HVOF制备MCrAlY涂层过程中WC杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

超音速等离子喷涂纳米防污陶瓷涂层研究

以NiCr合金为底层,含防污成分的纳米Al_2O_3-13%TiO_2为面层,采用超音速等离子喷涂方法制备纳米防污陶瓷涂层。研究了不同工艺对涂层截面形貌、孔隙率、显微硬度及结合强度的影响,探讨了涂层的防污性能,获得了较优的喷涂工艺参数:Ar流量3.6～3.8 m~3/h,H_2流量0.4 m~3/h,电流400～420A,电压150V,喷距100mm,送粉量30g/min。采用较优超音速等离子喷涂工艺制备的纳米防污陶瓷涂层孔隙率可达0.8%,HV_(0.3)≥987,结合强度≥35.15 MPa,并且抗海生物附着性能优良。     

封严涂层材料及应用

介绍了封严涂层的特点、测试方法、分类以及国内外可磨耗和耐磨封严涂层的应用情况,对部分封严涂层材料的发展过程及涂层的特殊制备工艺进行了阐述。评述了封严涂层的研究现状及在航空工业的发展前景。     

铝粉包覆镍铬合金粉末及涂层性能研究

采用常规铝粉及超细铝粉对镍铬合金粉进行包覆,制备镍铬铝粉末.结果表明,采用超细铝粉包覆的粉末表面包覆更严、更均匀.采用超细铝粉对两种形状不同的镍铬合金粉进行包覆,形状不规则的粉末更易被包覆.将以上三种包覆型粉末制备成涂层,超细铝粉包覆粉末制备的涂层孔隙率更小,涂层更致密.     

等离子弧处理纳米氧化锆粉末结构演变研究

本文采用大气等离子喷涂—纯净水捕获技术,研究了纳米氧化锆(YSZ)粉末在等离子焰流熔化过程中颗粒状态演变历程。研究表明,纳米氧化锆团聚粉在等离子喷涂过程中因纳米晶的长大和熔化而呈现出明显的致密化收缩趋势,同时由于粉末颗粒在等离子焰流区停留时间和受热程度不同,通过熔融急冷与内部气体膨胀的双重作用,粉末外观分别经历了"微裂纹型"、"熔融针状气孔型"以及"密实球壳型"等不同阶段形貌。粉末内部结构的演变则进一步揭示了在高温高速等离子焰流中纳米团聚颗粒因内外巨大温差和不同熔融状态下的热量传导效果,产生了不同热应力程度下的径向内外收缩效应,从而表现出粉末内部弥散"微裂纹孔隙"、"均匀球形孔隙"以及空心结构等阶段性结构变化。上述演变过程可为纳米氧化锆涂层的制备应用和性能改进提供必要的数据参考。     

Ni-20Al 丝材制备及涂层微结构特征研究

开发了三种不同结构的 Ni-20Al 丝材, 对其火焰喷涂工艺性和涂层微结构特征等进行分析, 并与商用 Metco 405NS 丝材及所制备的涂层进行了对比。 结果表明, 丝材结构影响了火焰加热时热量由丝材表面向芯部的 传导, 导致丝材熔化状态产生显著差异, 进而决定了喷涂焰流的稳定性以及相关涂层组织的均匀性。 其中, 采用 轧制拉拔包丝技术制备的 Ni-20Al 丝材, 呈现出优异的喷涂工艺稳定性, 所制备的涂层组织均匀, 平均显微硬度 和结合强度分别可达 348.3 HV0.05、 62 MPa, 与 405NS 丝材制备涂层性能基本一致, 具备了较好的应用潜力。     

热喷涂用氧化钇球形粉末的制备

采用喷雾烧结方法制备热喷涂用球形氧化钇粉末。对粉末喷雾料浆制备方法、喷雾方式对球形粉末性能的影响进行了一系列对比试验,并对以上工艺所得粉末进行表面形貌观测。结果证明,采用酸溶沉淀制备料浆、压力式喷雾方法制备出的球形氧化钇粉末松装密度可达1.51g/cm~3,流动性为52.19s/ 50g,可满足热喷涂需求。     

高纯氧化钇复合涂层的研制

本文采用等离子喷涂方法制备了氧化铝—氧化钇复合陶瓷涂层,研究涂层的制备工艺。通过SEM对涂层的微观组织进行分析研究。通过对涂层结合强度、孔隙率、沉积率和表面粗糙度的测试,研究涂层的综合性能。对单层氧化钇涂层和双层结构复合涂层进行性能对比,研究表明双层结构复合涂层具有更好的力学性能,在满足使用性能的同时,具有易清除再加工、易修复的特点。     

纳米 YSZ 热障涂层高温时效过程中组织演变研究

燃气轮机长期运行过程中,热端部件如燃烧室内壁和前级涡轮叶片长期经受高温火焰冲击,涂层材料会产生时效行为。在时效过程中,热障涂层会发生组织演变,影响涂层性能与寿命。本文对一种高纯纳米YSZ热障涂层进行了不同温度的时效考核,研究材料在高温中组织演变行为,并对涂层孔隙率变化规律进行了热动力学分析。结果表明,在高温过程中,YSZ涂层中残留的纳米界面会进一步融合并逐渐演变为微米晶;受热动力学机制支配,涂层中孔隙闭合消损,造成涂层孔隙率下降。另外,本文还统计分析了涂层的相变行为。     

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

采用北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末作为喷涂材料,对该粉末的流动性、松装密度、表面形貌、元素分布等物理性能进行了分析。采用HVOF喷涂法制备WC-10Co-4Cr涂层,测试了涂层的结合强度和显微硬度,并利用HITACHIS-3500型扫描电子显微镜对涂层的显微组织进行了分析。研究结果表明:北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末具有良好的物理性能。采用HVOF喷涂制备的WC-10Co-4Cr涂层的连续性和致密度良好,且具有高硬度和结合强度,涂层中各组分分布均匀,没有明显的偏析现象。