球磨工艺参数对Al2O3弥散强化NiCr合金粉及其喷涂层性能的影响

采用不同的球磨工艺制备了Al2O3弥散强化NiCr合金粉末,粉末经雾化造粒后,进行微束等离子喷涂(MPS)试验.采用XRD、SEM等方法研究了弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构及硬度.结果表明:采用较长的球磨时间以及相对高的Al2O3含量可以得到组织结构均匀,硬质相弥散分布的球磨粉末,MPS喷涂后涂层结构均匀,显微硬度为原NiCr粉末涂层的3倍左右.     

Al2O3弥散强化Ni-Cr合金粉的微束等离子喷涂

用行星式球磨技术制备了Al2O3弥散强化Ni-Cr合金粉末.为改善球磨后粉末的流动性,对粉末进行了喷雾造粒,并利用微束等离子喷涂(MPS)技术制备涂层.采用XRD、SEM等方法研究弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构.试验结果表明,球磨加工后,Al3O3颗粒尺寸为微纳米级,并弥散分布于Ni-Cr基体粉末中.经微束等离子喷涂后,涂层结构较致密,孔隙率低(<2%).涂层经650 ℃高温耐冲蚀试验后,发现微纳米结构涂层的耐冲蚀性良好,这与Al2O3陶瓷对涂层的增韧机理有关.     

Cu基体上抗原子氧侵蚀的A12O3涂层

在原子氧地面模拟设备中对铜片、A12O3涂层试样进行了原子氧暴露实验，采用XPS、SEM等分析手段对暴露前后试样表面的物理和化学变化进行了研究。结果表明：Cu受到原子氧的侵蚀，质量有少许增加，表面形貌和电学性能有些变化；A1203涂层质量变化很小，对基体提供了良好的保护作用。XPS分析结果表明Cu表面形成CuO氧化物层。反应溅射的A12O3涂层是富A1的，初始暴露时由于氧化反应而质量有少许增加，随时间延长，涂层变得完全符合化学计量。     

球磨工艺对原位合成Al2O3/TiAl复合材料性能的影响

采用不同的球磨时间和球料比,实现了Ti、Al、TiO2和Nb2O5粉末的机械合金化,并以其为原料采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Al2O/TiAl复合材料.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对球磨后粉末的形貌、大小、相组成以及其烧结后复合材料的组织进行了观察分析.结果 表明:球磨时间和球料比对粉体的形貌、尺寸和均匀度均存在影响,但延长球磨时间有利于粉体的机械合金化,而球料比对合金化程度影响较小.将球料比5∶1,球磨6h后的粉体在1000℃、40 MPa真空环境下烧结10 min,制备了Al2O3/TiAl复合材料,其显微组织主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al3Nb,以及分布在基体晶界处的Al2O3组成,压缩强度为1476 MPa,硬度为490 HV.     

球扁钢用铸铁轧辊表面等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺优化

以球扁钢轧制用铸铁轧辊的表面强化为目的,对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺进行了研究.结果表明,影响涂层强度的因素依次为功率、喷涂距离、主气流量和送粉速率,Cr3C2-25NiCr涂层最佳工艺参数是喷涂距离130 mm,主气流量69.8 L/min-1,送粉速率25 g/min,功率20 kW.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,呈典型的层状结构,粒子熔化充分,组织致密,孔隙率低,与基体结合较紧密.     

等离子喷涂纳米结构Al2O3/TiO2涂层的组织与性能研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米级Al2O3／TiO2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体。并利用等离子喷涂技术成功地制备出含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能进行检测。结果表明，所制备的涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒。涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与传统涂层相比都有了较大的提高。     

氧燃气火焰喷涂的Cr2O3涂层微观组织与性能

作为热喷涂应用的主要粉末材料之一，Cr2O3系列粉末已在纺织机械、印刷机械、泵类密封件等耐磨耐腐蚀工况中广泛应用。由于Cr2O3系列粉末的熔点较高（2265℃），传统采用等离子粉末喷涂工艺喷涂。但Cr2O3的沸点（3000℃）与熔点非常接近，粉末通过高能量等离子弧（弧柱中心温度可达15000～33000K）时，会产生大量对人体有害的烟尘，这是一个重要的环保问题。     

等离子喷涂 NiCr / Cr3 C2 -hBN 复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。     

大气等离子喷涂NiCr/Cr3C2复合涂层的性能

采用化工冶金包覆、固相合金化和喷雾造粒技术制备了NiCr/Cr₃C₂复合粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备了NiCr/Cr₃C₂复合涂层,采用SEM、显微硬度计、万能试验机和马弗炉对粉体和涂层的显微结构、涂层的显微硬度、结合强度和氧化性能进行了分析。结果显示:NiCr/Cr₃C₂涂层呈典型的层状结构,各层间结合良好,结合强度为(27.4±5) MPa,涂层显微硬度约850 HV0.2,为结合层显微硬度的2.7倍,涂层为典型的脆性断裂,断裂的位置发生在涂层的层与层之间。NiCr/Cr₃C₂涂层850 ℃氧化动力学曲线基本符合抛物线氧化规律。在氧化过程中涂层表面生产了氧化膜,且氧化膜会发生脱落,同时涂层内部出现了偏析现象,析出了金属Cr。     

喷涂工艺对MoSi2-Al2O3涂层组织与性能的影响

目的在不锈钢表面制备一种可服役于高温富氧环境中的抗高温氧化防护涂层。方法采用MoSi_2-Al_2O_3团聚烧结粉末为喷涂原料,分别利用等离子喷涂和火焰喷涂两种工艺在310S不锈钢表面制备MoSi_2-Al_2O_3抗高温氧化涂层。采用SEM、EDS、XRD和粗糙度测量仪分析涂层的组织结构,使用拉伸法检测涂层的结合强度,采用高温氧化实验表征涂层的抗高温氧化性能。结果等离子喷涂涂层中的粉末熔化程度较火焰喷涂涂层更高,涂层呈现致密的堆叠结构且Si、O元素分布更为均匀。等离子喷涂涂层的结合强度为24.25 MPa,较火焰喷涂涂层提高了约68%。经1200℃高温氧化试验后,火焰喷涂涂层出现粉化,氧化剧烈并发生剥落,而等离子喷涂涂层未出现粉化现象,涂层结构完好。在高温氧化过程中,由于等离子喷涂涂层组织致密,可有效避免涂层粉化,均匀分布的Si元素在涂层氧化过程中更易产生SiO_2并对涂层裂纹进行有效填补,阻碍了氧原子向涂层内部扩散,因此涂层抗高温氧化性优异。结论采用等离子喷涂技术能够在310S不锈钢表面制备出组织结构、结合强度及高温性能更好的MoSi_2-Al_2O_3涂层。     

水环境中等离子喷涂纳米/微米喂料Al2O3/TiO2涂层的摩擦学行为

利用纳米结构和常规喂料用大气等离子喷涂方法制备了Al2O3/TiO2涂层,研究了水环境中两种涂层与不锈钢对磨时的摩擦磨损性能.结果表明：水环境中,两种涂层摩擦因数变化不大,但是纳米喂料涂层耐磨性能明显优于常规涂层,同时其对偶的磨损率仅为常规涂层对偶磨损率的1/3～1/5,磨损率随载荷的增加不断增加.讨论了水环境中两种涂层的磨损机制.     

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。     

等离子喷涂Cr3C2/NiCr金属陶瓷基高温润滑涂层的摩擦学行为研究

目的 探讨和研究Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层与ZrO2配副在宽温域（室温~800 ℃）内的摩擦磨损行为和磨损机理。方法 以Cr3C2/NiCr作为基底材料,CaF2、Ag、MoO3作为固体润滑剂,采用大气等离子喷涂技术在718高温合金钢基体表面,制备Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层。采用UMT-3高温摩擦磨损实验机评价涂层从室温~800 ℃的摩擦磨损性能,采用显微硬度计和万能材料实验机测试涂层的显微硬度和粘结强度,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱仪分析涂层的显微结构、物相组成和磨痕的微观形貌。结果Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2金属陶瓷涂层结构致密,显微硬度和结合强度均随着固体润滑剂含量的增加而有所下降,结合强度分别为46.45、36.65 MPa,显微硬度分别为524.61HV0.3、478.29HV0.3。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而降低,800 ℃时Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2涂层的摩擦系数和磨损率最低,最低摩擦系数分别为0.30和0.19,最低磨损率分别为3.84×10-5、2.89×10-5 mm3/(N?m)。 结论 CaF2可以改善600 ℃以上的摩擦学性能,Ag、CaF2、MoO3在涂层磨损表面发生摩擦化学反应生成的钼酸银和钼酸钙,可以有效地改善Cr3C2/NiCr涂层在600 ℃以上的摩擦学性能。     

等离子喷涂NiAl-Al2O3梯度陶瓷涂层的性能研究

利用等离子喷涂方法制备了NiAl-Al2O3梯度陶瓷涂层,并对涂层的组织分布、结合强度、显微硬度和抗热震性进行了试验研究.结果表明:梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观的连续性的分布特征;NiAl金属间化合物过渡层的引入可有效地改善涂层的质量;在Al2O3质量分数为80%附近涂层的显微硬度最高;涂层成分的梯度化有利于涂层的结合强度和抗热震性能的提高.     

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。     

12CaO·7Al2O3溶出动力学

采用粒径不变的收缩未反应核模型法研究12CaO-7Al2O3溶出动力学,考察搅拌强度、溶出温度和碳碱浓度对12CaO-7Al2O3溶出性能的影响.结果表明:当搅拌速度达到600r/min之后,不再影响Al2O3溶出率,从而消除液膜扩散对溶出过程的影响;其它条件相同的情况下溶出温度和碳碱浓度越高,溶出性能越好;在实验范围内,溶出过程符合一级反应,受表面化学反应控制,频率因子为1.089×10-5,表观活化能为27.74kJ/mol.     

喷涂工艺参数对热喷涂纳米镍铬碳化钨涂层微动磨损性能的影响

以纳米NiCr/WC复合粉末(其中70%的WC与30%的NiCr)(文中含量均为质量分数)为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了纳米NiCr/WC复合涂层。利用SRV高温磨损试验机进行微动磨损试验,结果显示,在其它工艺参数相同的条件下,纳米涂层在喷涂距离为200 mm条件下的耐磨性能最差,在喷涂距离为160 mm条件下的耐磨性能最好;纳米涂层在送粉率为5 rpm条件下的耐磨性能最差,在送粉率为15 rpm条件下的耐磨性能最好。此外,与综合性能优良的渗碳轴承钢20CrNi2Mo相比,所有的纳米涂层的耐磨损性能都明显优于相同温度条件下的轴承钢的耐磨损性能。