铝基可磨耗封严涂层制备及性能评价研究进展

随着航空航天技术的发展,人们对发动机效率的要求越来越高。减小涡轮机叶片尖端与机匣之间的缝隙,有利于发动机效率的提升。叶片尖端与发动机涡轮机机匣之间喷涂可磨耗封严涂层,不仅可封严气路、提高发动机效率,又可以减少对叶片的磨损以保护叶片。对于可磨耗封严涂层而言,可磨耗性是其最重要、最本质的特性。综述了国内外铝基封严涂层的粉末制备、喷涂及可磨耗性能评价的研究现状,分析了粉体形式、喷涂参数对涂层组织的影响,以及涂层表面洛氏硬度、叶尖的进给速率/单道进给量、摩擦线速度等对涂层的可磨耗性能的影响,同时还对海洋环境下铝基封严涂层的腐蚀机理进行研究,指出了机器学习、仿真技术在可磨耗涂层性能预测及性能表征等方面的作用。最后,总结了近年来铝基可磨耗封严涂层的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。     

SiCf/SiC复材表面Sc2O3-Y2O3-ZrO2基梯度可磨耗涂层设计及性能研究

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料是未来航空发动机重要材料之一,其表面涂层是保护SiC_f/SiC陶瓷基复合材料关键技术。针对陶瓷基复材表面的Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基可磨耗涂层与EBC涂层结合力不够高、应力匹配性差等问题,开展Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基梯度可磨耗涂层设计、制备与考核技术研究,并且与非梯度可磨耗涂层进行性能对比。研究结果表明:梯度可磨耗涂层比非梯度可磨耗涂层结合强度提高了6.7%;在(1 250±50)℃高温冲击1 000次后,梯度可磨耗涂层剥落面积仅为非梯度可磨耗涂层剥落面积的1/6。因此,梯度可磨耗涂层具有更好的力学性能,有望在未来航空发动机中得到广泛应用。     

锂离子电池氧化铬涂层研究

用大气等离子喷涂法热喷涂氧化铬涂层,探究不同喷枪和不同喷涂角度对涂层结构和性能影响.通过金相显微镜、显微硬度计、万能试验机及轮式磨耗仪等仪器,对涂层的厚度、孔隙率、硬度、结合强度及耐磨性能进行了分析.结果表明:两种不同喷枪喷涂涂层的耐磨性能相差不大;随着喷涂角度的下降,涂层的耐磨性能先变差后变好.     

矿用减速器太阳轮齿面PVD表面改性的研究

针对矿用减速器太阳轮接触强度最小安全系数通常小于1.25,即可靠度不理想的问题,对太阳轮常用材料17CrNiMo6进行物理气相沉积(PVD)处理。将其表面附着TiN涂层、TiC复合层,并对这2种涂层进行厚度、硬度、密着力、EDS分析。研究表明:齿面进行PVD表面改性虽然具有粗糙度良好、涂层均匀以及密着力好等优点,但其硬度有所降低。     

超高温金属防氧化涂料打破涂料耐温记录

最近由北京志盛威华科化工有限公司和军队科研院所涂料科研人员长期共同研发,大量的现场实验数据,开发ZS-1023超高温金属防氧化涂料,涂层长期耐超高温可以达到3000℃,可以很好的保护金属不在高温下氧化腐蚀,能有效的防止高温下氧向基体渗透扩散,涂层硬度高,抗冲击,线膨胀系数高,热振系数好。超高温金属     

锌冶金副产铁酸锌颜料制备防腐涂料研究

针对工业副产铁酸锌资源高效利用问题,利用锌冶金副产铁酸锌为颜料制备一种防腐涂料。采用XRD、SEM等方法对颜料进行表征,研究不同颜基比条件下制备的涂料涂层的硬度、附着力等物理性质,及其耐酸性、耐碱性以及耐盐水性等。结果表明,采用锌冶金副产铁酸锌产品作为防腐颜料是可行的。使用该铁酸锌颜料能明显增加涂料涂层的硬度和附着力,及其涂层的耐酸性、耐碱性和耐盐水性。     

锌冶金副产铁酸锌颜料制备防腐涂料及其性能研究

针对工业副产铁酸锌资源高效利用问题,利用锌冶金副产铁酸锌为颜料制备一种防腐涂料。采用XRD、SEM等方法对颜料进行表征,研究不同颜基比条件下制备的涂料涂层的硬度、附着力等物理性质,及其耐酸性、耐碱性以及耐盐水性等。结果表明,采用锌冶金副产铁酸锌产品作为防腐颜料是可行的。使用该铁酸锌颜料能明显增加涂料涂层的硬度和附着力,及其涂层的耐酸性、耐碱性和耐盐水性。     

等离子喷涂镍铬硼硅耐磨涂层的工艺研究

采用大气等离子喷涂方法制备镍铬硼硅耐磨涂层,对涂层的结合强度、金相组织、硬度等性能进行分析,并对机械加工后的涂层进行了显微组织分析,研究结果表明,镍铬硼硅耐磨涂层可用于等离子喷涂工艺,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性。     

疏浚耐磨防腐聚氨酯管道性能研究

为提高航道疏浚长距离输送管道的耐磨性能,采用改进聚氨酯配方体系的方法,研制出一种聚氨酯弹性体耐磨涂层。其性能测试试验结果显示,聚氨酯弹性体耐磨涂层的邵氏硬度值A≤75°、拉伸强度≥25 MPa、扯断伸长率≥350%、撕裂强度≥55 kN/m、回弹性≥70%、密度为1.02g/cm3、NBS磨耗≥360%、阿克隆磨耗≤0.05 cm3,测试结果表明聚氨酯弹性体耐磨涂层的耐磨降阻性能优良,为下一步模拟现场试验奠定了良好基础。     

一种新型电磁屏蔽复合涂料的研制

针对日益严重的电磁环境污染问题,研制了一种镀Ni硅酸钙镁矿物晶须/镍粉/环氧树脂电磁波屏蔽复合涂料.当涂层厚度为0.3mm,4wt%的镀Ni硅酸钙镁晶须/镍粉/环氧树脂屏蔽复合涂料的涂层电阻率达到1.43Ω·cm,在300kHz～1.5GHz频段范围内,涂层屏蔽效能达到35.082dB～41.924dB.该涂料成本低廉...     

HVOF和APS喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能研究

以45号钢为基体分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,制备了两种WC-10Co-4Cr涂层,并对两种工艺喷涂的WC-10Co-4Cr涂层进行了金相显微结构分析、结合强度及硬度测试.试验结果表明:HVOF和APS制备的WC-10Co-4Cr涂层金相组织分布均匀,界面结合致密无杂质;HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率较小,且显微硬度及结合强度均优于APS的.表明,HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的基本性能优于APS制备的WC-10Co-4Cr涂层.     

尖端结构对PS-PVD YSZ涂层沉积的影响

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术在设计的尖端结构试样表面制备了YSZ涂层,研究了YSZ涂层在尖端不同区域的形貌、厚度、孔隙率和微区力学性能的差异.结果表明:尖端部位各区域涂层呈现羽柱状结构,在涂层生长过程中柱状晶之间会因生长的空间受限而存在“挤压”竞争效应,尖端边角的几何特性会削弱“挤压”竞争效应,因此其涂层厚度远高于尖端其他区域;此外,尖端尖角附近的涂层羽柱状结构呈放射状,并沿基体表面法线方向向上生长;纳米压痕表明涂层硬度由顶部至底部呈现逐渐下降趋势,这与涂层结构和残余应力相关;尖端结构的尖角区域涂层微区硬度,显著高于尖端两侧区域;结合数值模拟分析结果发现,半封闭型面会导致等离子射流紊乱度上升,由于不同方向等离子体存在“卷流”和“冲击”现象,其对应沉积的涂层厚度下降,孔隙率上升.     

钛涂层接骨板的生物和力学性能的研究

采用低压等离子喷涂工艺，在３１７Ｌ不锈钢质接骨板上喷涂了钛涂层，制备出钛涂层的接骨板，通过动物的植入试验，研究了这种骨板的生物相容性，利用扫描电镜，电子探针，Ｘ射线衍射仪等分析仪器对涂层的微观结构，涂层－基体界面成分分布等进行了研究，同时也对涂层接骨板的电化学性能进行了研究，结果表明，喷涂过程对不锈钢质接骨板本身的冶金能影响很小，钛涂层结合良好，其与骨组织的生物相容性能优于未涂钛层的不锈钢接骨板。     

等离子喷涂碳化钛-硅化钛涂层的组织结构与性能

研究直接喷涂和反应喷涂合成的两种碳化钛-硅化钛复合涂层的组织结构与性能.通过等离子喷涂技术将两种不同复合粉(TiC-TiSi₂和Ti-SiC)分别喷涂在TC4钛合金表面制备成碳化钛-硅化钛复合涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、显微维式硬度计、划痕仪对所得涂层进行表征及测试.结果表明:等离子喷涂TiC-TiSi₂复合粉所得涂层中含TiC为58%,Ti₅Si₃为21%,TiSi₂为7%,Si为9%和SiO₂为5%,等离子喷涂Ti-SiC复合粉所得涂层含有TiC(47%),Ti₅Si₃(40%)和SiC(13%);在等离子喷涂过程中Ti-SiC复合粉中的Ti与SiC发生了明显的化学反应,反应生成了TiC和Ti₅Si₃;等离子喷涂Ti-SiC复合粉所得涂层,具有更薄的层片和更小的晶粒尺寸.与等离子喷涂TiC-TiSi₂复合粉所得碳化钛-硅化钛涂层相比,等离子喷涂Ti-SiC复合粉所得碳化钛-硅化钛涂层具有更高的结合强度、更高的显微硬度(提高了18.7%)、更好的韧性及更好的耐划痕性能,这主要在于等离子喷涂Ti-SiC复合粉反应合成的碳化钛-硅化钛涂层中硬质相的相对含量更高且反应合成的碳化钛、硅化钛晶粒更细小.     

45钢曲轴表面修复研究

通过热喷涂、冷焊、电刷镀3种修复试验对正火态45钢进行表面修复,根据其修复工艺及厚度,对各修复层的金相显微结构、维氏硬度、结合强度、耐磨性能等进行对比分析,结果表明:超音速镍基自熔性合金粉末喷涂层的结合强度相对较低,快速镍刷镀层的耐磨性能相对较差。     

地聚物防除冰涂层的制备及性能研究

以偏高岭土、硅灰、水玻璃为原料,采用机械力活化研磨方式制备地聚物防除冰涂层。研究硅铝比对地聚物涂层硬度的影响。借助表面张力测定仪和扫描电镜(SEM)等表征地聚物涂层的疏水性能和微观结构特征。结果表明,当硅铝比为3.2,水固比为0.8,水玻璃模数为1.6时,地聚物涂层不开裂且7 d硬度为6 H。在此基础上,掺入适量纯丙乳液和含氢硅油,涂层的韧性和憎水性得到良好改善,接触角可达到147.71°。将未改性的涂层和疏水化改性后的涂层置于温度-20℃,风速10 m/s的风洞中5 min,疏水化改性涂层试样表面结冰较迟,且冰层更易去除。     

等离子喷涂制备的ZrSiO4陶瓷涂层性能的研究

采用等离子喷涂工艺制备的ZrSiO4／NiCr涂层与基材结合良好，涂层致密；ZrSiO4涂层主要由ZrO2基体相和SiO2相组成，SiO2组元比较均匀地分布在ZrO2基体相中．ZrSiO4涂层的硬度为HRC50～55．ZrSiO4／NiCr涂层的抗热震性能优于ZrSiO4/Ni-Al涂层及ZrSiO4涂层，ZrSiO4／NiCr涂层能够承爱热冲击作用而不发生涂层自基体表面剥落．ZrSiO4／NiCr涂层具有很好的抗熔融金属(锌与铝)热腐蚀的性能．     

纳米稀土La2O3对Ni基合金喷焊层组织和耐磨性的影响

采用氧-乙炔火焰喷焊技术在Q235钢基体表面喷焊含不同量纳米稀土La2O3的Ni基自熔性合金粉末，对获得的喷焊层进行了组织、结构分析和硬度、耐磨性测定。研究了不同时效温度对喷焊层硬度和耐磨性的影响。试验结果表明，与不含稀土La2O3的喷焊层相比，加入适量的稀土La2O3，可细化喷焊层的显微组织，提高喷焊层的硬度和耐磨性；在一定温度下对喷焊层进行时效处理，可进一步提高其硬度和耐磨性。     

软线喷涂陶瓷涂层的研究

介绍了采用火焰软线喷涂制备陶瓷涂层的工艺。通过对几种典型的陶瓷涂层（氧化铝、蓝铡玉、黑刚玉）的结构和部分性能的研究,并与等离子陶瓷涂层比较,结果表明,火焰软线喷涂涂层具有与等离子涂层相当的硬度和结合强度,但涂层相对较疏松。