等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的摩擦性能北大核心CSCD

为了研究NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层的摩擦磨损性能,采用化工冶金包覆、离心喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合粉体,并采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层的主晶相为NiCoCrAlY、B4C和Al_2O_3相。随温度升高,涂层摩擦系数逐渐增大,涂层磨损率先增大后降低。低温下,涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和脆性断裂;高温下为磨粒磨损、氧化和金属氧化物的转移。     

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的摩擦性能

为了研究NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层的摩擦磨损性能,采用化工冶金包覆、离心喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合粉体,并采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层的主晶相为NiCoCrAlY、B4C和Al_2O_3相。随温度升高,涂层摩擦系数逐渐增大,涂层磨损率先增大后降低。低温下,涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和脆性断裂;高温下为磨粒磨损、氧化和金属氧化物的转移。     

等离子喷涂制备铁基非晶涂层及其耐磨性

采用等离子喷涂的方法制备铁基非晶涂层,并对不同喷涂功率制备涂层的组织和耐磨性进行了分析。结果表明,3种功率制备涂层表面致密、孔隙率低,且具有较高的热稳定性、硬度和耐磨性。当喷涂功率为30 k W时,涂层非晶程度高;喷涂功率为35和40 k W时,涂层中有Fe2B和Mo6Co6C晶相出现,随喷涂功率增加,涂层硬度和摩擦因数升高,35 k W制备涂层的耐磨性最好。     

激光功率对MoS2+FeCrNiSi复合涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了MoS2+FeCrNiSi复合涂层,使用超景深显微镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等研究了不同激光功率对MoS2 +FeCrNiSi复合涂层形貌、显微组织、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果 表明:激光功率为2400W时制备的复合涂层的宏观形貌最好,涂层表面连续且平整;涂层的稀释率随着激光功率的增加先减小后增加;复合涂层的组织由树枝晶、柱状晶、胞状晶和胞状树枝晶组成.随着激光功率的增加,涂层显微硬度逐渐升高.当激光功率为2700W时,涂层的硬度最高可达754.7 HV0.5,是基体硬度的3.6倍.当激光功率处于2100～2700 W之间时,随着激光功率增加,涂层平均摩擦系数和磨损量均显著降低,2700W时所制备的涂层耐磨性最佳.     

等离子喷涂Cu-Al2O3复合涂层制备及摩擦学性能研究

目的研究铜的添加对Al_2O_3涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在20钢表面分别制备Al_2O_3和Cu-Al_2O_3涂层。对两种涂层显微硬度、结合强度、摩擦磨损性能进行对比研究,并分析涂层的相组成、组织结构、磨损形貌。结果 Al_2O_3原始粉末含有α-Al_2O_3相,制成涂层后有γ-Al_2O_3新相生成。Cu-Al_2O_3原始粉末主要由Cu、α-Al_2O_3相组成,所制备Cu-Al_2O_3涂层有γ-Al_2O_3和Cu_2O新相生成。两种涂层均由基体、粘结层、涂层组成,各层之间有明显的界面,层与层之间结合良好。Cu-Al_2O_3涂层较Al_2O_3涂层孔隙、微裂纹减少。添加铜后,结合强度明显提高,Al_2O_3涂层的结合强度为7.56 MPa,Cu-Al_2O_3涂层的结合强度为15.96 MPa,而显微硬度变化不大。Cu-Al_2O_3涂层的摩擦系数明显降低,且波动幅度较小;磨损率为5.93×10~(-4)mm~3/m,比Al_2O_3涂层降低了14.68%。与Al_2O_3涂层相比,Cu-Al_2O_3涂层磨痕处剥落坑面积减小,磨损表面比较平整,剥落现象减轻,主要磨损机制为剥落。结论铜的添加改善了Al_2O_3涂层的摩擦磨损性能。     

反应等离子弧喷涂制备纳米结构FeAl_2O_4基复合涂层及其摩擦性能研究

通过反应等离子弧喷涂方法喷涂微米级Fe_2O_3和Al粉体制备FeAl_2O_4基纳米涂层,并利用XRD,SEM,TEM等方法对复合涂层的结构与形貌进行了测试分析。试验结果表明,复合涂层主要由FeAl_2O_4,Fe,Al_2O_3和少量Al Fe相构成,涂层组织为纳米结构,80~200 nm的FeAl_2O_4基体上分布大量的Fe,Al_2O_3颗粒。在涂层截面具有典型的等离子弧喷涂层状结构。通过室温以WC-Co涂层为对磨材料干摩擦试验以及磨损形貌和机理的分析,结果显示复合涂层具有优良的耐磨性且磨损方式为疲劳磨损。     

纳米TiO_2含量对等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2涂层耐磨性的影响

采用大气等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备了不同纳米TiO_2含量的Al_2O_3/TiO_2陶瓷复合涂层,并应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了陶瓷复合涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明,不同纳米TiO_2含量的Al_2O_3/TiO_2陶瓷涂层均为层片结构,存在一定的孔隙和裂纹,纳米TiO_2添加可以改善涂层表面质量。XRD图谱显示陶瓷涂层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和Rutile-TiO_2相组成,Al_2O_3再结晶过程中部分α-Al_2O_3转变为γ-Al_2O_3,且再结晶过程发生晶粒细化。涂层显微硬度平均值为1153 HV0.2。纳米TiO_2添加可以降低涂层摩擦因数,但其含量对涂层耐磨性影响不明显。     

Al_2O_3颗粒增强Ni60A涂层的耐磨性及组织研究

为进一步提高Ni60A合金涂层的耐磨性,采用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备不同配比的Ni60A-Al_2O_3复合涂层。采用显微硬度计测其显微硬度,通过磨损试验分析其耐磨性能,利用SEM、XRD等分析技术对涂层显微组织、物相组成进行分析。结果表明:在Ni60A中添加Al_2O_3颗粒可提高涂层的硬度及耐磨性能。当Al_2O_3体积分数为25%时,该涂层的显微硬度和耐磨性能最好,耐磨性相对于Ni60A单一涂层提高了约7倍。该涂层的磨损机制以磨粒磨损为主。     

纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层结构与性能的影响

大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的孔隙率高,提高等离子喷涂ZrC-ZrSi_2陶瓷涂层的致密度成为亟待解决的问题。在TC4钛合金表面采用大气等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合粉和ZrC-ZrSi_2-Al_2O_3复合粉分别制备两种复合涂层。研究纳米Al_2O_3对等离子喷涂ZrC-ZrSi_2复合涂层组织结构与性能的影响。结果表明,添加了Al_2O_3的ZrC-ZrSi_2复合涂层的组织结构更为致密,相较于ZrC-ZrSi_2复合涂层具有更优异的力学性能。熔点相对较低的Al_2O_3能够在喷涂焰流中先熔化,熔融态的Al_2O_3能够填充在ZrC-ZrSi_2复合涂层的孔洞处,提高复合涂层的致密度,改善涂层的力学性能。研究成果可为提高大气等离子喷涂制备含高熔点组分复合涂层的致密度提供指导。     

表面激光熔覆改性对体育器材耐磨性能的影响

采用激光熔覆改性技术在碳钢表面制备316L不锈钢涂层和不同成分配比的316 L+Al_2O_3复合涂层,研究了Al_2O_3含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明,复合熔覆层主要由γ奥氏体相和α铁素体相组成。随着距离熔覆层表面距离的增加,316 L熔覆层和316 L+Al_2O_3激光熔覆层的显微硬度都逐渐减小。随着复合熔覆层中Al_2O_3含量的增加,熔覆层的硬度呈现先增加而后减小的趋势。随着熔覆层中Al_2O_3含量的增加,复合熔覆层的磨损量先减小而后增大,在Al_2O_3含量为6%时磨损量最小。     

等离子喷涂强化H13钢铸铝压铸模实验研究

为解决H13钢铸铝压铸模普遍存在的抗热腐蚀能力差、强度低等问题,采用等离子喷涂工艺在H13钢基体上制备了Al2O3和Al2O3-TiO2两种硬质涂层。以喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离为试验参数进行正交试验,采用MH-6型显微硬度仪和HSR-2M往复摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和磨损质量,通过对显微硬度的极差和方差分析,确定了影响涂层显微硬度的主次因素和显著因素,优化了喷涂工艺参数。结果表明,Al2O3-TiO2涂层的硬度982.0 HV,摩擦系数平均值为0.41～0.45,磨损量平均为0.89～0.93 mg;Al2O3涂层的硬度1446.2 HV,摩擦系数平均值为0.32～0.35,磨损量平均为0.58～0.62 mg。Al2O3涂层的性能较好,优化工艺参数为:电流为600 A,电压为65 V,喷涂距离为110 mm,预热温度为200℃。     

铝合金表面Al2O3-Ni涂层的制备及耐磨性研究

目的研究Al2O3含量对Al2O3-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在6082-T6铝合金基体表面分别制备Al2O3含量为30%、50%和70%的30%Al2O3-70%Ni、50%Al2O3-50%Ni、70%Al2O3-30%Ni复合涂层。对三种涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行对比研究,并分析原始粉末和涂层的相组成、涂层组织结构、磨损形貌和磨损机制。结果原始粉末中的部分α-Al2O3相在急冷条件下转变成γ-Al2O3新相,涂层中各衍射峰出现明显的宽化现象,有Al2O3非晶相生成。三种试样均由基体、打底层、涂层组成,基体与打底层之间有明显的分界面,打底层因与涂层化学成分相似使分界面不明显,层与层之间结合良好。涂层的显微硬度明显高于基体,约为基体硬度的4~5倍,且其随着Al2O3含量的增加而增加。在试验条件下,涂层的摩擦系数、磨痕宽度、磨损率均随着Al2O3含量的增加而减小,相较于30%Al2O3-70%Ni涂层,70%Al2O3-30%Ni涂层的摩擦系数降低了13%,磨损率降低了66.7%。30%Al2O3-70%Ni涂层磨损最严重,磨痕表面剥落明显,而50%Al2O3-50%Ni涂层与70%Al2O3-30%Ni涂层磨损后,磨痕表面产生大量即将剥落的"橘皮状"氧化物,磨损机制均为氧化磨损与粘着磨损的混合。结论 Al2O3-Ni复合涂层中增加Al2O3含量可以提高复合涂层的耐磨性。     

氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30~50 N、转速370~1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963~0.2778,磨损量为1.32~6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

超音速电弧喷涂FeAINbB涂层的摩擦磨损行为

目的探讨FeAlNbB涂层的制备方法,研究FeAlNbB涂层的组织结构及摩擦磨损行为。方法通过超音速电弧喷涂技术制备FeAlNbB涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析FeAlNbB涂层的组织结构及相组成,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对FeAlNbB涂层的硬度及摩擦学行为进行研究。结果 FeAlNbB涂层主要由α-Fe、Fe_3Al、FeAl相组成,涂层的平均硬度为700HV。在试验参数下,涂层的摩擦系数在0.2~0.4之间,涂层的耐磨性为20#钢的12~33倍,涂层的磨损机理主要以犁沟效应和磨粒磨损为主。结论超音速电弧喷涂制备的FeAlNbB涂层与基体结合良好,组织致密。涂层中无非晶组织,但涂层的硬度、耐磨性能与FeAlNbB非晶态涂层相当。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

Effects of Plasma-spraying Powers on Microstructure and Microhardness of In-Situ Nanostructured FeAl2O4 Composite Coatings

In-situ nanostructured FeAl₂O₄ composite coatings were prepared using plasma spraying of Al/Fe₂O₃ composite powders applying different spraying powers. The effects of plasma-spraying powers on microstructure and property of FeAl₂O₄ composite coatings were investigated. The results indicated the composite coatings had the microstructure with thin lamellar splats rich in FeAl₂O₄ as matrix, and dispersed granules rich in Fe and thin lamellar splats rich in Al₂O₃ as second phases. The reaction degree of Al/Fe₂O₃ composite powders increased while applying spraying power of 25-30 kW and then decreased while applying spraying power of 30-40 kW, which first resulted in the increase and then in the decrease of the Al₂O₃ content. The coating prepared by applying spraying power of 30 kW had the maximum microhardness, which was attributed to the maximum Al₂O₃ content present in the coating and the most uniform microstructure of the coating.     

Microstructure and properties of Al2O3-13%TiO2 coatings sprayed using nanostructured powders

The microstructure and wear performance of M203-13% TiO2 coatings prepared by plasma spraying of agglom- erated nanoparticle powders were investigated. SEM analysis showed that the as-sprayed Al2O3-TiO2 coatings comprise of two kinds of typical region： fully melted region and unmelted/partially melted nanostructured region, which is different than the conventional coating with lamellar structure. It is shown that the microhardness of the nanostructured coatings was about 15%-30% higher than that of the conventional coating and the wear resistance is significantly improved, especially under a high wear load. The nanostructured coating sprayed at a lower power shows a lower wear resistance than the coatings produced at a higher power, because of the presence of pores and microstructural defects which are detrimental to the fracture toughness of the coatings.     

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。