超高速与常规激光熔覆Fe基涂层微观组织及性能研究

目的 对比研究常规与超高速激光熔覆涂层的微观组织、相结构,明确涂层结构及性能间的构效关系。方法 以27SiMn为基体,分别采用常规和超高速激光熔覆技术制备Fe基涂层。采用扫描电镜(SEM)表征涂层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析涂层的元素分布。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)方法分析涂层的相组成。采用显微硬度计、电化学工作站等测试涂层的硬度分布及电化学特性。结果 常规与超高速激光熔覆涂层组织致密,均无明显气孔和裂纹等缺陷。相较于常规激光熔覆涂层,超高速激光熔覆涂层的晶粒更为细小,涂层成分接近粉末设计成分,晶内和晶间Cr元素分布更为均匀。2种工艺制备的涂层均由马氏体、铁素体和M型碳化物组成,但是超高速激光熔覆涂层所含马氏体和碳化物含量更低,使其硬度低于常规激光熔覆涂层。同时,与常规激光熔覆涂层相比,超高速激光熔覆涂层的自腐蚀电位由–0.56V升高至–0.51V,自腐蚀电流密度由1.3×10^–5A/cm²显著降低至1.5×10^–7 A/cm²。结论 与常规激光...     

阳极微结构对等离子喷涂金属支撑SOFC的电池性能的影响研究

阳极微结构尤其是表面结构的调控对固体氧化物燃料电池(SOFC)的极化与性能具有显著的影响。大气等离子喷涂(APS)和高温烧结是金属支撑SOFC阳极功能层最常用的两种制备方法。本文采用APS和高温烧结两种制备方法,在相同的金属支撑体上沉积阳极功能层以获得具有不同阳极/电解质界面结构的SOFC。对两种阳极功能层的组织结构、表面粗糙度、比表面积和物相构成进行了研究。结果表明,两种方法制备的阳极组织形貌差别较大,高温烧结的阳极功能层表面具有良好的平整度,而APS制备的阳极功能层呈现出典型的层状结构,表面粗糙度和比表面积较大。从断面形貌中可以看出,高温烧结阳极电池的电解质功能层厚度均一,两种电池阳极与电解质功能层之间均结合紧密。两种电池的输出性能结果表明,APS阳极电池具有较高的输出性能和较低的电极极化阻抗。     

冷喷连接镁铝异质接头组织与力学性能研究

传统焊接在铝合金异质连接工艺中存在缺陷,为避免铝合金异质连接接头中的脆性相以及低强度的问题,研究了冷喷连接镁铝异质金属接头的可行性。通过N2作为加速气体,在主气压力3.5 MPa、气体温度350 ℃、喷涂角度90°、走枪速度40 mm/s、喷涂距离20 mm、送粉速率2.5 r/min的最佳冷喷连接参数下,以球形纯铝粉末与球形不锈钢颗粒的混合粉末作为冷喷连接粉末,纯铝板与AZ91D镁合金板作为基体,制备了冷喷连接镁铝异质金属接头。系统研究了冷喷连接接头的硬度、拉伸强度、弯曲强度、剪切强度等力学性能,结果显示,冷喷镁铝接头的拉伸试样断裂在铝母材处,拉伸强度为105 MPa,正、背弯曲试样均断裂在沉积体与铝母材的结合界面,弯曲强度分别为226.7 MPa和316.7 MPa。研究表明,冷喷连接在以制铝合金连接过程中避免了合金的熔化,消除了传统焊接中脆性金属间化合物的生成,并且其连接强度不低于母材强度。     

SOFC用Ni/Al_2O_3金属陶瓷支撑层组织结构与气密性

采用氧乙炔火焰喷涂方法制备了含量不同的聚苯酯为造孔剂(PPHBA)的NiO/Al_2O_3涂层,系统地研究了造孔剂含量对涂层组织结构和气体渗透率的影响.研究结果表明,造孔剂的添加量对涂层的组织结构有显著影响,粉末中不添加造孔剂时,涂层的孔隙较少且分布均匀;涂层中添加造孔剂后,大气孔数量显著增多,且随着粉末中添加造孔剂含量的增加而增大.NiO/Al_2O_3涂层经高温还原处理后的渗透率显著高于喷涂态涂层渗透率,且气体渗透率随着喷涂粉末中造孔剂含量增加而增大.NiO还原处理后涂层的气体渗透率比喷涂态提高约一个数量级.     

等离子喷涂结合致密化工艺制备SOFC电解质层

为了利用大气等离子喷涂方法制备高温固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质层,探讨了金属无机盐溶液对电解质层进行致密化处理以提高喷涂电解质层气密性的方法。通过对无机盐分解产物的热分析与X射线衍射分析确定了致密化处理温度,探讨了用一定浓度的无机盐溶液致密化电解质层时,致密化次数对其气体泄漏率的影响。实验结果表明,当致密化处理12次后,涂层气体泄漏率从喷涂态的1.1×10-6cm4·g-1·s-1降低到7.9×10-8cm4·g-1·s-1,能够满足作为SOFC电解质层的要求。测试结果表明由此试制的SOFC单电池的空载电压在高温时接近可逆电压。     

等离子喷涂陶瓷涂层及其在SOFC制造中的应用

等离子喷涂基于热源高温特性可以制备几乎所有材料的涂层,包括固体氧化物燃料电池所涉及的陶瓷、金属合金、金属陶瓷等.基于熔融依次沉积的特点,等离子涂层呈现层状结构,涂层内存在气孔.层间有限的结合不仅降低了涂层的电导率,而且增加了孔隙的贯通性.低的电导率将增加欧姆极化,而低的孔隙率又将引起浓度极化.因此,控制制备工艺控制涂层组织结构是等离子喷涂有效制备电解质、阴极、阳极等SOFC功能结构层的基础.综述了等离子喷涂陶瓷涂层的结构特征,讨论了在SOFC制造中的应用特点与潜力.     

真空冷喷涂LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2涂层颗粒沉积行为研究

真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池,基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2(NMC)三元材料正极涂层,使用扫面电子显微镜(SEM)观察了NMC涂层的表面及截面微观形貌,使用X射线衍射(XRD)对涂层的相结构进行了测试,使用3D激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件对NMC涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂NMC涂层中可以观察到明显颗粒破碎沉积现象,涂层结构致密。NMC粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致NMC颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂层厚度的线性调控。     

冷喷涂纳米结构NiCrA1Y涂层在氩气气氛中的氧化行为

采用冷喷涂方法在镍基高温合金基体（Incone1738）上沉积纳米结构NiCrA1Y涂层,通过扫描电镜与能谱分析、X射线衍射,研究了在Ar气氛下热处理温度对氧化膜组织结构及成分的影响。结果表明,在Ar气氛下,经900℃处理后,涂层表面局部生成针状θ-Al2O3。在1000℃以上热处理后,涂层表面生成的球状的α—Al2O3,氧化膜均匀连续覆盖在涂层表面,但局部较厚的氧化膜呈现双层结构,外层为Cr2O3或尖晶石氧化物,内层为α—Al2O3且连续均匀。     

新型大气长层流等离子体喷涂方法和研究进展

介绍了一种新型大气等离子喷涂方法,该方法采用特殊内通道结构的直流非转移电弧等离子发生器,可以直接在大气条件下获得长度100～1000 mm之间变化的等离子射流。在大气条件下,等离子射流的流动特性具有"长、直、准"的层流或类层流状态,工作时噪音小于80 dB。在工作参数范围内,等离子射流的长度在固定总气流量条件下可以随输出功率的增加而增长;射流的长度在固定输出功率的条件下随总气流量的增加而减小。当使用在大气等离子喷涂技术中时,会为飞行粉末颗粒带来超长的加热和加速过程。文中详细介绍了大气层流等离子喷涂技术的研究历史和研究现状,以及研究团队利用该新型技术制备的6种涂层的显微结构、颗粒的飞行和加热特点,并对比了目前其他大气等离子喷涂技术的结果。结果表明,文中介绍的方法在最低的输出功率和气流量条件下,为金属和陶瓷颗粒提供了超长的飞行和加热条件,表现为较低的颗粒飞行速度和超高的颗粒表面温度。可以在不同的射流长度或喷涂距离下,获得不同的颗粒熔化状态或涂层结构,并发现可以直接在大气条件下获得大规模气液共沉积的涂层。     

B清除大气等离子喷涂CuNi熔滴氧化物效应

提出了粉末中添加B的成分设计,实现通过B牺牲氧化而保护合金元素不氧化从而发展高温CuNi熔滴自清洁氧化物效应.采用CuNi2B与CuNi4B 2种粉末,通过大气等离子喷涂工艺制备涂层,通过SEM、EDS、XRD和ICP-OES等方法研究了B含量与喷涂距离对CuNi涂层组织结构与性能的影响.结果 表明,熔滴可加热至190...