新型高速电弧喷涂枪的开发研究

详细介绍了开发研制的新型高速电弧喷涂枪；分析测定了新型喷枪和普通喷枪出口的雾化气流速度，同时采用Al和3Cr13作为对比试验材料，对涂层进行性能研究并观察了其组织结构。结果表明：新型喷枪的雾化气流速度的测试计算值在距枪口80mm的范围内仍然能保持在600m／s左右，比普通喷枪的雾化气流速度有显著地提高；高速电弧喷涂熔融的金属粒子雾化充分，涂层组织致密，层状结构十分明显，并且结合强度值和硬度值均较高：新型高速电弧喷涂论，结构简单，工作性能稳定。高速电弧喷涂是一种优质、高效、低成本的热喷涂方法。

高速电弧喷涂技术在装备维修与再制造工程领域的研究应用现状

高速电弧喷涂技术是一种优质、高效、低成本的再制造工程关键技术,综述了高速电弧喷涂技术的发展,及其分别在汽车发动机再制造、装备钢结构件防腐、火电厂锅炉管道受热面防护领域的研究应用现状,并展望了高速电弧喷涂技术在维修与再制造工程中的发展趋势。

高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)制备了Fe Al金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织和室温至650℃的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Fe Al涂层的平均成分为Fe 20.0Al 14.1O(摩尔分数,%),主要相是Fe3Al,FeAl,α Fe,Al2O3及少量Al;涂层具有较高的结合强度和硬度、较低的孔隙率及较高的高温耐磨性;高温下磨损面形成了大面积的氧化物保护层,降低了涂层的摩擦因数,而剥层磨损是涂层的主要磨损机制。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使Fe Al涂层表现出优异的高温耐磨性。

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的组织和性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术 (HVAS)原位合成了 Fe- Al/WC金属间化合物基复合涂层 ,并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明 ,铁铝涂层的成分为 Fe- 1 3.87Al- 1 7.2 7C- 3.35 W- 2 .5 9Ni- 1 .2 7Cr- 1 8.1 4 O (原子分数 ,%) ,主要相是 Fe3 Al,Fe Al和 α- Fe相 ,还有少量 WC,W2 C和 Al2 O3 。TEM观察的涂层的扁平颗粒内是微晶组织 ,在一些区域还发现有非晶组织 ,说明在高速电弧喷涂过程中达到了很高的冷却速度。涂层具有相对较高的结合强度和显微硬度 。

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的摩擦学特性

利用高速电弧喷涂技术制备了Fe-Al涂层和Fe-Al/WC复合涂层,在T-11型摩擦磨损试验机上对比研究了2种涂层同GCr15钢球配副时的滑动摩擦磨损特性,并探讨了涂层的摩擦磨损机理.结果表明:可以将Fe-Al/WC复合涂层的摩擦磨损过程划分为3个阶段,随着滑动距离的增加,摩擦系数先迅速升高,之后缓慢降低直至平稳阶段;由于Fe-Al/WC复合涂层的平均硬度较高,且涂层中的硬质颗粒能有效地阻止裂纹的扩展,故其耐磨性明显优于Fe-Al涂层;随着滑动速度增加,裂纹的扩展速率加快,并产生较厚磨屑,从而使涂层的摩擦系数和磨损率均显著增大;在摩擦磨损过程中涂层表层受到拉应力与压应力的交替作用,Fe-Al/WC涂层的主要磨损机制为剥层磨损.

高速电弧喷涂技术在防腐工程领域的研究现状

高速电弧喷涂技术是在传统电弧喷涂技术基础上发展起来的一项新技术,也是再制造工程的关键技术之一。介绍了高速电弧喷涂技术的基本原理及其在防腐工程中应用的潜力,防腐涂层材料的发展概况,常见的高速电弧喷涂层在腐蚀环境中的防护机理,并展望了高速电弧喷涂技术的发展趋势。

Zn-Al系列高速电弧喷涂层电化学防腐性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备高Al 含量的 Zn 26 %Al 涂层。通过电化学的方法测试涂层在5 %NaCl溶液下的腐蚀行为,并与由实芯丝材纯 Zn、纯 Al 及 Zn 15 %Al 所制备的涂层作比较。结果表明:Zn 26 %Al 涂层在电解质溶液中表现出更优越的防腐性能。动电位极化测试结果说明 Zn Al 涂层随着 Al 含量的增加,其耐蚀性也提高。纯 Al 涂层的电化学腐蚀行为与其它涂层有明显差异,其腐蚀机理类似于点蚀。

高速电弧喷涂Fe-TiB_2/Al_2O_3复合涂层的组织及性能

采用低碳钢包覆0～70%TiB2/Al2O3硬质相的粉芯丝材和高速电弧喷涂(HVAS)原位合成MMC涂层,分析和测试了涂层的组织、相组成及耐磨粒磨损性能.结果表明:涂层的性能由其组织和相组成决定,HVAS的非平衡制造过程在涂层中形成多种相:在Fe基固溶体上存在TiB2、Al2O3、FexB及少量的金属间化合物AlFe3和NiAl;随着TiB2及Al2O3在涂层中体积分数的增加,涂层的耐磨粒磨损性能明显提高,磨损质量损失随陶瓷相体积分数的增加呈线性减少;添加合金元素Ni和Al可降低孔隙率,增加涂层耐磨性.使用HVAS方法制备了含TiB2的高性能耐磨复合陶瓷涂层.

高速电弧喷涂在工程机械零部件再制造领域中的应用现状

在分析工程机械典型零部件失效模式的基础上,介绍了几种高性能电弧喷涂涂层的性能和应用背景,综述了高速电弧喷涂在防腐、采油装备、抽油泵柱塞、电站锅炉设备及汽车发动机等几个重要工程领域的研究应用现状,进而展望了高速电弧喷涂技术在工程机械零部件再制造产业的发展趋势,对再制造工程在工程机械产业中推广有一定的指导意义。

高速电弧喷涂熔滴速度的数值模拟及试验

熔滴速度是电弧喷涂涂层性能的主要影响因素之一。本文基于空气动力学和二相流流体力学理论建立了高速电弧喷涂雾化气流和熔滴速度的数学模型 ,并进行了数值模拟 ;同时用试验方法测试了气流速度及Al、3Cr13熔滴在不同喷涂距离处的平均速度 ;数值计算结果与试验数据基本吻合。结果表明 ,雾化气流的速度在距喷嘴一定距离内将保持初始速度 (约 6 5 0m/s) ,然后随喷涂距离的增大而衰减 ,这与超音速气流通过Laval喷管后所产生的膨胀波和压缩波相互作用有关 ;熔滴在雾化飞行过程中经历了先加速后减速的过程 ,小熔滴能在较短的距离内被加速到最大速度 ;达到最大速度之后 ,小熔滴由于惯性力较小而迅速减速 ,而大熔滴则因较大的惯性力而减速不明显 ;熔滴速度的变化是由熔滴的Reynolds数决定的。Al和 3Cr13熔滴的最大速度在 0 .

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的冲蚀特性

使用GW/CS MS高温冲蚀试验机对高速电弧喷涂 (HVAS)Fe Al/Cr3C2 复合涂层的冲蚀性能进行了研究 ,并用SEM、TEM、X ray等手段观察分析了涂层的组织与结构、冲蚀表面和截面的形貌。结果表明 ,涂层具有典型的层状结构和较高的力学性能 ,涂层的耐冲蚀性能随温度的升高和冲蚀角度的增加而提高 ,涂层在常温时的冲蚀特性表现为脆性冲蚀 ,高于 4 5 0℃以后转变为塑性冲蚀。

高速电弧喷涂Fe-Al涂层在800℃下的氧化性能

采用高速电弧喷涂技术 (HVAS)在 2 0G钢基体上制备了Fe Al金属间化合物涂层 ,测试了涂层在 80 0℃下的氧化性能 .结果表明 ,Fe Al涂层的氧化动力学曲线近似呈现对数规律 ,其在 5h后的氧化增重低于 2 0G钢 ;涂层的氧化物为Al2 O3 、Fe2 O3 、Fe3 O4和FeO等 ,且其分布不均匀 ;涂层表面优先形成具有保护性的Al2 O3 膜 ,阻止了涂层的进一步氧化 .

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的高温摩擦磨损特性

采用滑动磨损试验方法研究在室温至650℃温度下高速电弧喷涂Fe-Al/WC金属间化合物复合涂层与Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损特性,并探讨复合涂层的高温摩擦磨损机理。结果表明,随着试验温度的升高,Fe-Al/WC复合涂层的摩擦系数降低,而磨损率仍保持在较低的水平。高温下复合涂层滑动摩擦系数降低的主要原因是由于磨损面发生摩擦氧化反应而形成的起到固体润滑的作用氧化物保护层。剥层磨损是Fe-Al/WC复合涂层高温磨损的主要机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度,能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使复合涂层表现出优异的高温耐磨性。650℃时Fe-Al/WC复合涂层的磨损率有所提高,这可能与高温下涂层表面WC颗粒的氧化和脱碳分解有关。

高速电弧喷涂Fe-Al涂层在高温磨损中的摩擦氧化行为

采用滑动磨损试验方法,研究从室温(23℃)至650 ℃高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层的摩擦氧化行为。结果表明,高温下Fe-Al涂层滑动摩擦因数降低的主要原因是磨损面发生摩擦氧化反应,形成了具有固体润滑作用的氧化物保护层,该保护层由Al2O3、Fe3O4及Fe2O3组成。氧化物保护层形成的机制是磨屑的动态氧化和微区热压烧结。涂层的扁平颗粒在摩擦磨损过程脱落成为磨屑;随着滑动摩擦磨损的进行,在Si3N4球的反复碾压及摩擦热的共同作用下,磨屑将不断地发生断裂、碎化及动态氧化而成为氧化物粉状屑,并通过微区热压烧结方式形成氧化物层,覆盖于磨损涂层表面。在高温下Fe3Al和FeAl金属间化合物相具有较高的强度和硬度,能有效地抵抗较高硬度的Si3N4球的压入及微犁削,使磨损面上的氧化物保护层不易开裂和脱落。

高速电弧喷涂FeCrAl涂层组织结构及抗高温氧化性能研究

用高速电弧喷涂技术(HVAS)制备FeCrA l涂层,测试涂层在800℃的氧化性能,研究涂层在喷涂态和氧化后的组织结构。结果表明,由于冷却速率极快,FeCrA l涂层中形成比较多的Fe-Cr非晶态相,还有少量的Cr1.3Fe0.7O3和体心立方晶格的Fe-Cr固溶体,喷涂过程中A l的氧化比较严重。FeCrA l涂层的抗高温氧化性明显高于12Cr1MoV钢,接近于T91钢,涂层具有优异的抗氧化性一方面是由于层片间形成保护性的Cr氧化膜,阻止进一步氧化,也与含有较多抗氧化性好的非晶态相有关。高温氧化后,涂层中部分非晶态相晶化,转变为Fe-Cr晶体相。

高速电弧喷涂FeMnCr／Cr3C2涂层的组织与性能

采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制备了FeMnCr/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、维氏硬度、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织和性能进行研究。结果表明:FeMnCr/Cr3C2涂层具有固溶体相和氧化物相相互间隔的层叠结构特点;涂层具有较高的结合强度和显微硬度,良好的抗热震性和耐高温冲蚀磨损性能。

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。

高速电弧喷涂铁铝涂层的组织和性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术 (HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层 ,并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明 ,铁铝涂层的成分 (原子分数 ,% )为Fe 2 0 0Al 14 1O ,主要相是Fe3 Al、FeAl和α Fe相 ,还有少量Al2 O3 。涂层中的Fe3 Al和FeAl具有较高的有序度。涂层具有相对较高的结合强度和显微硬度 。

高速电弧喷涂层在钢结构防腐蚀中的作用及应用现状

高速电弧喷涂技术是一种优质、高效、低成本的再制造工程关键性技术。为此,综述了高速电弧喷涂层在腐蚀环境中的防护作用及其应用状况,展望了高速电弧喷涂技术在钢结构防腐蚀领域的发展趋势。

高速电弧喷涂Fe-Al涂层的高温磨损特性

采用滑动磨损试验方法考察了高速电弧喷涂Fe Al金属间化合物涂层与Si3N4陶瓷球配副在室温～650℃下的摩擦磨损特性,并探讨了涂层的高温摩擦磨损机理.结果表明,随着试验温度的升高,Fe Al涂层的摩擦系数降低,耐磨性明显提高.在高温下涂层滑动摩擦系数降低的主要原因在于磨损表面发生摩擦氧化反应,从而形成具有固体润滑作用的氧化物保护层,涂层在高温下主要呈现剥层磨损特征,涂层组分Fe3Al和FeAl金属间化合物的高温强度和硬度较高,能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使得Fe Al涂层表现出优异的高温耐磨性.