水轮机表面HVOF喷涂WC-12Co涂层抗磨蚀性能的研究

采用新型的超音速火焰喷涂(HVOF)技术在水轮机表面喷涂WC-12Co涂层,进行了浆料磨蚀试验来模拟水轮机在真实环境下的磨蚀情况,并分析探讨了其磨蚀失效的机理。结果表明:获得的涂层具有优秀的孔隙率、显微硬度与结合强度,其耐磨蚀性能是基体的3倍以上,能够很好地达到水轮机表面抗磨蚀的要求。而WC-12Co涂层具有优良的耐磨蚀性能的根本原因在于涂层中WC的存在,它使得涂层的显微硬度得到大幅度提高,从而提高了涂层耐磨蚀的性能。     

结晶器表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的组织性能分析

在结晶器铜板表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD分析了涂层的表面形貌、成分变化及涂层与基体的结合性能,采用正交试验设计分析4种喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.结果表明,在氧气流量为850 L/min、煤油流量为6.0 g/h、喷涂距离为400 mm、涂层厚度为0.4 mm条件下,涂层的孔隙率较低,显微硬度较高,且结合强度较大,综合性能达到最优.     

HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

目的研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织,并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果涂层的显微硬度为1325HV0.2,结合强度为72 MPa。涂层组织致密,孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10h,涂层与基体的磨损失重比为1:138.36;在1120 r/min下磨损10 h,涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论在滑动摩擦磨损的初期,涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大,涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。     

超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

利用超音速等离子喷涂在经过磨抛处理的45钢基体光滑表面制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察,对扁平粒子和涂层的微观结构以及结合机理等进行了探讨研究.涂层内部的结合以机械结合为主;涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散.高速的未完全熔化的喷涂粒子射流在撞击基体时,硬质相WC能够嵌入到基体内部,与基体互相咬合,物理结合作用增强,从而提高了涂层与基体的结合强度.     

厚度对HVOF喷涂WC-12Co涂层结构的影响

利用HVOF制备了WC-12C0涂层,喷涂原始粉末为微纳米复合粉,涂层的厚度分别为0.5,1,2,3,4 mm。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的显微结构和相组成,并对涂层的孔隙率进行了测量。结果表明,厚度对涂层的表面形貌与表面粗糙度无明显的影响,但对截面显微结构有较大影响,厚度小于1 mm的涂层沿厚度方向显微结构无明显变化,而厚度大于1 mm的涂层中部组织比较致密,孔隙率小,涂层与基体结合区域及近表面区域组织较为疏松。所有涂层均出现了分解与脱碳,涂层越厚分解越严重,出现的W_2C和Co_3W_3C相越多。     

HVOF制备亚微米WC-12Co涂层的抗汽蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备了微米及亚微米WC-12Co金属陶瓷复合涂层,采用超声振动汽蚀装置研究了涂层的抗汽蚀性能,使用SEM微观分析的方法对蚀坑的形貌进行了观察,并对汽蚀机理做了初步探讨。结果表明:亚微米WC-12Co涂层表现出优异的抗汽蚀性能,汽蚀率仅为微米涂层的70%左右,涂层中亚微米WC的存在是涂层抗汽蚀性能提高的主要因素。     

HVOF喷涂WC-12Co粒子沉积行为分析

目的 研究不同超音速火焰喷涂条件下WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积变形行为。方法 基于Johnson-Cook塑性材料模型与Thermal-Isotropy-Phase-Change热材料模型,采用LS-DYNA进行建模分析。结果 不同喷涂参数下,WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积行为存在明显差异。沉积过程中,粒子等效塑性应变幅度高于基体;粒子边缘位置等效塑性应变幅度高于粒子中心轴线位置;粒子初始速度与初始温度的增加有助于提升结合界面温度与粒子扁平化程度;粒子初始温度与粒子初始速度对接触界面能量变化影响程度基本一致,单位粒子初始速度与温度提升的能量贡献比 分别为0.78以及0.76,二者的能量贡献比近似相同;适度的基体预热( =500 K)可以促进粒子变形,加深沉积坑深度,增大粒子与基体的结合面积,有助于提升粒子与基体之间的结合强度。基体过冷( =300 K)将导致粒子“翘曲”,降低粒子与基体之间的结合面积,基体过热( =600 K)将导致二者结合处于不稳定状态,易引起粒子剥落,二者均不利于粒子与基体的有效结合。结论 一定范围内提升粒子初始速度、温度与基体初始温度,可以提高粒子扁平化程度,增大粒子与基体结合面积,提升粒子与基体的结合性能,进一步提高涂层质量。     

煤油流量对HVOF喷涂WC-12Co/NiCrBSi复合涂层显微组织与性能的影响

在 CrZrCu 基体上电镀 Ni 粘结层,通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,采用不同煤油流量在电镀 Ni 粘结层上制备了 WC-12Co / NiCrBSi 复合涂层。 利用 XRD、SEM、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和球盘式摩擦磨损试验机考察了不同煤油流量下涂层相组成、组织结构、力学性能和高温摩擦磨损性能。 结果表明:不同涂层的物相组成基本相同,喷涂过程中发生了一定程度的分解脱碳生成了 W2C,以及少量的 Cr₇C₃ 和 Co₃W₃C 相;随着煤油流量升高,涂层硬度提高,涂层孔隙率和耐磨性表现出先降低后升高趋势,致密的结构与较高的硬度有利于提高涂层的耐磨性;煤油流量为 26 L/ h 的工艺下制备的涂层孔隙率最低,为 0. 11%,硬度较高达到 927. 0 HV_{0. 3} ,摩擦因数最低约为 0. 46,磨损率最低为 2. 83×10^-15 m³ / (N·m),抗粘着磨损性能最好。     

超音速等离子喷涂超细WC-12Co涂层的性能

采用超音速等离子喷涂系统,分别制备了超细WC-12Co涂层和普通WC-12Co涂层.研究了喷涂粒子在射流中的特性,分析了涂层形貌、成分和相组成,并对两涂层的常规性能(结合强度、显微硬度、孔隙率和耐冲蚀性能)进行了表征.结果表明,超细WC-12Co喷涂粒子在束流中速度更快(500 m/s),两涂层中WC相的氧化、失碳和分解程度比普通等离子喷涂时低.相比之下,超细WC-12Co涂层显微硬度(1350 HV0.3)和结合强度(65 MPa)更高,孔隙率(0.6%)更低,耐冲蚀磨损性能相当.     

低温超音速火焰喷涂工艺制备轴承钢为基体的WC-12Co厚涂层

采用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)制备的WC-12Co涂层能够显著提高系统的硬度和耐磨特性。然而,该工艺中的高温参数会使得涂层在制备过程中产生脱碳现象。本文尝试将WC-12Co涂层引入到滚动副中以提高界面的摩擦学性能和抗磨损特性,例如固体火箭发动机中用于推力矢量控制的滚动轴承,通过温度可控的超音速火焰喷涂工艺在轴承钢基体上制备涂层。详细研究了涂层的相分布、成分组成、微观结构、与基体的结合强度、弹性模量和微观硬度,验证了改进后工艺的可行性和先进性,并阐明了涂层与轴承钢基体之间的结合机制。在WC骨架假设和钴相均匀分布的假设下,根据硬度性能的测试结果,给出了WC-12Co涂层微观硬度的一个经验公式,可用于涂层硬度的理论预估和设计优化。     

HVOF喷涂纳米结构WC-12Co涂层的组织结构分析

纳米结构WC-12Co涂层的研究目前已受到了广泛重视,对其组织结构及影响因素的研究有利于提高涂层性能.采用HVOF工艺制备了纳米结构、多峰结构及普通微米结构3种WC-12Co金属陶瓷复合涂层,并采用SEM、XRD等对粉末及涂层的显微形貌、组织结构进行了分析;探讨了粉末在喷涂过程中的氧化脱碳机理,并指出了与之相关的影响因素.结果表明:纳米结构WC-12Co涂层结构致密,孔隙率低,与基体结合状态良好;纳米粉末在喷涂过程中比微米粉末氧化失碳严重,并发生了不同的纳米晶粒的长大;纳米粉末在喷涂过程中的氧化脱碳程度不仅与喷涂工艺有关,还在很大程度上取决于粉末本身的结构特性.     

船用辅汽轮机转子汽封轴颈喷涂WC-12Co涂层的摩擦学性能

采用超音速火焰喷涂技术和电镀技术分别在45钢试件表面制备了WC-12Co涂层和硬铬镀层,测试了涂层、镀层的显微硬度和室温摩擦磨损性能,并观察分析了磨损表面形貌。结果表明:WC-12Co涂层的显微硬度是电镀硬铬层的1.5倍以上;在时间为1.5h,载荷为20N和100N的试验条件下,电镀硬铬层摩擦磨损失质量分别为WC-12Co涂层的3倍和4倍,表明WC-12Co涂层的耐磨性能明显优于电镀硬铬镀层;与硬铬镀层相比,WC-12Co涂层能缩短磨合时间,较快地进入稳定磨损阶段,该阶段因WC-12Co涂层摩擦因数低,波动范围小,更有利于摩擦状态下延长工件的使用寿命。将超音速火焰喷涂技术用于修复汽轮机转子汽封轴颈,可极大提高汽轮机转子的性能,降低维修频率,延长使用寿命。     

超音速火焰喷涂纳米结构WC-12Co涂层耐泥沙冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备了纳米结构、双峰结构及微米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层,比较了不同结构WC-12Co涂层的组织结构及显微硬度,进行了不同结构WC-12Co涂层和Ni60喷熔层的泥浆冲蚀磨损试验,并探讨了它们的泥浆冲蚀机理.结果表明:采用超音速火焰喷涂制备的纳米结构及双峰结构WC-12Co涂层结构致密,涂层显微硬度明显高于微米结构WC-12Co涂层;与微米结构WC-12Co涂层相比,纳米结构和双峰结构WC-12Co涂层具有更优良的抗泥浆冲蚀性能,其耐泥浆冲蚀性能分别提高了50%及20%以上.     

铝合金表面超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

在经磨抛处理后的光滑铝合金表面上,利用超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察分析,对涂层的结合机理进行了研究.发现涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散.实验及模拟结果表明:硬质相WC能够嵌入到基体内部,基体的硬度越小,WC颗粒嵌入基体表面的深度越大;颗粒的速度越大,撞击基体产生的凹坑深度也越大.     

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S—APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC—12Co涂层，分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳，以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明，在所试验的条件下，超音速等离子喷涂WC—12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。     

等离子喷涂WC-12Co涂层抗冲刷磨损行为

目的探索WC-12Co复合涂层抗冲刷磨损的能力。方法采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS),对涂层微观形貌和相组成及成分进行分析。采用维氏显微硬度计表征了涂层的力学性能。采用自制的干砂型常温冲刷磨损试验机对涂层进行冲刷磨损实验。结果所制备的涂层主要由WC以及少量的W2C、Co3W3C和Co6W6C相组成。涂层以机械结合方式为主,同时伴有微冶金结合。截面显微硬度高于粘结层,其截面平均显微硬度为1169HV0.05。WC-12Co涂层厚度为300μm,粘结层厚度为50μm。在冲刷角为60°时涂层失重率最大,为0.4788 mg/g;在30°时涂层失重率最小,为0.3696 mg/g。结论在小角度30°冲刷时,具有较好的抗塑性冲刷磨损能力;在冲刷角为60°时出现最大的冲刷失重率,抗冲刷磨损效果较差;在大角度90°时,有一定的抗脆性冲刷磨损性能。     

超音速火焰喷涂制备多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能(英文)

采用超音速火焰喷涂技术制备常规、亚微米及多峰3种WC-12Co金属陶瓷涂层,比较分析涂层的显微硬度及显微组织。采用超声振动汽蚀装置研究3种涂层的抗汽蚀性能,并采用扫描电镜观察涂层表面的汽蚀坑,探讨不同涂层的汽蚀机理。研究表明:采用超音速火焰喷涂制备的亚微米及多峰WC-12Co涂层结构致密、孔隙率低,其显微硬度明显高于常规的WC-12Co涂层。多峰WC-12Co涂层的平均显微硬度接近HV1500,远高于常规的WC-12Co涂层。在3种涂层中,多峰WC-12Co涂层表现出最优良的抗汽蚀性能,涂层的汽蚀率大约为常规涂层的40%;与常规涂层相比,多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能提高150%以上。     

船用辅汽轮机转子汽封轴颈喷涂WC–12Co涂层的摩擦学性能

采用超音速火焰喷涂技术和电镀技术分别在45钢试件表面制备了WC-12Co涂层和硬铬镀层,测试了涂层、镀层的显微硬度和室温摩擦磨损性能,并观察分析了磨损表面形貌。结果表明:WC-12Co涂层的显微硬度是电镀硬铬层的1.5倍以上;在时间为1.5h,载荷为20N和100N的试验条件下,电镀硬铬层摩擦磨损失质量分别为WC-12Co涂层的3倍和4倍,表明WC-12Co涂层的耐磨性能明显优于电镀硬铬镀层;与硬铬镀层相比,WC-12Co涂层能缩短磨合时间,较快地进入稳定磨损阶段,该阶段因WC-12Co涂层摩擦因数低,波动范围小,更有利于摩擦状态下延长工件的使用寿命。将超音速火焰喷涂技术用于修复汽轮机转子汽封轴颈,可极大提高汽轮机转子的性能,降低维修频率,延长使用寿命。