MoW喷涂层导电性及电弧烧蚀试验研究

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoW合金涂层,测试了涂层结合强度。利用电阻仪测试了涂层的导电性,用高压电弧装置对MoW涂层进行了大气环境不同放电电流的电弧烧蚀试验。通过场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)分析了涂层组织,使用X射线衍射仪测试了涂层相组成。结果表明：MoW涂层与基体结合良好,导电率为6.12%IACS。W使涂层导电率有所降低;孔隙率是涂层导电性能较低的主要原因之一。随着放电电流增大,MoW涂层电弧烧蚀面积增大明显,呈现出两种烧蚀形貌;孔隙率越大、表面粗糙度越小,涂层耐电弧烧蚀性能越差。MoW喷涂层抗电弧烧蚀性能优于纯Mo喷涂层。     

钢表面电火花沉积合成W-Mo高熔点复合涂层

目的 采用ZY-10型电火花堆焊/涂层沉积设备,分别以钼和钨棒料为电极,以超纯氩气为保护气体,在PCrNi3MoVA钢基体表面沉积合成W-Mo高熔点复合涂层。方法 在PCrNi3MoVA钢基体表面先沉积出一定厚度的钼涂层作为打底层,在此基础上,采用更高的电参数沉积硬度和熔点都较高的钨涂层。作为同族元素的钼和钨,在高温电弧作用下能较好地合成W-Mo高熔点复合涂层。通过对复合涂层的成分、微观形貌等进行观察和分析,用等离子烧蚀实验检测复合涂层的抗烧蚀性能,并计算复合涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率。结果 采用电火花沉积工艺在PCrNi3MoVA钢基体表面成功制备了W-Mo高熔点复合涂层,其厚度达到100 μm以上,该复合涂层主要由W、Mo、Fe等成分组成,且越靠近涂层表面,W和Mo元素的含量越高,复合涂层主要有Mo、MoC、Fe2Mo3、Fe2W等物相,复合涂层的耐烧蚀性能较好,在前10 s内其线烧蚀率仅为0.090~0.267 mm/s。结论 W-Mo高熔点复合涂层的厚度随着沉积次数和沉积电压的增加而增加;复合涂层与基体相互熔融,具有较好的冶金结合特征;复合涂层能够承受等离子火焰的短时高温冲击与冲刷,增加复合涂层的厚度可以有效抑制涂层试样烧蚀率的增加。     

AZ31镁合金表面化学气相沉积钨涂层工艺及其耐蚀性和耐磨性

为提高镁合金表面耐蚀耐磨性能,采用化学气相沉积法在镁合金表面制备了钨涂层,并对其工艺进行了研究。利用扫描电镜、能谱仪等分析技术对钨涂层成分、组织结构以及微观形貌进行了表征;利用高温摩擦磨损试验机(HT-1000)、综合电化学测试方法对钨涂层耐磨性能和耐蚀性能进行分析。结果表明:沉积温度为440℃时可获得致密均匀、与基体结合良好的钨涂层;沉积钨涂层使表面硬度大幅度提高,表面耐磨性增加,能有效的降低镁合金表面活性,腐蚀电位相对于镁合金基体正移了1.21V,大幅提高了其耐蚀性能。     

PCrNi3MoVA钢表面微弧沉积Stellite6合金涂层研究

采用微弧沉积工艺,以Stellite6合金焊棒为沉积材料,在PCr Ni3Mo VA钢基体上多次沉积形成合金涂层,对涂层的形貌、元素组成、相组成、显微硬度和抗烧蚀性能进行了检测。结果表明:涂层与基体之间形成了良好的冶金结合,涂层致密,孔隙少,具有较好的耐磨性能和抗烧蚀性能。     

LY12铝合金微弧氧化/树脂填料复合涂层的组织与防热性能

为提高LY12铝合金的隔热与抗火焰烧蚀性能,采用微弧氧化及涂覆复合工艺在其表面制备了底层微弧氧化/外层树脂填料复合涂层。用自制隔热装置及氧-乙炔烧蚀装置分别评价涂层的隔热与抗烧蚀性能。隔热测试表明试样暴露在450℃恒温6 min时,微弧氧化/莫来石空心微球树脂复合涂层隔热温度为245℃。微弧氧化/微球树脂复合涂层在2200℃氧-乙炔火焰下烧蚀持续25 s,质量烧蚀率为0.0425 g.s-1,线烧蚀率为0.0478 mm.s-1,复合涂层烧蚀区域背面均无变化,烧蚀条件下微弧氧化/微球树脂涂层隔热温度为1859℃,其隔热性能与450℃静态隔热测试结果一致。铝合金表面微弧氧化/树脂填料复合涂层表现出优异的隔热与抗烧蚀性能。     

缠绕钨丝CVD钨管的组织及性能

为了提高CVD钨的强度和韧性,采用自制化学气相沉积装置,以WF6和H2为反应气体,在化学气相沉积钨过程中周期性地在基体上缠绕钨丝,沉积制备了钨丝-CVD钨复合材料。使用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分别对沉积制备的钨丝-CVD钨复合材料涂层的显微组织和断口形貌进行观察和分析,使用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪、密度测量仪、显微硬度仪和万能材料试验机分别测试分析了涂层的结构、成分、密度、显微硬度及压溃强度。结果表明:与不缠钨丝的CVD钨管相比,缠绕钨丝的CVD钨管中CVD钨晶粒得到了细化,择优取向基本消失;钨丝-CVD钨复合材料涂层具有较高纯度和致密度;钨丝-CVD钨管的压溃强度显著提高,断口形貌发生了明显的变化。     

超音速等离子喷涂层的组织及性能分析

用超音速等离子喷涂技术制备了NiCrBSi涂层,并对涂层的组织性能进行了综合分析.用扫描电镜和能谱仪分析了涂层的内部组织,用纳米压痕法测试了硬度和弹性模量,用拉伸试验法测试了涂层与基体的结合强度,用X射线应力仪测定了涂层沿厚度方向的残余应力的分布.结果表明,涂层内部比较均匀,具有较低的孔隙率和氧化物含量,涂层的纳米显微...     

电火花沉积钨涂层的温度场和残余应力有限元模拟

目的 通过模拟钢基体表面电火花沉积钨涂层过程中的熔池区域温度场变化及其残余应力分布,以便更好地理解电火花沉积钨涂层的工艺过程,得到钨涂层成膜过程中的温度场分布和残余应力形成机制.方法 采用电极低速旋转与上下点动相结合的电火花沉积工艺,由点到线、再到面的沉积顺序,在钢基体表面均匀制备抗烧蚀钨涂层.同时,采用ANSYS仿真...     

等离子喷涂制备ZrB_2/SiC/Ta_2O_5涂层抗烧蚀性能研究（英文）

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,通过等离子喷涂法在C/C表面制备了Si C/Al_2O_3内层和Zr B_2/Si C/Ta_2O_5外层的双层涂层,通过XRD,SEM和EDS分析了涂层烧蚀前后的物相组成、微观结构和成分分布。烧蚀前涂层表面没有裂纹并且内层与基体、内层与外层之间结合良好。元素Zr、Si、Ta在涂层表面的分布相近,涂层表面成分分布均匀性良好。通过氧乙炔火焰在1800℃下对涂层的抗烧蚀性能进行考核。烧蚀过程中形成的镶嵌结构有利于阻挡氧气的渗入,Ta-Si-O玻璃层的形成封填了涂层孔隙,对基体有良好的保护效果,涂层表现出了较好的抗烧蚀性能。     

铝热-离心法制备TiC/FeNiCr复合涂层的耐热性研究

采用铝热-离心工艺在碳钢钢管内表面制备了TiC/FeNiCr金属陶瓷涂层.借助XRD,DSC,FESEM和显微硬度仪等方法研究涂层材料经历不同加热时间后的组织及结构稳定性,并利用等离子烧蚀实验测量涂层的耐烧蚀性能.结果表明,涂层材料由α-FeNiCr,TiC,NiAl及Ni3Al4相组成,基体组织细小致密,无粗大枝晶,没有微裂纹;经加热处理后,基体α-FeNiCr中弥散分布的TiC相尺寸无明显变化,材料显微硬度略有降低;由室温加热到1300℃过程中,材料不会发生相变;TiC/FeNiCr涂层的线烧蚀率为4.53 μm/s,抗烧蚀性能比45#碳钢提高了32%.     

钨丝-CVD钨复合材料制备及性能分析

采用自制实验装置,通过化学气相沉积钨过程中间断缠绕钨丝,得到钨丝-CVD钨复合材料。测试分析了材料的密度、成分及显微硬度;通过压溃试验计算出钨复合材料的压溃强度,通过拉伸试验和三点弯曲试验分别绘出拉伸和弯曲曲线。实验结果表明,化学反应温度控制在550℃,WF6和H2流量分别控制在2 g/min和1 L/min时,可得到没有孔洞的致密涂层。与相同工艺条件下不缠钨丝CVD钨样品相比,钨丝-CVD钨复合材料仍具有较高的纯度、致密度,显微硬度大致相同,而压溃强度、抗拉强度和抗弯强度大大提高。     

Analysis of tool wear and residual stress of CVD diamond coated cemented carbide tools in the machining of aluminium silicon alloys

Aluminium alloys have found increasing applications in the automotive and aeronautical industries in recent years. Due to their extraordinary properties however, the machining of these alloys still poses difficulties, and requires the optimized combination of cutting tool material and geometry. The potential of CVD diamond coated carbide tools has been demonstrated in recent years, however tool wear and short tool life remain as issues to be resolved. Key to increasing the tool life of CVD diamond coated tools is the further development of the coating process to optimize the coating adhesion. An understanding of the substrate and coating residual stress profiles must be gained in order to achieve this. Compressive residual stresses in cutting tools can lead to a higher crack resistance, but also to early coating delamination and tool failure. To analyze the influence of residual stresses on the coating quality and tool life, the residual stress profiles of tungsten carbide substrates and CVD diamond coatings were measured using X-ray and synchrotron radiation. The influence of the tungsten carbide substrate type and the CVD diamond coating process on the residual stress profiles was thus determined. In order to analyze the performance of the coated tools and the influence of the residual stresses on the tool lifetime, machining tests were performed with two aluminium silicon alloys. The tool wear, tool lifetime and workpiece quality were examined. Finally, many of the commonly used wear tests used to analyze the wear resistance of tool coatings cannot be implemented for CVD diamond coatings due to their high hardness. An impact test was therefore constructed to allow the determination of the wear resistance of CVD diamond tools.     

化学气相沉积钨单晶管材表面电解蚀刻形成的{110}晶面形貌

报导了具有<111>晶向(轴向)的管状钼单晶基体化学气相沉积(CVD)钨单晶涂层的电解蚀刻工艺及形成的{110}晶面形貌。实验发现,通过电解蚀刻,表面的{110}晶面可以完全被蚀刻出来。蚀刻出来的{110}晶面呈台阶结构,并同<111>晶轴相平行。蚀刻出来的{110}晶面在圆管的表面分成均等六个区。每个区内{110}晶面的台阶面的宽度呈现周期性的变化,开始台阶面较宽,逐渐变窄,然后通过一过渡区后,进入下一周期,{110}晶面的台阶面的宽度又逐渐变宽。     

化学气相沉积方法制备定向W涂层研究

采用化学气相沉积方法在钼基体上制备了具有[110]择优取向的W涂层,采用SEM、XRD、EBSD方法分析了涂层性能,研究表明涂层致密,法向偏离[110]晶向8°范围的晶粒占涂层面积的比例为85.32%,10°范围内[110]晶粒占全部面积的96.86%,[110]择优取向的生成受气体流量H2/Cl2,反应室压强及沉积温度的影响;对截面织构研究表明涂层形成机制为竞争生长机制。在室温～1400℃～室温20次热循环后涂层界面存在互扩散形成的孔洞,但是涂层结合良好。     

基于泄漏瑞利波的等离子喷涂涂层质量评价

采用瑞利波的特性评价了类金刚石涂层的质量.制备了3种试样,无涂层试样,完好试样,缺陷试样.得到了3种试样的瑞利波群速度频散曲线.结果表明,由于无涂层试样的群速度在不同频率下不变,表明该测量结果是可靠的.由化学气相沉积制备的类金刚石涂层的频散曲线表明,涂层对群速度有一定的影响,完好试样的群速度与缺陷试样的群速度随着频率的变化而变化,因此,泄漏瑞利波可以很好地作为评价类金刚石涂层质量的一种无损检测方法.     

金刚石粉体表面CVD法镀钨的工艺研究

目的增强金刚石与基体的界面结合能力。方法首先对金刚石粉体进行"除有机物→除油→粗化→烘干"处理。采用自制化学气相沉积装置,研究了以H_2和WF_6为反应气体在金刚石表面CVD法镀覆钨工艺。使用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(SEM)等检测方法,分析了金刚石粉体镀层钨的微观形貌、成分、组织结构,对镀层包覆金刚石粉体相关性能进行了初步测试。结果在粒径约为223.6mm的金刚石表面获得均匀致密镀覆层的最佳工艺参数为:沉积温度670℃,沉积时间2 min,H_2通入量1 L/min,WF_6消耗量2 g/min。沉积温度为580℃时,获得的均匀致密钨镀层的厚度为150 nm,且镀层杂质含量较少。将镀覆钨的金刚石和普通金刚石分别与铜粉热压烧结后进行抗弯强度测试,结果显示含镀覆钨的金刚石试样抗弯强度提高了38.6%。加入镀钨金刚石压块的热膨胀系数比加入普通金刚石的有所降低,并且加入的镀钨金刚石粉体越多,压块的热膨胀系数越低。结论镀钨后的金刚石颗粒的表面性能得到改善,与基体的结合能力得到提高。     

等离子喷涂制备ZrB2/SiC/Ta2O5涂层抗烧蚀性能研究

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,通过等离子喷涂法在C/C表面制备了SiC/Al₂O₃内层和ZrB₂/SiC/Ta₂O₅外层的双层涂层,通过XRD,SEM和EDS分析了涂层烧蚀前后的物相组成、微观结构和成分分布。烧蚀前涂层表面没有裂纹并且内层与基体、内层与外层之间结合良好。元素Zr、Si、Ta在涂层表面的分布相近,涂层表面成分分布均匀性良好。通过氧乙炔火焰在1800 ℃下对涂层的抗烧蚀性能进行考核。烧蚀过程中形成的镶嵌结构有利于阻挡氧气的渗入,Ta-Si-O玻璃层的形成封填了涂层孔隙,对基体有良好的保护效果,涂层表现出了较好的抗烧蚀性能。     

Chemical Vapor Deposition and Atomic Layer Deposition of Coatings for Mechanical Applications

Chemical vapor deposition (CVD) of films and coatings involves the chemical reaction of gases on or near a substrate surface. This deposition method can produce coatings with tightly controlled dimensions and novel structures. Furthermore, the non-line-of-sight-deposition capability of CVD facilitates the coating of complex-shaped mechanical components. Atomic layer deposition (ALD) is also a chemical gas phase thin film deposition technique, but unlike CVD, it utilizes “self-limiting” surface adsorption reactions (chemisorption) to control the thickness of deposited films. This article provides an overview of CVD and ALD, discusses some of their fundamental and practical aspects, and examines their advantages and limitations versus other vapor processing techniques such as physical vapor deposition in regard to coatings for mechanical applications. Finally, site-specific cross-sectional transmission electron microscopy inside the wear track of an ALD ZnO/ZrO₂ 8 bilayers nanolaminate coating determined the mechanisms that control the friction and wear.