等离子喷涂陶瓷涂层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔和退火、真空退火对大气等离子喷涂 (Al/Ni Cr2 O3 )陶瓷涂层硬度、结合强度等性能的影响。结果表明 ,合理的后氧化能够明显改善涂层性能 ,且氧的扩散是发挥作用的重要因素之一。     

真空等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的氧化行为研究

采用真空等离子喷涂(VPS)方法在DD6单晶合金基体表面制备NiCoCrAlYTa涂层,研究DD6基体和DD6/NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的高温氧化行为,通过X射线衍射和扫描电镜研究涂层相结构和微观形貌变化。结果表明：NiCoCrAlYTa涂层氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化分为快速氧化和慢速氧化2个阶段,快速氧化阶段的氧化速率常数为0.006 52 mg²·cm^-4·h^-1,慢速氧化阶段的氧化速率常数为0.002 74 mg²·cm^-4·h^-1;在慢速氧化阶段形成较完整的氧化物防护层,有效降低涂层和基体的进一步氧化速率,其200 h氧化增重为0.9 mg/cm²,相较于DD6基体的氧化增重2.16 mg/cm²有显著降低。采用VPS方法在DD6基体制备的NiCoCrAlYTa涂层在1050℃以下具有优异的抗氧化效果。     

等离子喷涂过程中粒子的氧化及其对涂层性能的影响

利用粒子收集装置和附加氩气保护罩,研究了铁粒子和NiCoCrAlY粒子在等离子喷涂过程中的氧化行为及其对涂层性能的影响.结果表明,粒子在飞行过程中存在对流氧化和扩散氧化两种氧化机制,粒子的氧化方式取决于离开喷嘴的距离;离开喷嘴距离越长,粒子氧化越严重;采用附加氩气保护罩能明显减少喷涂过程中外界空气对粒子的氧化,降低涂层孔隙率,提高NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能.

Abstract：

The oxidation mechanisms of iron particles and NiCoCrAlY particles during plasma spraying process and its effect on the sprayed coatings were investigated by the in-flight particles collection setup and the gas shrouding. The results show that there are two oxidation mechanisms during in-flight oxidation: one is the diffusion oxidation; the other is the convective oxidation, which are decided by the distance from the spraying particles to the nozzle. The oxidation content increases with the increasing of the standoff distance. The shrouded gas can decrease the oxidation content of inflight particles and increase the oxidation resistance of NiCoCrAIY coatings.     

等离子喷涂热障涂层的高温氧化行为研究

采用等离子喷涂工艺在K38高温合金基体上分别制备了Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)和MgO稳定的ZrO2热障涂层(MSZ),利用热重分析、X-射线衍射和带能谱的扫描电镜等手段,研究分析了两种涂层在900℃和1000℃的高温氧化性能.结果表明:YSZ涂层和MSZ涂层在900℃都有较好的抗高温氧化性能:MSZ涂层在1000℃氧化时发生了相变,引起陶瓷外层开裂,影响了涂层的抗氧化性能和使用寿命,而YSZ涂层在1000℃氧化没有相变发生,表现出比MSZ涂层更佳的抗氧化性能.     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层的氧化动力学

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYTa涂层,研究涂层在900、1000和1100℃下恒温氧化200h的氧化动力学规律。通过表面XRD和SEM分析,初步探讨了氧化动力学规律与氧化产物的关系。结果表明：900℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化曲线符合对数规律,氧化产物主要为θ-Al2O3相;1000℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化曲线符合抛物线规律,氧化产物主要是θ-Al2O3和α-Al2O3相的混合物;1100℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化符合立方规律,氧化产物主要是α-Al2O3相。根据实验结果经计算得到NiCoCrAlYTa涂层氧化过程中θ-Al2O3的形成激活能为151．78kJ／mol,α—Al2O3的形成激活能为270．25kJ／mol。     

低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的氧化动力学

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备NiCoCrAIYTa涂层,研究涂层在900、1 000和1100℃下恒温氧化200 h的氧化动力学规律.通过表面XRD和SEM分析,初步探讨了氧化动力学规律与氧化产物的关系.结果表明:900℃时NiCoCrAIYTa涂层的氧化曲线符合对数规律,氧化产物主要为θ-Al2O3相;1 000℃时NiCoCrAIYTa涂层的氧化曲线符合抛物线规律,氧化产物主要是θ-Al23和а-Al2O3相的混合物;1 100℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化符合立方规律,氧化产物主要是а-Al2O3相.根据实验结果经计算得到NiCoCrAIYTa涂层氧化过程中θ-Al2O3的形成激活能为15I.78 kJ/mol,а-Al2O3的形成激活能为270.25 kJ/mol.     

等离子喷涂陶瓷层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔相和退火、真空退火对原大气等离子喷涂（Ａｌ／Ｎｉ＋Ｃｒ２Ｏ３）陶瓷涂层硬度，结合强度等性能的影响。结果表明，合理的后氧化能够明显改善涂层性能，且氧的得发挥作用的重要因素之一     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了不同功率参数制备的涂层在900℃175 h氧化后的特性,探讨了该涂层的氧化和退化机理.结果表明,3种功率制备的涂层都达到完全抗氧化级水平,其平均氧化速率分别为0.01 g/m2·h、0.01g/m2·h和0.0026g/m2·h,但不同涂层的氧化行为有所不同.3种试样氧化后表面形成了大量的β-Al2O3,并在涂层表面发生选择性氧化.X衍射分析表明,涂层发生了退化.     

等离子喷涂与脉冲等离子爆炸复合涂层的氧化组织分析

采用等离子喷涂在镍基高温合金GH4049表面制备了CoNiCrAlY涂层,随后对涂层进行了脉冲等离子爆炸和真空预氧化处理,并对涂层进行了1050℃保温10 h和50 h的恒温静态氧化实验。结果表明:经过脉冲等离子爆炸处理后的涂层表面形貌更加平坦,脉冲等离子爆炸处理使得涂层表面的片层结构转变为致密结构,减少了氧气渗入涂层的通道,有效延缓了涂层的氧化过程,且没有改变涂层的化学成分;在1050℃空气中氧化50 h后,涂层的物相组成与未氧化处理的基本一致。     

TiAl合金表面等离子喷涂层的形貌和抗氧化性分析

采用等离子喷涂方法在TiAl合金表面喷涂,得到由CoNiCrAlY粘结层和(ZrO2 Y2O3)陶瓷外层组成的双层结构的热障涂层。对涂层进行了高温抗氧化试验,并用SEM和金相法观察和分析了涂层的组织及形貌。结果表明,经喷涂后试样的高温抗氧化能力显著提高。     

TiAl合金等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO2+Y2O3)涂层性能的研究

利用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂结合紧密的过渡CoNiCrAlY涂层和(ZrO2 Y2O3)的陶瓷热障涂层，并进行高温氧化试验。用XRD、SEM检测了试样的显微组织、结构及形貌，结果表明，经等离子喷涂处理后TiAl合金表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密；过渡层的硬度有所增大，表面陶瓷层的硬度显著增高，耐磨性能提高；进行850℃和1000℃高温静态氧化试验，TiAl合金表面高温抗氧化能力也显著提高。     

反应等离子喷涂Ni3Al涂层的组织与性能

为了满足高温热防护的需求,采用等离子喷涂技术制备Ni3Al复合涂层,并详细研究了涂层的组织结构、结合强度、热震性能及高温抗氧化性能。结果表明,由于Ni、Al粉体之间接触充分,喷涂过程中,完全反应生成了Ni3Al中间相,并放出大量的热,涂层与基体呈微冶金结合,结合强度较普通镍包铝涂层高30%~40%,并具有良好的抗热震性和高温抗氧化性能     

超音速大气等离子喷涂TiB2-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB₂-SiC涂层,研究了TiB₂-SiC涂层在400和800 ℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB₂-SiC涂层在900 ℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400 ℃的氧化速率常数为1.92×10^-5 mg²·cm^-4·s^-1,在800 ℃的氧化速率常数为1.82×10^-4 mg²·cm^-4·s^-1。超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层在900 ℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB₂-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。     

高能高速等离子喷涂MCrAlY涂层的抗高温氧化性能

为提高Ni3Al基高温合金IC6的抗高温氧化性能,采用高能高速等离子喷涂设备在其表面制备了MCrAlY涂层,测试了1 000℃高温条件下经300h氧化后涂层的抗氧化性能。结果表明:300h试验后,涂层的单位面积氧化增重为5.584g/m2,氧化速率为0.019g/m2·h,达到了完全抗氧化级。分析认为:高能高速等离子喷涂工艺制备的MCrAlY涂层与基体结合紧密,孔隙、裂纹及氧化物夹杂含量少,有效的阻隔了氧气的扩散通道,使得氧化物的生长缓慢。同时在高温氧化过程中,涂层表面生成了大量的Al2O3膜,阻碍了金属原子与氧原子的扩散,降低了涂层的氧化速率。另外涂层中含有的Y及Y2O3增加了氧化膜的粘附性,对氧元素的扩散具有抑制作用。     

等离子喷涂Cr2O3-8TiO2涂层的封孔处理

等离子喷涂技术在工业上得到越来越广泛的应用,但涂层的高孔隙率阻碍了该技术在耐腐蚀产品中的应用。采用环氧树脂和有机硅透明树脂剂两种封孔剂对等离子喷涂Cr_2O_3-8TiO_2涂层进行封孔试验,对环氧树脂采用常规和真空两种封孔工艺。用电化学和盐雾腐蚀试验比较了封孔和未封孔涂层的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)光学显微镜(OM)观察了腐蚀前后涂层的截面形貌。结果表明,封孔涂层的耐腐蚀性明显优于未封孔涂层。未封孔涂层在盐雾腐蚀240h后出现裂纹并发生剥落。     

高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐磨性

为提高马氏体不锈钢（0Cr13Ni4Mo）的表面硬度及耐磨性能,对不锈钢表面进行高焓等离子喷涂WC10Co4Cr强化,对涂层进行组织观察和物相组成分析,并在不同温度下进行了摩擦磨损试验。研究表明：WC10Co4Cr涂层组织致密,主要由WC物相构成,另外还有少量的W2C和Co25Cr25W8C2。在室温和高温（400 ℃）时,WC10Co4Cr涂层均具有较低的摩擦因数。室温时,基体的磨损机制主要以粘着磨损和磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层其磨损机制主要以微切削为主。400 ℃条件下,不锈钢基体的磨损机理主要以粘着磨损和剥层为主,磨痕边缘部位主要以磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层试样的磨损机制主要以磨粒磨损为主,伴随有剥层现象出现。     

反应等离子喷涂 TiN 涂层的研究进展

TiN具有硬度高、韧性好、摩擦系数小、化学性能稳定等优点,广泛应用于刀具、装饰、表面防护等领域。目前制备TiN涂层的方法有很多,如气相沉积、热喷涂、电镀等,反应等离子喷涂则是最常用的金属-陶瓷复合涂层制备方法。概述了反应等离子喷涂技术的基本原理和分类,包括反应等离子喷涂涂层的形成过程及工艺的优缺点。综述了反应等离子喷涂TiN涂层的喷涂工艺及性能的研究进展,包括涂层的制备方法(原位合成法、烧结破碎法)和性能特点,重点分析了涂层的力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能,并提出了可以依靠热处理工艺或封孔技术来提高涂层的耐腐蚀性能。依据实验和查阅的文献,反应等离子喷涂结合了自蔓延高温合成技术和等离子喷涂技术,可以制备质量优良的厚TiN涂层(500μm),是一种新型的低成本涂层制备技术,但是反应等离子喷涂制备TiN涂层存在孔隙率较高(5%~10%)、结合强度较低(50 MPa)的问题。分别从技术、设备、工艺、后处理四个方面总结了改善涂层质量的相应措施,展望了今后的研究发展方向。     

等离子喷涂FeCoCrNiMo高熵合金涂层高温氧化行为的研究

目的 基于海工装备与船舶动力装置对高温环境抗氧化涂层的需求,研究Fe CoCrNiMo高熵合金（High Entropy Alloy,HEA）涂层制备工艺、微观组织结构与抗高温氧化行为之间的关系,探索其在船舶主机、海洋钻井平台温管等高温部件应用的可行性。方法 使用大气等离子喷涂（Atmospheric Plasma Spraying,APS）工艺制备Fe CoCrNiMo涂层,设计正交试验来选取不同孔隙率的涂层试样。通过XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观结构和元素组成。对涂层进行氧化试验,分析其氧化行为。结果 通过正交试验优化Fe CoCrNiMo涂层制备工艺后,涂层孔隙率为2.85%～7.52%。对具有代表性的7.52%孔隙率涂层（记为H1）和2.85%孔隙率涂层（记为H2）进行分析,发现涂层物相结构为简单FCC结构,微观组织为典型的层状结构,氧化物和HEA相在涂层内部分布明显。FeCoCrNiMo涂层的氧化行为遵循抛物线定理,在氧化过程中,化学性质活泼的Cr最易析出并生成氧化物。具有较低孔隙率的H2涂层更快生成致密氧化层,氧化质量增速较低,经15 h氧化后,H1和H2涂...