铁基非晶纳米晶涂层组织及耐冲蚀性能的研究

利用高速电弧喷涂技术制备FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等对涂层的组织结构进行表征,着重分析非晶纳米晶的形成机制,并对涂层的高温耐冲蚀性能进行研究.结果表明:涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;其结构致密,组织均匀,孔隙率低,为1.7%;非晶纳米晶涂层具有良好的耐高温冲蚀性能,攻角增加,涂层冲蚀率随之增加;冲蚀温度升高,涂层耐冲蚀性能也随着提高.     

铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析

利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSiMnNbY系和FeBSiNbCr系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究.结果表明,FeCrBSiMnNbY系和FeBSiNbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔隙率含量分别为1.7%和1.2%;FeBSiNbCr系非晶纳米晶涂层具有良好的耐高温冲蚀性能,随着攻角增加,涂层冲蚀率随之增加;冲蚀温度升高,涂层耐冲蚀性能也随着提高.     

铜基体超音速火焰喷涂碳化物涂层界面研究

使用扫描电子显微镜及透射电子显微镜，对铜基体超音速火焰喷涂（HVOF）碳化物涂层的形成过程，组织结构和界面形态进行了研究。结果表明，HVOF涂层界面显微组织非常复杂，存在纳米晶，非晶和大量位错孢，非晶是粘结相在喷涂中受热，骤冷形成的，而涂层中的纳米晶来自半熔碳化物的破碎。     

Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下的耐磨损性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在AZ91镁合金基体上制备了厚度约为300μm的Fe基非晶纳米晶涂层。研究了Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下,不同速度(180r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min)、载荷(2.5N、5N、10N、20N、30N)对涂层的摩擦磨损行为。采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和透射电镜对涂层的组织结构进行了表征,利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析。试验结果表明:Fe基非晶纳米晶涂层组织均匀、结构致密,氧化物含量和孔隙率低,主要由非晶相和纳米晶相组成;涂层具有较高的硬度(12.03GPa)和弹性模量(197.1GPa)。在载荷为30N、速度为300r/min、磨损时间为900s条件下,其相对耐磨性是3Cr13涂层的3倍。Fe基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制为脆性疲劳剥落。     

超音速火焰喷涂制备钼基非晶纳米晶涂层的研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术，在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上成功的制备出了一种Mo基非晶纳米晶复合涂层。这种涂层组织均匀致密，孔隙率小，约为3．4％，呈典型的层状分布；涂层是由非晶和纳米晶组成，在非晶基体中均匀分布了纳米晶粒。根据衍射峰的半高宽，计算出Mo基涂层中的晶粒平均尺寸为25～70nm，与通过透射电镜的观察得到晶粒大小数20～70nm相符；涂层具有较高的硬度，平均显微硬度为859．0HV50；所获得的非晶纳米晶涂层具有较高的热稳定性，在1020．1℃以下使用，不会发生晶型转变。     

金属喷涂工艺与设备

20093268热喷涂Zn-Al-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究/刘燕…//金属热处理.-2008,33(11):52~54采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层。结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试。结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用。图6表1参620093269铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析/梁秀兵…//焊接学报.-2009,30(2):61~64利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSi Mn-NbY系和FeBSi NbCr系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究。结果表明,FeCrBSi MnNbY系和FeBSi NbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔...     

金属喷涂工艺与设备

20093268热喷涂Zn-Al-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究/刘燕…//金属热处理.-2008,33(11):52~54采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层。结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试。结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用。图6表1参620093269铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析/梁秀兵…//焊接学报.-2009,30(2):61~64利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSi Mn-NbY系和FeBSi NbCr系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究。结果表明,FeCrBSi MnNbY系和FeBSi NbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔...     

金属喷涂、堆焊与修复——金属喷涂工艺与设备

铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究 利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,着重分析了非晶纳米晶的形成机制,并利用湿砂橡胶轮式磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究。结果表明;     

高速电弧喷涂FeNiCrBSiNbW非晶涂层组织结构与力学性能对热处理温度的响应∗

Fe 基非晶涂层因较高的性价比、良好的耐蚀性而广泛应用于众多工业领域,但其在高温环境下的使役性能会因微观结构的变化而发生改变。 为了探讨 Fe 基非晶涂层组织结构与力学性能对热处理温度的响应,利用高速电弧喷涂技术制备 FeNiCrBSiNbW 非晶涂层,随后对其进行不同温度热处理,获得三种具有不同组织结构的涂层。 采用 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、差示扫描量热仪、电子万能试验机、显微硬度计、纳米压痕仪对不同热处理温度下涂层的组织结构和力学性能进行表征。 结果表明:FeNiCrBSiNbW 涂层中非晶相的晶化过程包括初晶晶化与共晶晶化;随着热处理温度的升高,涂层的非晶相含量、孔隙率、结合强度与断裂韧性逐渐降低,而涂层的硬度与弹性模量不断增大。 研究成果对调控高速电弧喷涂 Fe 基非晶涂层的组织结构与力学性能有一定的指导意义。     

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。     

Ni-P纳米晶镀层的摩擦学性能研究

采用化学沉积方法获得了Ni-P纳米晶和非晶两种镀层,对镀态镀层进行低温去应力退火处理。分析了镀层成分和结构,研究了组织结构和退火工艺对镀层摩擦学性能的影响规律及其内在机制。结果表明:Ni-P纳米晶镀层的摩擦学性能明显优于同条件下(仅改变镀液中的络合剂)制备的非晶镀层,镀层磨损机制发生了变化;适当地去应力退火有助于进一步提高镀层的显微硬度,达到降磨减摩的效果。     

磁控溅射类石墨镀层的微观组织观察与分析

利用非平衡磁控溅射系统制备了含微量Cr的类石墨镀层,使用四点探针法测量所制备镀层的电阻率,测试结果表明所制备镀层工作层为类石墨层。使用SEM观察了镀层形貌,使用TEM及HRTEM观察了镀层的微观组织并利用选区电子衍射分析了镀层相结构,观察和分析结果表明:镀层表面质量良好,镀层的纯Cr金属底层为柱状晶结构,过渡层的晶体结构为非晶相中嵌有Cr纳米晶结构;工作层为非晶结构。测定了镀层的硬度、结合力,以及在不同载荷下的摩擦因数和比磨损率,测试结果表明:所制备镀层具有高硬度、高结合力、低摩擦因数和低比磨损率,且高载下比低载下有更低的摩擦因数。分析和讨论的结果还表明:工作层的非晶结构,是使所研究镀层具有高硬度、高结合力、低摩擦因数、低磨损率低的主要原因。     

铁基非晶合金涂层制备及应用现状

综述了铁基非晶涂层的制备技术、成形特征及显微结构,发现随着喷涂热输入的增大,涂层结构更致密,孔隙率下降,但是涂层中非晶含量降低,含氧量增加。概述了铁基非晶涂层的腐蚀性能、腐蚀行为、磨损机制的进展,并总结了铁基非晶涂层当前的工程应用现状,认为铁基非晶涂层的腐蚀性能取决于涂层化学成分和显微结构的均匀性。非晶含量越高,涂层的耐蚀耐磨性能越好;非晶的孔隙率越低,涂层的耐蚀耐磨性能更优异。但是非晶涂层的点蚀规律及机理尚未形成统一认识。依据非晶涂层的研究现状,提出了非晶涂层在制备、性能及相关机理方面存在的问题,展望了铁基非晶涂层的应用前景。     

Correlation of crystallization behavior and mechanical properties of thermal sprayed PEEK coating

An amorphous PEEK coating was prepared on an Al substrate by a flame spraying process. The amorphous coating was subjected to an annealing treatment under an annealing temperature from 180 to 300 °C and a holding time from 1 to 30 min. The cold crystallization behavior of the as-sprayed coating differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle X-ray diffraction (WAXD) measurements. The hardness and tribological behavior of the coatings were investigated. Both DSC and WAXD analysis revealed that the annealed coatings exhibited a semi-crystalline structure. Coexistence of double crystal entities in annealed coatings was deduced. The annealed coatings exhibit higher hardness, lower friction coefficient and wear rate. Both the annealing temperature and holding time can benefit the coating hardness. The annealing condition in the studied range has little influence on the tribological behavior of the coatings. The variances of the coating mechanical properties were correlated with the modifications of the coating structures induced by the annealing treatments.     

电刷镀非晶态Ni-P合金镀层形貌和结构研究

采用电刷镀工艺制备了Ni-P合金镀层，利用金相显微镜、扫描电镜观察了镀层的表面和截面形貌，采用能谱分析、X射线衍射技术测试和分析了Ni-P合金镀层中P元素的含量和镀层的组织结构。实验结果表明：通过该电刷镀工艺可以获得非晶态的Ni-P合金刷镀层。该镀层为柱状组织，镀层表面平整、光滑、致密，但随着刷镀层厚度的不断增加，镀层开始出现微裂纹。     

化学镀 Ni-Mo-P 合金镀层的组织结构与防垢性能研究

目的采用材料测试方法和防垢实验,研究不同工艺条件下的化学镀Ni-Mo-P合金镀层的组织结构与防垢性能。方法在化学镀Ni-P镀层基底上,添加含有钼酸根离子杂多酸盐,在不同工艺条件下化学沉积Ni-Mo-P合金镀层,研究化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构,分析镀液中硼酸含量和钼酸铵含量对镀层沉积速率的影响,观测镀层在结垢实验后的表面形貌并分析结垢速率。通过SEM,XRD和EDS对化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构进行检测,研究在酸性镀液中硼酸含量对化学镀Ni-Mo-P工艺条件的影响。采用防垢实验测试化学镀Ni-Mo-P合金镀层的防垢性能。结果在化学镀Ni-Mo-P过程中,钼酸根离子杂多酸盐具有稳定作用。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的化学沉积镀液的最佳工艺条件为:Ni SO4·6H_2O 16.5 g/L,Na H_2PO_2·H_2O 20 g/L,钼酸钠0.5~0.8 g/L,硼酸2 g/L,乙酸钠7.5 g/L。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的结垢速率明显低于化学镀Ni-P镀层,具有良好的防垢能力,形成了非晶态的镀层。结论采用化学镀Ni-P镀层基底上沉积得到非晶态的Ni-Mo-P合金镀层,硼酸具有调节镀液p H值和络合作用,非晶态的Ni-Mo-P合金镀层平均结垢速率最小值为0.58μm/h,具有良好的阻垢能力。     

电火花沉积Invar/非晶复合涂层的组织与性能

采用电火花沉积技术在45Mn2钢基材表面沉积了Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、摩擦磨损试验仪和电化学工作站等分析了沉积层的组织结构、摩擦磨损和电化学腐蚀性能。结果表明,制备的涂层致密、均匀,与基材呈冶金结合。采用Invar合金打底,获得了约60 μm厚度的无显著裂纹Invar/非晶/Invar涂层。Invar涂层为FCC固溶体结构,Invar/非晶和Invar/非晶/Invar涂层为非晶/固溶体复相结构。Invar、Invar/非晶和Invar/非晶/Invar沉积层的平均硬度分别为176.6、 757.7和772.8 HV0.1,摩擦因数分别为0.44、0.21和0.19。提高沉积层非晶含量可提高硬度,降低摩擦因数,提高耐磨性。沉积层在3.5%NaCl溶液中没有明显的钝化现象,Invar、Invar/非晶及Invar/非晶/Invar涂层的自腐蚀电位分别为-0.74、 -0.54、-0.34和-0.31 V,自腐蚀电流密度分别为7.08、5.15、3.78和3.11 μA·cm^-2。电火花沉积的Invar/非晶/Invar涂层致密、均匀、无裂纹,可极大提高45Mn2钢基体表面的耐磨及耐蚀性能。     

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层材料的摩擦磨损性能研究

目的通过优化涂层制备工艺,制备致密的Fe基非晶合金涂层,以提高非晶合金涂层的耐磨性。方法采用活性燃烧高速燃气超音速火焰喷涂(AC-HVAF)技术,通过工艺优化,制备了组织致密的Fe基非晶合金涂层。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、三维光学轮廓仪等设备,对非晶合金涂层的组织结构、摩擦性能和磨损机制进行了深入分析。结果 Fe基非晶合金涂层呈现典型的非晶结构,涂层厚度在300μm左右,涂层的平均显微硬度值高达1000HV0.1。在干摩擦试验条件下,Fe基非晶合金涂层的磨损量远低于304不锈钢材料,磨损率是304不锈钢基体的1/3~1/2。Fe基非晶合金涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,伴随着氧化磨损。氧化磨损主要是由干摩擦过程中产生的摩擦热导致,氧化磨损加速了片层剥落。结论 Fe基非晶合金涂层孔隙率的降低和非晶相含量的提高,有利于稳定摩擦系数和改善涂层的耐磨损性能。     

低温热循环处理Fe基非晶粉末对爆炸喷涂涂层摩擦学性能的影响

目的提高爆炸喷涂Fe基非晶涂层的摩擦学性能。方法采用液氮-室温循环处理喷涂粉末,通过爆炸喷涂制备原始粉末和处理粉末对应涂层。利用X射线衍射仪(XRD)检测涂层非晶相,用维氏显微硬度计和球-盘式摩擦试验机分别测试涂层的显微硬度和摩擦学性能,用附带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)表征样品的组织形貌及特征区域的元素含量。结果粉末经低温热循环处理后,仍为非晶态组织,且未发生开裂和破碎现象。与原始粉末制备的涂层相比,低温热循环处理粉末制备的涂层孔隙率由1.0%降低至0.4%;未熔颗粒明显减少,粉末铺展更加充分;显微硬度略有降低(由845.4HV降至813.5HV),但测试误差明显减小,威布尔分布拟合直线斜率由7.1196升高至9.6414;摩擦系数由0.76降低至0.73,磨损更加稳定;磨损率相近,均在10−6次方数量级。结论Fe基非晶粉末经低温热循环处理后,其对应涂层的组织更为均匀致密,显微硬度分布更为均匀,摩擦磨损性能更为稳定,磨损机制由原始粉末制备涂层的疲劳剥层磨损,转变为以氧化磨损和塑性变形主导。     

Characterization of plasma sprayed Fe-17Cr-38Mo-4C amorphous coatings crystallizing at extremely high temperature

A Fe-17Cr-38Mo-4C alloy powder was plasma sprayed by three processes: an 80 kW low-pressure plasma spray (LPPS), a 250 kW high-energy plasma spray (HPS), and a 40 kW conventional plasma spray (APS). The as-sprayed coating obtained by the LPPS process is composed of only amorphous phase. As-sprayed coatings obtained by the HPS and APS processes are a mixture of amorphous and crystalline phases. The three as-sprayed coatings exhibit a high hardness of 1000 to 1100 DPN. The amorphous phase in these coatings crystallizes at a high temperature of about 920 K. A very fine structure composed of hard ϰ-phase and carbides is formed after crystallization. The hardness of the coating obtained by LPPS reaches a maximum of 1450 DPN just after crystallization on tempering and retains a high hardness more than 1300 DPN after tempering at high temperatures of 1173 or 1273 K. The corrosion potential of the amorphous coating is the highest among the three coatings and higher than that of a SUS316L stainless steel coating. The anodic polarization measurements infer that the corrosion resistance of the amorphous coating is superior or comparable to SUS316L stainless steel coating in H₂SO₄ solution.