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.     

在兄弟刊物上

粉料预处理对干压成型致密度的影响 在湿法球磨中通过加入高分子表面活性剂(PVA),不仅能起助磨、防止颗粒团聚的作用,而且还使粉料颗粒形貌趋近于球形。依据stocks沉淀理论对金属钛粉和氧化铝料分级,对分级后的钛和氧化铝粉进行颗粒级配,研究发现:当粗颗粒钛粉的体积分数为70％时,施以单轴向200MPa的压力干压成型,其坯体的致密度高达70.24％。林     

热喷涂制备Cr涂层提高锆合金包壳耐事故性的研究

采用热喷涂工艺大气等离子喷涂(APS)在Zr-4包壳管上成功制备了Cr涂层,目的是为核反应堆燃料组件两端焊接区域进行涂层的喷涂修复,以及完成焊接区的涂层包覆并与PVD涂层区域无缝连接,实现外表面抗氧化耐磨涂层全包覆.将Cr涂层在高达1200℃事故高温蒸汽和空气环境中氧化,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和电子探针(EPMA)等多种分析技术,对其氧化前后进行了显微组织定性和定量分析.结果表明:Cr粉和喷涂态Cr涂层均为BCC相,喷涂态Cr涂层为典型的层状结构,涂层与基体的界面为机械咬合界面;在空气和流动蒸汽中进行高达1200℃的高温暴露后,均在Cr涂层表面形成致密的Cr₂O₃层,以及Zr-4基体与Cr涂层之间的相互扩散形成的Cr-Zr层;在高温水蒸气氧化后的Cr涂层试样,在其致密的氧化层上有高密度的针状和叶片形貌的晶须氧化物,但是在空气中未发现晶须状Cr₂O₃.氧化试验表明,Cr涂层能有效提高Zr-4包壳管在高温空气和水蒸气中的抗氧化性.     

大气等离子喷涂制备锰钴尖晶石涂层及其电导率

采用大气等离子喷涂(APS)工艺制备了Mn-Co尖晶石涂层,同时研究了不同载气和喷距对涂层形貌及电导率的影响.采用直流四电极法测量涂层的电导率,利用SEM,XRD和XPS等表征手段对涂层微观形貌、组成等进行表征.结果表明,所制备的涂层致密、孔洞较少、与基体结合良好,表面呈现液态沉积与微熔颗粒堆积相混合的状态.800℃时,载气量为2 SLPM下涂层的电导率是18 S/cm,而其余载气量下涂层电导率仅有8 S/cm,低载气量制备的Mn-Co涂层具有良好的导电性;800℃下只有喷距为130 mm的涂层电导率超过了10 S/cm,增加喷距对电导率影响较小,各涂层电导率分布较为接近.测试态涂层表面形成了各种取向的金字塔状尖晶石晶体结构,其尖晶石相衍射峰强度显著提高;高电导率涂层中2价和3价元素比例更接近1∶2,为典型的尖晶石结构,其表现出较高的电导率.因此,适当的载气流量和喷涂距离可使涂层中含有更多的高电导率尖晶石相.     

WC-10Co4Cr涂层的泥浆和砂粒冲刷性能

以WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,并对两种涂层的泥浆和砂粒冲刷性能进行测试.结果表明:低温超音速火焰喷涂WC涂层的耐泥浆冲刷性能明显优于普通超音速火焰喷涂涂层,而耐砂粒冲刷性能略优于后者.低温超音速火焰喷涂WC涂层较高的致密度和硬度是其耐泥浆和砂粒冲刷性能更好的主要原因.     

低温高速火焰喷涂制备钛涂层

利用新研发的低温高速火焰喷涂在A3钢上制备钛涂层,对涂层的显微结构和基本性能进行了表征.显微结构表明,近表面Ti涂层结构疏松,而内部较致密,并且观察到明显的氧化物界面;XRD分析表明涂层中含有一定钛的氧化物.钛涂层在A3钢基体上的结合强度超过38MPa,显微硬度高于纯钛材,说明涂层中有氧化物存在.     

等离子喷涂距离和氩气流量对MoSi_2 涂层结构的影响

以MoSi_2粉末为喷涂原料,采用大气等离子喷涂技术,在K403镍基合金表面制备了二硅化钼涂层,考察了不同喷涂距离和氩气流量对MoSi_2涂层的相组成和微观组织的影响.结果表明,随喷涂距离的增加,涂层的相组成由富硅相向富钼相演变;氩气流量的增大可减少涂层中的富钼相,但若流量过大,则会降低涂层的致密性;采用喷涂功率为30 kW、喷涂距离为100 mm和氩气流量为50 L/min的喷涂工艺可制备出以MoSi_2为主相且致密性较高的涂层,明显提高了基体的高温抗氧化性.     

钛与羟基磷灰石复合涂层的制备及其细胞相容性

用等离子喷涂法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备钛与羟基磷灰石复合涂层,用扫描电镜观察其表面形态及界面形态,将第3代比格犬骨髓间充质干细胞接种于钛/羟基磷灰石复合涂层试样上,观察细胞形态、细胞黏附情况,采用CCK-8法检测其细胞毒性.结果表明,复合涂层较为致密,涂层与基体结合紧密,表面和界面形貌良好.骨髓间充质干细胞形态正常,细胞黏附情况良好,CCK-8细胞毒性试验结果显示毒性分级为1级,无细胞毒性.     

超低压等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池GDC电解质涂层

针对传统制备工艺难以高效制备致密的氧化钆掺杂氧化铈(GDC)电解质涂层,采用超低压等离子喷涂(VLPPS)技术和使用自制的Gd_(0.2)Ce_(0. 8)O_(1.9)团聚粉末,在150,250和350 mm喷距下高效制备三种致密的GDC涂层.通过SEM,XRD和纳米压痕等方法表征了涂层的形貌、物相和力学性能.结果表明:三种GDC涂层均非常致密,均由未熔粒子、熔融粒子和气相团簇共同沉积而成;随喷距增加,GDC涂层沉积状态由液相沉积向气液沉积转变,涂层孔隙率从2.68%增加至8.62%,涂层力学性能下降,在150 mm喷距下GDC涂层的力学性能最好,其硬度及弹性模量分别为7.3 GPa和119.5 GPa;GDC粉末在喷涂前后,无相变与择优取向产生.     

钨铜合金的致密化技术

分别以添加硬脂酸和化学镀铜的方法对钨粉进行处理, 经压型, 熔渗后制出W/15Cu合金。用扫描电镜观察材料的显微结构, 并测出材料的密度, 气密性, 研究了钨粉成形性与钨铜合金密度的关系。结果表明, 添加硬脂酸和诱导铜没有带入杂质, 能改善钨粉的成形性能, 可以获得较高致密度的W/15Cu复合材料。     

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。     

湿法烟气脱硫系统玻璃鳞片防腐层可靠性研究

玻璃鳞片防腐层在燃煤电厂湿法烟气脱硫系统应用中存在质量控制标准差异大、检查维修不规范等问题,探讨建立玻璃鳞片防腐工艺质量控制及损伤评定规范,以提高湿法烟气脱硫系统玻璃鳞片防腐层运行维护的可靠性。     

钛对激光熔覆Ni_3Si金属间化合物涂层的影响

利用激光熔覆技术合成Ni3Si涂层修复改善高温合金的使用性能,添加合金化元素改善Ni3Si的脆性问题。以镍、硅、钛元素粉末为原料,利用10 k W CO2连续激光器在GH864表面激光熔覆制备Ni-Si金属硅化物复合材料涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度计表征熔覆试样的微观组织、相组成和显微硬度。结果表明,熔覆层组织主要由镍固溶体、Ni3Si和Ni3 1Si12组成,随着钛含量的增加涂层组织为镍固溶体和Ni3(Si,Ti)。熔覆层的平均硬度随钛含量的增加而减小,主要是因为钛的添加减小了涂层组织中硬质相的含量。随着钛含量从0增加到9%,涂层合金晶格常数从0.351 00 nm增加到0.353 18 nm。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

煤矿井下用聚乙烯涂层复合钢管的研制

通过对煤矿井下用金属和塑料管材系列产品优缺点分析,提出了具有钢管和塑料管材优点的煤矿井下用聚乙烯涂层复合钢管研制课题,以聚乙烯粉末给水涂层复合钢管为基础,研制出满足煤矿井下使用的内外涂层复合钢管。     

金属钼表面Mo-Si-N-B涂层的抗高温氧化性能研究

在金属钼表面制备了Mo-Si-N-B涂层, 利用SEM和XRD分析研究了涂层的微观结构和物相组成, 并评价了涂层在1 450 ℃大气环境下的抗氧化性能。结果表明: 涂层由MoSi₂相、Si₃N₄和Mo₂B₅相组成, 涂层内部致密且与基体结合紧密;高温氧化时, 涂层表面生成致密硼硅玻璃氧化膜, 其稳定抗氧化时间达100 h;高温下由于氧化膜的挥发和涂层的“退化”导致涂层失效。     

拉瓦尔喷嘴与直喷嘴对等离子喷涂NiCrAlY涂层组织及性能的影响

分别用拉瓦尔喷嘴和直喷嘴,采用等离子喷涂方法制备NiCrAlY涂层,并测试了不同喷嘴所制备的涂层的性能及组织的差异.试验结果表明:所制备的NiCrAlY涂层均具有明显的层状组织,涂层颗粒界线明显;直喷嘴制备的NiCrAlY涂层中有明显的未熔颗粒;拉瓦尔喷嘴制备的涂层与直喷嘴的相比,涂层显微硬度和结合强度更高     

无机水性可磨耗封严涂料的研究

本文研制了一种可磨耗封严涂料,并对涂料附着性能,硬度等参数进行了研究,对其附着机理及热处理工艺进行了讨论。试验结果表明:涂层的硬度达到73.5(HRY15),涂层的结合强度达到7.0MPa,基本满足可磨耗封严涂层的要求。