等离子热喷涂层沉积过程数值模拟分析

应用ANSYS有限元分析软件建立了等离子热喷涂单道多层涂层的三维有限元模型,对等离子喷涂NiCrFeMo涂层沉积过程的温度场和应力场进行模拟。结果表明:在喷涂过程中,涂层系统温度随沉积层的增多而升高,喷涂至最外层时温度最高;涂层厚度方向的温度梯度大;涂层颗粒的温度随时间的延长而大幅周期波动,涂层颗粒的应力也随时间而大幅周期波动。涂层与基体结合面处为残余应力集中处,其残余应力为拉应力。

氧化锆陶瓷表面硅锂喷涂层的摩擦磨损性能

目的:研究氧化锆陶瓷表面硅锂喷涂层的微观形貌和摩擦磨损性能,初步评估其美观效果,为其临床应用提供指导和支持。方法:将氧化锆陶瓷试样随机分为三组:涂层组(有2个亚组)、抛光组(有2个亚组)和上釉组(有4个亚组),每个亚组10个样本。涂层组的两个亚组是对未处理和初步抛光的氧化锆陶瓷表面分别喷涂硅锂喷涂层;抛光组的两个亚组分别是氧化锆陶瓷表面初步抛光和精细抛光;上釉组的4个亚组分别是对初步抛光的氧化锆陶瓷表面分别上Biomic釉和Stain/Glaze釉,未处理的氧化锆陶瓷表面分别上Biomic釉和Stain/Glaze釉。对磨物选用滑石瓷球,与上述8个亚组的氧化锆陶瓷试样构成摩擦副。应用扫描电镜观测涂层组表面和断面的微观形貌,测量涂层和釉层的厚度;应用激光三维形貌显微镜测量涂层组和抛光组表面的线粗糙度;应用显微硬度计测量各组的维氏硬度。制作氧化锆陶瓷全冠,初步评价硅锂喷涂层的美观效果。应用口腔咀嚼模拟试验机,在50 N垂直载荷及人工唾液润滑下进行50000次咀嚼循环的摩擦磨损试验。应用白光干涉仪,测量滑石瓷球磨斑的宽度并计算其磨损深度;测量氧化锆陶瓷试件磨斑的最大深度和体积,计算磨损率。应用Kruskal-Wallis非参数检验和Dunn’s多重检验分析各组的磨损深度,检验水准α=0.05。结果:氧化锆陶瓷表面未处理和初步抛光后形成的两种硅锂喷涂层微观形貌均有突起缺陷,两者的线粗糙度均大于抛光组。氧化锆陶瓷表面初步抛光后形成的硅锂喷涂层厚度中位数为13.0μm[四分位距(interquartile range,IQR):11.6,17.9],氧化锆陶瓷表面未处理形成的硅锂喷涂层厚度中位数为4.4μm(IQR:4.1,4.7)。涂层组的维氏硬度值和磨损率均介于抛光组和上釉组之间。对磨的滑石瓷球磨斑深度由大到小依次是上釉组、涂层组和抛光组,上釉组和抛光组的滑石瓷球磨损深度差异有统计学意义(P<0.05);各组内随着抛光程度的增加,滑石瓷球的磨损深度减小。各氧化锆陶瓷试件磨斑的最大深度和体积由大到小依次是上釉组、涂层组和抛光组,上釉组和抛光组的氧化锆陶瓷试件的磨损深度差异有统计学意义(P<0.05)。结论:氧化锆陶瓷表面硅锂喷涂层与抛光处理相比,增加了氧化锆陶瓷表面美观;与上釉处理相比,减少了对磨的滑石瓷球的磨损,可以作为一种氧化锆陶瓷表面处理的新方法。

Ni-Al喷涂层反应烧结的组织演变与结合机制

为了改进热喷涂层组织结构和结合性能,在不引起反应的条件下,将Ni-Al混合粉(93%Ni+7%Al)喷涂于A3钢基材表面,通过中温反应烧结处理,制备了具有良好结合性能的涂层试样,利用SEM和XRD研究了涂层烧结前后显微组织和相结构的变化.结果表明:反应烧结前后涂层显微组织发生了明显变化,烧结后涂层所固有的层状结构消失;烧结时涂层中Al首先与Ni反应生成Ni2Al3,随处理温度增高而转化为NiAl3,基材界面出现冶金结合,并在界面愈合区间发现了Ni-Fe固溶体.

涂层厚度对喷涂层疲劳磨损寿命的影响

采用等离子喷涂制备了不同厚度的铁基涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)表征了涂层内部和结合界面处的微观结构,采用球盘式疲劳磨损试验机分别考察了不同厚度涂层的疲劳磨损行为,采用Weibull分布分析并对比了涂层的疲劳磨损寿命.结果表明:适当地增加喷涂层的厚度可以避免整层分层失效的发生,从而在整体上提升了涂层的疲劳磨损寿命.采用有限元分析(FEM)研究了涂层内部的应力分布,发现厚涂层界面剪切应力值不足薄涂层界面剪切应力的二分之一,因此界面剪切应力的显著降低是导致较厚涂层拥有更好疲劳性能的主因.

高速电弧喷涂层的弹性模量

介绍了利用复合梁理论测量高速电弧喷涂层弹性模量的方法。通过三点弯曲试验,对高速电弧喷涂FeCrAl层和NiCr层的弹性模量进行了测量,分析认为涂层的固有特性是造成涂层弹性模量远远小于所用丝材的原因。这是因为涂层中气孔等缺陷的存在导致涂层实际体积小于涂层的宏观体积。此外,由于FeCrAl涂层的孔隙率和晶粒尺寸比NiCr层大,故其弹性模量小于NiCr层的弹性模量。

热喷涂层残余应力的来源及其失效形式

探讨了涂层残余应力的产生机理,综述了当前残余应力的典型理论模型,并分析了残余应力诱导的涂层失效行为。上述这些研究对涂层的热力学完整性原理的研究具有重要的意义。

稀土和铬对铁基自熔合金喷涂层抗氧化性能的影响

本研究着眼于用稀土对价格低廉的铁基自熔合金粉末进行改性 ,以提高其抗高温氧化性能。结果表明 ,稀土的添加大大提高了合金涂层的高温抗氧化性能 ,具有较大的应用前景。同时分析了稀土提高抗氧化性的机理 ,认为稀土的添加改变了合金氧化过程的扩散动力学 ,从而改变氧化膜的形貌与粘附性 ,提高抗氧化能力。

金属喷涂层在青海盐湖水中的腐蚀初探

喷锌、喷铝、喷锌铝合金三种保护层材料在青海格尔木盐水湖进行1年暴露试验,采用电化学方法研究了该金属喷涂层材料的腐蚀情况,并将其与碳钢的实验结果相对照,初步探讨了其耐蚀机理.

热喷涂层的梯度液相烧结

将金属陶瓷粉末与具有不同熔点的自熔合金粉末混合喷涂于金属基材表面，形成低熔点相的固液相变点温度从基材界面向涂层表面逐步升高的梯度涂层，研究了在１０００℃烧结后烧结层的显微组织结构和力学性能．结果表明，在烧结时出现液相的区域内喷涂层所固有的层状结构消失，在界面上有大约２０μｍ宽的扩散区并呈冶金结合，在表层存在明显的固－液相分界线，在显微组织中氧化物有球化趋势．梯度液相烧结可使涂层稳定成型所需的最佳控制参数区间变大，涂层的力学性能满足使用要求．

等离子喷涂层和钢的制动磨损特性

在ＭＭ—１０００制动摩擦磨损试验机上，试验了两种不同组成的Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ－ＷＣ复合涂层并与传统的钢制件作比较。试验结果表明，涂层比钢的耐磨性有较大的提高，ＷＣ质量分数高的涂层耐磨性更好。制动时涂层的磨损以磨粒磨损为主，有轻微的氧化和粘着。钢的氧化磨损和粘着比涂层严重。因摩擦热的影响，制动后钢的摩擦表面出现热震开裂和特有的浅层剥落，浅层剥落是一个塑性变形积累、裂纹形成和扩展的过程。但涂层无热震开裂和浅层剥落现象。

添加纳米CeO_2的Ni基合金喷涂层组织和耐磨性研究

采用亚音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面喷涂不同纳米CeO2含量的Ni基自熔性合金粉末,对获得的喷涂层进行了显微组织、硬度和耐磨性的分析测试,探讨纳米CeO2对Ni基合金喷涂层组织和耐磨性的影响。结果表明,适量地加入纳米稀土氧化物可以改善喷涂层组织,提高喷涂层硬度和耐磨性。

重熔处理热喷涂层的研究现状及展望

重熔处理是改善热喷涂层组织并提高其性能的有效方法。综述了近年来国内外热喷涂层的重熔处理工艺,并阐述了自熔合金、非自熔合金和金属陶瓷涂层的重熔特点和研究现状,最后对热喷涂层重熔技术的发展方向进行了展望。

Ni-Al喷涂层反应烧结时界面结构的择优演变

将 Ni-Al 混合粉(93wt％Ni+7wt％Al)。在不引起反应的条件下喷涂于 A_3钢基材表面.通过中温反应烧结处理,观察涂层烧结前后界面微观组织的变化,结果表明,涂层中反应时首先生成 Ni_2Al_3并转化为 NiAl_3,基材与涂层界面出现了冶金结合,界面上首先生成了以铁为基,Ni、Al 为溶质的固溶体,界面结构呈现出择优演变的现象。

陶瓷喷涂层精密镜面磨削技术的实验研究

在工件表面用喷涂方法形成陶瓷涂层 ,可以显著改善其性能。但是由于陶瓷喷涂层的硬脆特性 ,难以进行精密加工。本文引入金属基超硬磨料砂轮在线电解修整 (ELID)技术 ,对陶瓷喷涂层进行精密镜面磨削的实验研究。结果表明 ,该技术加工精度高、表面质量好 。

阳极金属喷涂层在海水中的电化学性能

采用电化学方法,研究了喷涂用锌丝、锌铝合金丝和铝丝及其喷涂层在海水环境中的电化学性能和阴极保护性能;测试了3种喷涂层经实海曝露4年后的极化曲线。结果表明,3种喷涂层材料对碳钢在海水环境中均具有阴极保护效果,但喷锌涂层腐蚀较快,喷铝和喷锌铝合金涂层表面生成氧化膜,腐蚀较小。

喷涂层与喷熔层硬度和冲蚀磨损性能的比较

通过对高硬度耐磨喷涂层与Ni60喷熔层硬度及冲蚀磨损性能的比较,可看出喷涂层的硬质相的显微硬度与喷熔层相当;在冲蚀磨损试验中,当小角度冲蚀时喷熔层是啧涂层的2.53倍,在大角度冲蚀时喷熔层是喷涂层的1.43倍。试验证明,考虑生产成本、喷涂效率及对基体的影响等方面,啧涂层在强化某些零部件上可替代喷熔层。

基于统计学方法的热喷涂层滚动接触疲劳寿命研究现状

热喷涂层是对可再制造零件进行修复,并恢复其性能的一种重要手段。通过热喷涂技术获取的再制造零件,其表面接触疲劳主要表现为热喷涂层的滚动接触疲劳问题。目前,依据统计学方法常被用于热喷涂层滚动接触疲劳寿命研究的模型主要有:Weibull模型、疲劳曲线模型、理论预测模型和回归分析模型。从统计学理论及应用的角度出发,总结了各种方法研究和应用现状,对基于统计学方法提高热喷涂层滚动接触疲劳寿命预测的精确度和可靠性进行了展望。

镍喷涂层下钛/钢电阻钎焊的接头形成机制

针对钛合金与不锈钢焊接时,接头中因大量Fe-Ti等金属间化合物生成而开裂的问题,尝试了一种涂层为匹配面的钛合金与不锈钢搭接电阻钎焊工艺.通过对不同厚度热喷涂层下钎焊接头力学性能的测定,以及接头区组织成分探查,研究了涂层参与反应的钎焊接头形成机制.结果表明,当合理厚度涂层介入时,其一定透过性的组织结构,降低了母材中Fe,Cr,Ti等原子在接头区的扩散浓度,涂层中Ni与Fe,Cr,Ti等原子发生扩散反应,使FeTi,Cr-Ti等脆性金属间化合物数量明显下降,从而使接头力学性能得到显著提高.在涂层与钎料共同作用下,形成的多反应区显微组织实现了钛/钢间组织和性能上的过渡,这是其接头力学性能得到改善的主要原因.

FeAl系电热爆炸喷涂层抗高温腐蚀性能

FeAl系合金箔在电热爆炸过程中产生瞬间冲击波效应,在45G钢上制备了FeAl、FeCrAl、FeCrAlRE三种等离子体喷涂层。通过SEM等测试手段对比分析涂层腐蚀前后组织形貌,可以看出涂层具有纳米晶、微米晶组织结构,同时涂层与基体形成冶金结合层,涂层与基体之间存在较为明显的过渡层。经高温氧化耐蚀性测试,得出三种等离子体喷涂层的腐蚀变化规律,从而优选出耐高温腐蚀的FeCrAlRE电爆喷涂等离子体涂层。