基于悬浮液等离子喷涂的Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)悬浮液制备及涂层组织结构

【目的】常规大气等离子喷涂制备新型热障涂层陶瓷层候选材料Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)(BMT)涂层应变容限较低。【方法】基于悬浮液等离子喷涂技术(SPS),以乙醇为分散介质,聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)和聚乙二醇(PEG)为分散剂,借助机械球磨制备了不同成分配比的BMT悬浮液。通过重力沉降观察法、紫外-可见分光光度计、Zeta电位仪对悬浮液的分散行为进行了研究,分析了分散剂种类及添加量对BMT悬浮液稳定性的影响;并利用SPS沉积了BMT涂层,对涂层的物相结构、表面形貌和截面组织进行了表征分析。【结果】结果表明:分散剂PEI在BMT颗粒表面吸附能够提高其Zeta电位,增强颗粒间斥力,并提供空间位阻作用,相比PAA和PEG,BMT悬浮液可以获得更好的分散效果。同时,添加PEI的BMT悬浮液黏度较低(介于1.5~2mPa·s),适用于SPS.由SPS制备的BMT涂层基本维持了BMT的物相结构,涂层呈现明显的柱状晶组织,且随悬浮液固含量的提高,涂层沉积效率增加,所形成的柱状晶体积更大,符合高应变容限涂层的组织结构特征。

不锈钢双极板等离子喷涂TiC涂层耐腐蚀性研究

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性,采用大气等离子喷涂技术(APS)制备TiC涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪表征涂层的形貌与组织,采用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等方法研究了3种不同电流制备的TiC涂层在PEMFC环境中的耐腐蚀性能。结果表明:TiC涂层的腐蚀电流密度比不锈钢基体低了1个数量级,表明该涂层可以有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性。随着喷涂电流的增大,500 A的涂层显示出了最佳的耐蚀性和导电性,这主要是由于随着电流的增大,粒子得到充分的熔化,使涂层致密度得到了提高,孔隙等缺陷减少。

Y_(2)O_(3)含量对大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的探究掺杂不同质量分数Y_(2)O_(3)对Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法采用大气等离子喷涂制备Al_(2)O_(3)涂层,以及Y_(2)O_(3)质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果Al_(2)O_(3)喷涂粉末的物相由α-Al_(2)O_(3)组成,而喷涂得到的Al_(2)O_(3)涂层则由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)组成。加入Y_(2)O_(3)后,对复合涂层中γ-Al_(2)O_(3)的生成有一定的抑制作用。随着喷涂粉末中Y_(2)O_(3)含量的增多,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层表面未充分熔融的颗粒逐渐增加,复合涂层的孔隙率也越来越大,掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的孔隙率最低,涂层最致密。Al_(2)O_(3)涂层具有最高的显微硬度值(1209HV0.3)和弹性模量(227 GPa)。随着Y_(2)O_(3)含量的增加,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的显微硬度与弹性模量逐渐降低。Al_(2)O_(3)-10%Y_(2)O_(3)复合涂层的弹性恢复率高达48.3%,并且其断裂韧性及抗塑性变形的能力也最好。结论掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层具有最致密的微观组织结构,其综合力学性能最好。

枪基距对悬浮液等离子喷涂YSZ组织结构的影响

目的研究三电极悬浮液等离子喷涂不同枪基距对涂层组织结构的影响。方法在DZ411高温合金表面制备铂铝涂层后,配制纳米氧化钇稳定氧化锆悬浮液,采用AXIALⅢ型悬浮液等离子喷涂设备,高能喷涂8YSZ热障涂层,探索不同枪基距对热障涂层组织结构的影响规律。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,分析YSZ沉积态和退火态陶瓷涂层的组织结构。结果喷涂所得的YSZ热障涂层呈花菜状,涂层均为非平衡t'相微纳米组织结构。随着喷枪与基体之间的距离增加,所获涂层的结晶度较好,粗糙度逐渐提高,菜花状颗粒尺度逐渐增大,涂层内部孔洞数量逐渐增加。涂层在1100℃退火后,出现不同程度的剥落、界面剥离以及横纵向裂纹搭接的现象。仅枪基距为105mm的YSZ涂层孔洞数量最多,且退火后并未出现明显的涂层剥离现象。结论利用三电极等离子喷涂纳米YSZ悬浮液获得花菜状热障涂层,探讨了枪基距的不同对涂层组织结构的影响,涂层厚度的增加使得涂层结晶程度增加、孔隙高、裂纹少,且膜基界面的热稳定性好。

高能等离子喷涂垂直裂纹氧化锆热障涂层工艺及结合性能研究

为延长氧化钇稳定氧化锆热障涂层的使用寿命,通过高能等离子喷涂设备,以HS188合金为基体,NiCrAlY粉(打底层,d_(50)=106μm)和氧化钇稳定的氧化锆粉(YSZ,d_(50)=50μm)为喷涂料,采用递进式的探索方法,通过调整枪基距(85、95、105和115 mm)和冷却方式(后风冷、后风冷+枪冷、前风冷、前风冷+枪冷)来控制涂层的组织结构,并采用拉拔法评价NiCrAlY+YSZ涂层的结合强度。结果表明:在枪基距较远以及冷却速率较低的情况下,因试样表面瞬热温度较低和激冷不足,涂层难以形成垂直裂纹结构。然而,在瞬热温度达到要求,风冷速率过度的情况下,会出现喷涂颗粒未熔的现象。当枪基距为85 mm,冷却方式为前风冷时,在HS188合金上获得了垂直裂纹形貌的热障陶瓷涂层,同时涂层的垂直裂纹密度适中,结合强度最高,韧性也最好。

大气等离子喷涂Y_(3)Al_(5)O_(12)/Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的CMAS腐蚀抗力

探索能够有效抵抗1300℃及以上温度钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Aluminum-Silicate,CMAS)腐蚀的新材料是近年来先进航空发动机用环境障涂层研究的重点任务。本工作围绕具有超强CMAS腐蚀抗力的YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3)体系,采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术制备了具有共晶成分的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。通过在1100、1300和1500℃对制备态涂层进行热处理,获得了具有不同微观结构的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。利用不同表征手段研究了YAG/Al_(2)O_(3)涂层抵抗1300℃CMAS腐蚀的性能及微观结构对涂层腐蚀抗性的影响。研究结果发现,经不同温度热处理的YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS的反应产物均为石榴石结构固溶体、CaAl_(2)Si_(2)O_(8)和Ca_(2)MgSi_(2)O_(7)。腐蚀机制研究发现,1100℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS反应界面的近连续分布石榴石固溶体层可有效阻隔CMAS腐蚀元素的扩散;1500℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层晶粒尺寸的增加及晶界数量的减少可降低涂层材料在CMAS中的溶解速率,二者均可通过影响腐蚀过程中的离子传输速率而影响各生成物的竞争析出,进而提升涂层的CMAS腐蚀抗力。本工作为YAG/Al_(2)O_(3)涂层热处理工艺优化提供了借鉴,并为通过微观结构优化调控YAG/Al_(2)O_(3)涂层的CMAS腐蚀抗力提供了新思路。

添加WC颗粒对镁合金表面等离子喷涂Al基涂层耐腐蚀和耐磨损性能的影响

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

基于响应曲面法的等离子喷涂Ni60CuMo涂层质量优化

采用表面工程技术对废旧铝合金活塞进行再制造,可有效延长铝合金活塞服役寿命,同时实现资源的节约与环境污染的降低。为此采用等离子喷涂技术在铝合金109(ZL109)表面制备了Ni60CuMo防护涂层,结合Box-Behnken响应曲面法设计实验对涂层质量进行优化,以孔隙率为响应值,分析了喷涂距离(D)、送粉速率(R)和喷涂功率(P_(1))对涂层孔隙率(P)的影响规律。结果表明:送粉速率对孔隙率的影响最大,在较低的送粉速率、较大的喷涂距离与较小的喷涂功率下涂层孔隙、裂纹更少,涂层质量更优。同时建立的孔隙率响应曲面模型有效,可以用于等离子喷涂Ni60CuMo涂层的质量优化。最低孔隙率的预测参数:喷涂距离D=131.58 mm,送粉速率R=37.01 g·min^(-1)和喷涂功率P 1=31.09 kW,能获得的最小孔隙率为2.5%。

等离子喷涂钽涂层钛对大鼠骨结合影响的实验研究

目的:观察纯钛植入体经喷砂酸蚀(SLA)联合等离子喷涂钽涂层处理后在大鼠体内的骨结合及新骨形成情况。方法:纯钛样品抛光清洗后,经喷砂、酸蚀处理,以等离子喷涂技术制备钽涂层。以喷砂酸蚀钛(SLA组)为对照组,钽涂层钛(SLA-Ta组)为实验组。利用扫描电镜、能谱分析仪、接触角测量仪和划痕测试仪对两组材料表面进行表征分析。将两组植入体随机植入大鼠的双侧股骨髁部,术后对大鼠进行双荧光标记。18只大鼠随机分别于术后4、12周处理死(n=9),通过Micro-CT扫描、荧光显微镜观察和组织学染色相结合评价植入体周围新骨形成和骨结合状况。结果:等离子喷涂成功在SLA钛表面制备了微纳米多级结构的钽涂层。体内实验显示,术后4、12周,SLA-Ta组植入体周围新生骨量、骨结合率均明显高于SLA组。结论:SLA联合等离子喷涂钽形成的微纳米多级结构可促进新骨形成,加速其沉积矿化,进而提高植入体的骨结合能力。

粉末尺寸对等离子喷涂Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)电解质成分与结构的影响

全固态锂离子电池(ASSLiBs)由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点,被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池,而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs商业应用的关键。NASICON型Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质因其离子电导率高、化学稳定性优越,有望应用于ASSLiBs制造。本研究采用具有低成本制造特征的大气等离子喷涂技术制备了LATP单个粒子和涂层,系统研究了喷涂参数和粉末粒径对涂层中的P元素含量和涂层的组织结构的影响,探讨了喷涂过程中P元素蒸发损失存在的尺寸效应。结果表明电弧功率对可完全熔化的LATP粒子的临界直径具有显著影响,能够完全熔化的最大粉末粒径随电弧功率的增加而增大,在42 kW下,50μm以下的粉末可以完全熔化;在完全熔化条件下,当粉末粒径小于25μm时,P的损失量随着粉末粒径的增大而减少;当粒径大于25μm时,P的蒸发损失达到最小且随粉末粒径变化较小;电弧功率对P的蒸发影响显著,当电弧功率从34 kW增加至42 kW时,P的损失量从5%增加至10%。采用粒径范围30~50μm的LATP粉末,通过喷涂参数适配,可以制备具有良好层间结合,相结构稳定的适合于ASSLiBs的致密LATP电解质。

Al_(2)O_(3)改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热障涂层的异物损伤行为,并采用第一性原理计算对α-Al_(2)O_(3)/c-ZrO_(2)界面进行研究。结果表明,PS-PVD、大气等离子喷涂(APS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g,而Al_(2)O_(3)改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外,在Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m^(2)),远高于ZrO_(2)/Ni(2.011 J/m^(2)),使界面结合性能得以提高。

大气等离子喷涂Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)环境障涂层的制备与水氧腐蚀行为

以固相烧结法制备的Yb_(2)Si_(2)O_(7)粉体作为原材料,采用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)三层结构环境障涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析仪、纳米压痕试验机等设备研究涂层的显微组织、相结构和力学性能。结果表明:粉体材料由83%Yb_(2)Si_(2)O_(7)相和17%Yb_(2)SiO_(5)相(质量分数)组成,等离子喷涂获得的Yb_(2)Si_(2)O_(7)层孔隙率为(6.61±0.65)%,涂层结合强度达(22.82±3.55)MPa,涂层断裂韧度达(1.98±0.12)MPa·m1/2。此外,涂层1350℃条件下水氧耦合腐蚀测试结果显示Yb_(2)Si_(2)O_(7)单斜相含量先降低后提高,硅黏结层高温氧化形成的热生长氧化物SiO_(2)与Mullite+BSAS界面相容,未发现Mullite+BSAS与Yb_(2)Si_(2)O_(7)层互扩散现象,硅层的损耗是涂层使用寿命的主要限制环节。

厚度对等离子喷涂HA涂层耐磨性能的影响研究

考察了厚度对等离子喷涂HA涂层孔隙率、残余应力、结合强度、耐磨性能等的影响。随着涂层厚度由28μm左右增加至58.5μm左右,残余应力先由压应力转变为拉应力,之后再转变为压应力;涂层结合强度由约33.5 MPa降低至约22.4 MPa。不同厚度的HA涂层的磨损机制均为黏着磨损且涂层的摩擦系数均约为0.65。涂层磨损速率随涂层厚度增加呈现先增加后降低的趋势变化。厚度通过影响涂层残余应力类型及大小的方式影响其结合强度,进而影响涂层耐磨性。

颗粒尺度和等离子喷涂工艺对涂层结构及结合强度的影响

采用等离子喷涂技术在T2纯铜基体上制备Fe_(3)O_(4)陶瓷涂层,研究了粉末颗粒尺度、等离子气氛、载气以及喷涂功率对涂层相结构、微观结构、硬度及结合强度的影响。结果表明,随颗粒尺度的增大,涂层相结构逐渐稳定;Ar-N_(2)等离子气氛下涂层致密度较高且相结构稳定。随喷涂功率的升高,大尺度颗粒制备的涂层硬度先增大后减小,载气为N_(2)时结合强度逐渐增大,载气为O_(2)时结合强度先增大后减小;喷涂条件相同时,O_(2)为载气制备的涂层硬度较高,N_(2)为载气制备的涂层结合强度较高;颗粒尺度>50μm的Fe_(3)O_(4)粉末,在Ar-N_(2)等离子气氛下以O_(2)为载气制备的涂层拥有最佳的综合性能,且涂层致密度可通过喷涂工艺调控。

等离子喷涂YSZ热障涂层的工艺研究

目的优化大气等离子喷涂工艺,提高热障涂层的耐腐蚀性能与热循环寿命。方法设计正交试验,制备出不同工艺参数的YSZ涂层。用共聚焦显微镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对涂层的表面粗糙度、表面与截面形貌、元素组成与分布进行表征,用ImageJ软件分析涂层的孔隙。根据试验数据优化工艺参数,对比分析工艺优化前后涂层的耐腐蚀性与热循环寿命。对涂层进行热震水淬试验,分析涂层的热震寿命与失效行为。结果不同工艺下制备的涂层在孔隙、耐熔盐腐蚀与热循环寿命方面存在明显差异,工艺参数W3X3Y1Z3组合为优化出的喷涂工艺。采用优化后工艺所制备的涂层TBC-1,孔隙率为9.65%,平均孔隙尺寸为6.18μm^(2),未观察到明显的大孔与裂纹。涂层表面粗糙度为3.48μm,粉末熔化状态较好。热腐蚀之后,涂层截面熔盐元素V的质量分数为2.03%,无熔盐积聚现象。涂层经20次热腐蚀与热冲击联合试验后,质量损失率为0.25%,表面完整,无明显剥落。TBC-1在热震试验中的失效形式为涂层大面积剥落,失效次数为172次。结论等离子喷涂的工艺参数对涂层的综合性能有重要影响,涂层中较大的裂纹和孔隙可作为熔盐的渗透途径,加速涂层的腐蚀,同时使热循环寿命变差。经优化后工艺制备的涂层,内部孔隙分布均匀,且平均孔隙尺寸较小,表现出良好的耐腐蚀性与热循环寿命。涂层中热生长氧化物(TGO)的生长应力、陶瓷层与黏结层的热失配应力是涂层中裂纹扩展和涂层失效的重要原因。

大气等离子喷涂及固相反应法制备MnCoCu金属连接体防护涂层

目的 锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法 本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通过Cu元素的添加,在尖晶石涂层中引入高电导率的铜锰尖晶石相,获得高电导率尖晶石涂层,并通过对涂层的相组成、表面截面形貌、元素分布、电性能等物性的表征,揭示Cu添加量及固相转变条件对尖晶石涂层性能的影响规律。结果 800℃热处理后涂层明显致密化、均匀化,涂层主相为Cu_(x)Mn_(3-x)O_(4)(x=1,1.2,1.4)和MnCo_(2)O_(4);在基体和涂层的界面处存在Cr富集,800℃氧化10h后,含Cu量12%(质量分数)的试样面比电导最高;氧化100h后,面比电导有所下降,含Cu量12%(质量分数)试样仍具有最高的面比电导;经过还原的试样面比电导明显低于未还原样品,其原因在于还原过程中Cr元素产生扩散,氧化后生成了较多的低电导率相。涂层导电性随Cu含量的增加而增大,800℃时Cu含量为12%(质量分数)的样品电导率可达93.15S/cm。结论 尖晶石涂层可通过APS制备的金属涂层经热处理后获得;涂层的相组成可以通过金属粉末成分进行调控;Cu的添加有效提高了涂层的电导率,且随Cu含量的增加而增大;经还原处理后的涂层更加致密,但导电性低于未还原样品。

悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

等离子喷涂与激光重熔复合制备Mo_(2)NiB_(2)涂层的组织和性能研究

采用大气等离子喷涂方法在Q235低碳钢表面制备Mo_(2)NiB_(2)基金属陶瓷涂层,选取300 W和500 W功率对其进行激光重熔。结果表明,激光重熔可以显著减少涂层的缺陷,使组织结构变得更加致密,界面处的弱机械结合转变为良好的冶金结合。随着激光功率的提高,涂层的结合强度和耐腐蚀性能提高,最大结合强度为38.08 MPa,最小腐蚀电流为0.033μA/cm^(2),但硬度和耐磨性降低,最小硬度为1781HV0.2,最大体积摩擦率为6.25×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。上述等离子喷涂及2种激光重熔的Mo_(2)NiB_(2)基金属陶瓷涂层的硬度、结合强度、耐磨性和耐腐蚀性都明显高于Q235低碳钢基体。

等离子喷涂NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层的制备及其高温摩擦行为研究

采用等离子喷涂制备了NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层,并对涂层在600℃下的摩擦学行为进行了研究.结果表明:通过共混球磨、粘接团聚的方法,可制备出微米级且具有较好团聚形貌的V_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)复合粉体,能够作为Ni基复合涂层的等离子喷涂喂料.复合涂层在600℃的平均摩擦系数为0.33,且得益于良好高温自润滑性能、以及添加Cr_(2)O_(3)能够缓解V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)对涂层硬度的不利作用,因而复合涂层磨损率(3.84×10^(-4)mm^(3)/N·m)约为纯NiCrAlY涂层的一半.在高温摩擦下,复合涂层磨痕内生成以BiVO4为主的多元氧化物摩擦化学产物,并表现出易剪切滑移特征,这是复合涂层良好高温自润滑性的主要原因.