分布着离散的第二、第三相。涂层与基体间的结合强度为18.9MPa,涂层的平均显微硬度与弹性模量分别为735.4HV0.2和461.4GPa,摩擦因数在0.45～0.50之间,耐磨性能较基体材料提高3倍以上。