等离子喷涂工艺参数对高纯氧化钇涂层性能的影响

本文采用METCO F4等离子喷涂系统在铝合金基体上制备了高纯氧化钇涂层,并通过四因素三水平正交试验,研究了氩气流量、氢气流量、喷涂功率和喷涂距离这四个工艺参数对涂层结合强度、孔隙率以及表面粗糙度的影响规律。结果表明:(1)涂层的结合强度随着氩气流量的增加先小幅减小后快速增大;随氢气流量的增加先增大后减小;随着等离子功率的增加逐渐减小;随着喷涂距离的增加逐渐增加。(2)涂层的孔隙率随着氩气流量的增加越来越小;随着氢气流量的增加,涂层孔隙率先减小后略有增加;随着喷涂功率的增加涂层孔隙率迅速减小,随着喷涂距离的增加,涂层孔隙率先增大后减小。     

基于正交试验的等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层工艺研究

基于正交试验研究了等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层过程中结合强度与等离子喷涂参数之间的响应关系, 分析了涂层显微特征的影响因素并据此优化了工艺参数。结果表明,影响 NiAl 涂层结合强度的因素主次顺序为 氢气流量、氩气流量、电流、喷涂距离,影响 NiCrAl 涂层结合强度的因素主次顺序为喷涂距离、氩气流量、电 流、氢气流量,工艺优化能够显著改善 NiAl 和 NiCrAl 涂层的显微特征和性能。NiAl 涂层的工艺范围为氩气流 量 110~120 SCFH,氢气流量 20~25 SCFH,电流 600~610 A,喷涂距离 130~140 mm,结合强度均在 30 MPa 以上, 最大值为 33 MPa。NiCrAl 涂层的工艺范围为氩气流量 120~130 SCFH,氢气流量 25~30 SCFH,电流 610~620 A, 喷涂距离 130~140 mm,最大结合强度为 43.6 MPa。     

工艺参数对大气等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层性能影响

基于涂层的显微硬度、孔隙率和断裂韧性,利用四因素三水平正交试验并结合极差分析方法,对大气等离子喷涂Al2O3-40%Ti O2陶瓷涂层的喷涂电压、喷涂电流、主气流量、喷涂距离等4个工艺参数进行优化。结果表明:4个工艺参数因素相互交错影响着涂层的性能,且喷涂距离对涂层显微硬度影响较大,喷涂电压对涂层的孔隙率、断裂韧性有明显影响,对涂层的综合性能评分影响顺序是:喷涂电流喷涂距离主气流量喷涂电压;优化的最佳工艺参数:喷涂电压为65V,喷涂电流为500A,主气流量为30L/min,喷涂距离为90mm;最优工艺参数制备的涂层显微硬度为1036.73HV0.1,孔隙率为0.9%,断裂韧性为19.87MPa?m1/2,涂层的结合强度为37.8MPa。     

基于曲面响应法的大气等离子喷涂La2Ce2O7涂层粒子特性与微观结构研究

根据Box-Behnken曲面响应法，利用Design Expert软件设计了大气等离子喷涂三个工艺参数（电流I、氩气流量、氢气流量）的三水平回归分析试验，通过SprayWatch-2i系统在线测试La₂Ce₂O₇粒子飞行速度及表面温度，经统计分析得到粒子温度和速度的回归模型。采用扫描电镜表征涂层微观结构，并利用Image-Pro-Plus图像分析软件计算未熔颗粒面积分数和孔隙率。结果表明，La₂Ce₂O₇粒子速度符合线性模型，电流、氩气流量是影响粒子速度的主要因素，而氢气流量对粒子速度的影响不显著。粒子速度随氩气流量和电流增大而线性增长。当氩气流量为120 L·min–1，电流为600 A，氢气流量为10 L·min–1时，粒子速度达到最大。粒子温度符合二次模型，氩气流量、电流以及两者之间的相互作用是影响粒子温度的最主要因素。当氩气流量为74.22 L·min–1，电流为543.96 A，氢气流量为10 L·min–1时，粒子温度达到最大。粒子熔化状态提高，涂层未熔颗粒下降。     

等离子喷涂Al/BN涂层工艺研究

采用正交实验设计方法研究了等离子喷涂Al/BN涂层过程中涂层硬度、化学成分与等离子喷涂参数之间的响应关系,利用建立的响应公式,通过排列组合,优选出最佳工艺参数,并进行了验证。在实验参数区间内:涂层布氏硬度与氩气流量、氢气流量及电流成正比,与喷涂距离及送粉速率成反比;BN含量与氩气流量、氢气流量、电流、送粉速率及喷涂距离成反比;SiO2含量与氩气流量、氢气流量、电流成正比,与送粉速率和喷涂距离成反比。在最优工艺参数范围下:获得的涂层硬度压痕直径在5.5~6.1之间,涂层结合强度均值≥4.0MPa,涂层经100小时,450℃热处理后的硬度值在5.5~6.2之间,制备的涂层能满足航空发动机长期使用需求。     

工艺参数对超音速火焰喷涂Fe基非晶涂层性能的影响

Fe基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对Fe基非晶涂层的孔隙率、硬度、耐磨性能进行了表征。采用X射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量0.41 L/min,氧气流量830 L/min,喷涂距离430 mm,送粉速率40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加而降低。制备的Fe基非晶涂层硬度达到1158.9HV0.2,孔隙率为1.22%,磨损实验的质量损失量只有316L不锈钢的一半。     

等离子喷涂工艺参数对 BSAS 基可磨耗环境障涂层组织性能影响

为满足陶瓷基复合材料表面可磨耗环境障一体化涂层的需求,采用大气等离子喷涂技术制备 BSAS+ 聚酯(BSAS+P) 涂层,研究喷涂工艺参数对涂层组织性能的影响。结果表明：涂层为典型的层状结构,内部存在一定数量的孔洞和微裂纹;在一定范围内,提高喷涂电流、氢气流量和载气流量,有利于提高粉末颗粒熔化程度,使其在基体表面平铺变形效果好,所得涂层具有合适的孔隙率和表面硬度。等离子喷涂 BSAS+P 涂层最佳工艺参数为：喷涂电流 550A、氩气流量 40NLPM、氢气流量10NLPM、载气流量2.5NLPM,得到涂层孔隙率为 13.7%,表面硬度为64.7HR45Y。采用上述工艺参数制得的涂层,与基体结合强度较高,并且在 1000℃下与 Si 3 N 4 球间的平均摩擦系数为 1.2,具有较好的可磨耗性能。     

纳米及传统微米级热障涂层热循环过程中的组织演变研究

本文以超音速等离子喷涂方法沉积NiCoCrAlY金属粘结层,以普通大气等离子喷涂沉积纳米及微米级YSZ两种陶瓷表层,并对涂层进行热循环实验,对比研究不同结构热障涂层在热循环条件下的组织演变规律。结果表明：由于纳米团聚粉体的不充分熔化导致纳米涂层中存在较多的微裂纹和孔隙,微米、及纳米涂层的孔隙率分别为10%及15%,载荷300g下的显微硬度分别为776.1及606.9。两种结构的热障涂层在热循环过程中均出现了网状裂纹,但随着热循环次数的增加,这些微裂纹不断连接扩展,裂纹宽度不断增加,并且与纳米涂层相比,微米涂层裂纹的扩展和拓宽速度相对较快。纳米涂层由于孔隙率较高,热生长氧化物（TGO）生长速度较快,TGO的快速生长导致陶瓷层/金属粘接层界面的应力增大,使得横向裂纹（平行于陶瓷层/金属粘接层界面）萌生及扩展并引起涂层的剥落失效。     

三阳极等离子喷涂纳米氧化锆涂层工艺研究

本文采用国产纳米ZrO2-7％Y2O3粉体,通过三阳极等离子喷涂系统（Delta）制备热障涂层,对工艺参数和涂层性能之间的关系进行了研究.根据所采用的L934正交试验设计,对工艺参数,孔隙率以及结合强度之间的关系进行统计学分析,结果表明三阳极等离子喷涂系统在采用内径7mm喷嘴的情况下,由于射流速度快（约250m/s）,以及送粉速率大等因素的影响,所制备的热障涂层孔隙率为14.8％～26.2％,结合强度为13.4～30MPa.等离子弧、氢气流量和送粉速率是影响涂层性能的重要因素,喷涂距离在100～140mm之间对涂层性能影响不明显.     

基体条件对等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层热冲击性能的影响

采用有限元分析软件ANSYS对等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层在金属基体材质类型、厚度、半径变化时涂层的冲击热应力进行了分析。结果表明,涂层热应力及其应力梯度随着金属基体热膨胀系数增加而增大。当基体厚度超过20 mm后,其对冲击热应力的影响基本可以忽略。涂层热应力随基体半径增加而增大,当超过18 mm后,基体半径对涂层应力影响不大。     

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。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层工艺优化

为了进一步优化JP5000超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的制备工艺,本文采用四因素三水平正交实验方法研究了喷涂距离、煤油流量、氧气流量和送粉量等四个主要工艺参数对WC-12Co涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明:煤油流量是影响涂层孔隙率和显微硬度的最显著因素,氧气流量与喷涂距离次之,送粉量的影响较小;本次试验得到的优化工艺参数为喷涂距离380mm、煤油流量22.5L/h、氧气流量2050SCFH、送粉量5.5r/min。在此工艺参数下制备的WC-12Co涂层,其孔隙率为0.33%,显微硬度为1392HV300。     

氩气流量对100 t 底吹钢包内渣眼形成影响的数值模拟

通过建立的氩气底吹钢包三维非稳态三相流动数学模型以及Fluent软件和Simple算法研究了钢包精炼底吹氩过程保护渣的流动特性,并分析了喷嘴直径0.1 m时200~3500 L/min喷气量对渣眼尺寸、渣层运行的影响。结果表明,随喷气量增大渣眼增大,当氩气流量为400~2000 L/min时渣眼大小和钢包内流场分布较合理,有利于精炼;随渣层厚度增加,渣眼减小,但渣厚超过200 mm时,渣层厚度的增加对渣眼大小影响不显著。     

工艺参数对电弧喷涂NiAl涂层结合强度的影响

以涂层结合强度为判据,采用Ni-Al丝材和PARXAIR-9935电弧喷涂系统制备镍基涂层,通过正交试验对电弧喷涂NiAl合金工艺进行了优化。利用在线检测系统对焰流的强度、粒子的速度和温度进行检测,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等手段对涂层和断口形貌进行分析。结果表明,喷涂电流、喷涂电压、雾化空气压力、喷涂距离对NiAl合金涂层结合强度具有不同程度的影响,确定优化后的工艺参数为喷涂电流150A,喷涂电压27V,雾化空气压力0.6MPa,喷涂距离150mm。在优化工艺参数条件下,电弧喷涂NiAl合金涂层组织呈现出典型的层状结构;并且随着涂层厚度的增加,结合强度呈线性下降,其最大结合强度可达39.8MPa。     

超音速火焰喷涂工艺对WC-CoCr涂层的力学性能影响研究

采用超音速火焰喷涂（HVOF）在调质45钢表面制备WC-CoCr涂层,调节不同喷涂工艺制备3种涂层.运用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）手段及LeiCa DMIMR图像分析系统对所制备涂层的组织形貌和成份进行表征与分析;并利用显微硬度仪对涂层的力学性能进行表征.结果表明：WC-CoCr涂层的孔隙率随着喷涂距离的增加而减小,进一步增加时涂层的孔隙率反而增大,涂层的显微硬度也随着喷涂距离的增加而减小,喷涂距离为370时其显微硬度达到最优,显微硬度值为1477.61HV0.3.通过以上工艺对比分析可知喷涂距离对涂层的性能影响较大.     

电弧喷涂CuNiIn抗微动磨损涂层性能研究

本文针对CuNiIn合金丝材,采用电弧喷涂工艺制备了CuNiIn涂层,研究了喷涂电压、喷涂距离、雾化气体及压力对CuNiIn涂层性能的影响.实验结果表明：随着喷涂电压（30～35V之间）的增大,涂层结合强度降低,硬度增大;随着雾化气体压力的增大,涂层的结合强度先增大后减小;采用氩气作为雾化气体可有效降低涂层的氧化物含量;采用优化后的喷涂工艺制备的涂层结合强度达到36.0 MPa、HR15Y为49.1、孔隙率为0.8％,涂层在频率10Hz、行程0.1mm、载荷50N实验条件下,20℃时摩擦系数为0.68,450℃时摩擦系数为0.72.