液相等离子喷涂技术研究进展

随着航空航天等高精尖技术的发展,涂层材料的研究与应用受到广泛关注。高性能涂层材料应用在航空发动机领域可以提高效率、减少能源损失、增加使用寿命。与传统的大气等离子体喷涂(APS)技术相比,液相喷涂技术可以制备出纳米或亚微米级多孔结构涂层。综述了液相喷涂技术的研究现状,并对喷涂形成机理、溶液的制备、涂层的微观结构及热稳定性能进行了分类讨论。首先,介绍了液相喷涂中悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)的研究背景和意义,并对两者之间的差异和相关性进行比较说明;其次,对液相喷涂涂层的形成机理、溶液的制备以及工艺参数,对喷涂过程中液滴移动轨迹进行了分析;最后,对不同涂层的组织结构、热稳定性等方面进行了讨论,提出通过优化工艺条件,改善涂层的微观结构和性能,提高液相喷涂技术在工业中的应用价值。     

低压等离子喷涂耐高温涂层残余应力检测及分析

采用低压等离子工艺制备耐高温可磨耗涂层,通过光学显微镜观察了耐高温涂层的显微结构,采用逐层法与曲率法相结合的检测技术,对不同厚度涂层残余应力进行检测,形成了涂层厚度与残余应力分布及趋势图,运用热处理技术控制和消除涂层内部残余的涂层应力。结果表明,低压等离子喷涂的耐高温涂层表面残余应力随着涂层厚度的增加而增大,当涂层厚度达到0.6mm左右极限时,涂层会发生自然开裂,采用热处理的工艺方法可以减少涂层内的热应力导致的涂层残余应力。     

粘结剂对镍基复合粉末及涂层性能影响研究

本文对比分析了四种不同粘结剂制备的镍铬铁铝氮化硼复合粉末及涂层性能, 结果表明： A3 粘结剂的固 化性能和热降解性能与镍铬铁铝氮化硼复合粉末的粉末制备工艺及喷涂工艺匹配性良好, 制备的复合粉末的形貌 和性能较优, 以此制备的封严涂层组织均匀, 硬度为 62 HR15Y, 结合强度为 7.99 MPa, 耐盐浴腐蚀性能良好。     

基于在线监测的可磨耗涂层喷涂参数优化研究

本文通过在线监测诊断工具, 采集测试了低压等离子体射流中 CoNiCrAlY 飞行粒子速度和温度变化规律, 选定电流 I、 喷涂距离 d、 主气 Q 及辅气 q 四种主要工艺参数作为试验因素, 通过正交试验法优化了 CoNiCrAlY 粉末材料低压等离子喷涂工艺参数。 采用光学显微镜、 扫描电镜、 涂层表面洛氏硬度计等对涂层金相组织、 显微 硬度、 拉伸结合强度等性能进行表征。 结果表明, 采用优化后工艺参数制备的涂层, 显微组织粉末熔化充分, 涂 层组织致密; 涂层结合强度提高 11.8%、 显微硬度提高 17.1%; 涂层经 1000 ℃保温 0~300 h 热稳定后, 其室温硬 度有降低、 高温硬度有升高的趋势, 高温硬度明显低于室温硬度。     

钛合金叶尖保护涂层的制备与表征

通过对TC4钛合金基体进行表面活化处理,并采用复合电镀技术,在钛合金基体上制备了结合力良好的Ni-c BN复合镀层。研制的复合镀层能够减少航空发动机钛合金叶片叶尖的摩擦磨损、杜绝"钛火"事故。进行了镀层的高温摩擦磨损试验以及与镍基封严涂层的磨削试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对涂层性能进行表征。结果表明:采用的钛合金基体表面活化处理技术,可保证复合镀层具有良好的结合力;同时,研制的Ni-c BN复合镀层对封严涂层具有良好的磨削能力和较低的摩擦系数,可以有效保护钛合金叶尖。     

YPSZ陶瓷粉末在热喷涂过程中的有限元模拟

Y2O3部分稳定的ZrO2(YPSZ)陶瓷涂层与高温合金基体间的特性差异较大,极易产生高的残余应力从而导致涂层脱落失效。为此,本文通过ANSYS有限元模拟方法对热喷涂YPSZ陶瓷涂层的温度场和残余应力进行了研究,结果表明:热喷涂过程中,YPSZ熔滴以一定速度在无限大MCrAlY合金表面沉积后,其温度场呈梯度分布;发生散流变形的同时与底层有热交换作用,最终凝固成圆片状固体颗粒;2000μs左右,YPSZ颗粒与底层的温度趋于一致,此时,熔滴中心轴线上的径向应力呈几乎线性分布,而轴向应力则呈非对称的近抛物线型分布;残余应力的极大与极小值都出现在边缘附近。     

冷喷涂Ni-cBN防钛火涂层及其摩擦磨损性能

采用低压冷喷涂工艺在钛合金表面制备了Ni-cBN防钛火和耐磨涂层,分析了cBN颗粒尺寸、原始粉末配比、喷涂气体温度对涂层沉积特性、涂层微观组织及cBN含量的影响;通过对冷喷涂制备的Ni-cBN涂层分别进行600、650和750℃的后续热处理,研究了涂层与钛合金基体的相容性及其对涂层结合性能的影响;通过微摩擦磨损分析了涂层的摩擦磨损性能。结果表明,涂层内的cBN颗粒主要分布于镍粒子边界处,较大尺寸的cBN(W14)在涂层中分布更为均匀,涂层结合强度82MPa;经过600℃以上热处理后,涂层/基体界面处出现Ti-Ni金属间化合物,涂层结合强度有一定降低;后续热处理可有效减少涂层的磨损量。     

超音速等离子喷涂制备先进陶瓷涂层的特点

采用最新开发的第二代超音速等离子喷涂系统,通过工艺优化,制备了目前常见的几种陶瓷涂层(如ZrO_2/MCrAlY梯度功能涂层,Nano-ZrO_2涂层,Cr_2O_3以及Ti-Al金属间化合物涂层等),并采用SEM、EDS、TEM、XDR等手段对陶瓷涂层的组织结构进行了分析表征。结果表明,相对于传统的等离子喷涂,上述涂层的致密性和界面结合状态都得到了明显改善。     

等离子喷涂NiCrAlYi可磨耗封严涂层的动态应力测试

采用独特的平面应变动态测量方法,在线测量了等离子喷涂NiCrAlY涂层过程中试样的动态残余应变及其分布,获得了喷涂热应力随喷涂次数以及涂层厚度的变化规律.实验结果表明,本试验方法在线测试系统的置信度达到98%;在本实验条件下,随着喷涂循环遍数的增多,涂层厚度的增加,涂层的结合强度在不断减小,而在线测得的涂层动态热应力的累积则有不断增大的趋势,最终将导致涂层脱落.     

高温可磨耗复合梯度涂层喷涂工艺研究

按照常压等离子喷涂工艺路线,选择合理的喷涂工艺参数和复合喷涂材料的配比,使用常压等离子喷涂设备在发动机结构件上制备出了高温可磨耗复合梯度封严涂层。对该涂层显微组织、EDS微区成分、涂层组织抗氧化性和涂层氧化增重曲线的测试分析表明,涂层的结构和性能符合相关标准,制备的涂层达到了高温可磨耗封严涂层的使用要求,并已得到实际应...