电爆炸超高速喷涂法在304不锈钢表面制备Ti3SiC2陶瓷涂层

针对Ti3SiC2材料制作流程复杂、制作成本高等问题,提出了电爆炸粉末喷涂Ti3SiC2涂层的方法。采用自主研发的粉末连续电爆炸喷涂设备在304不锈钢上进行了实验,通过分析电爆炸喷涂过程中的电压、电流波形及涂层表面和截面组织,考察了粉末粒径对喷涂质量的影响,并提出在Ti3SiC2粉末中加入石墨粉来提高粉末导电性能进而提升能量沉积的方法。通过胶接对偶试样拉伸试验对涂层的结合力进行了测试。结果表明:随着Ti3SiC2粉末粒径减小,喷涂质量先提高后降低;在Ti3SiC2粉末中掺入10%(质量分数)石墨粉可获得高质量的Ti3SiC2涂层。

粉末电爆喷涂方法制备Ti_(3)SiC_(2)涂层

在自制的连续送粉电爆喷涂设备上,以Ti_(3)SiC_(2)粉末为电爆喷涂材料制备了Ti_(3)SiC_(2)涂层。根据所制备涂层的表面形貌和截面特征,分析了充电电压、粉末粒径、石墨掺入量对电爆喷涂过程的影响。结果表明,粉末粒径为28μm,充电电压高于15 kV、掺入的石墨粉为10%时,涂层沉积率较高,均匀性较好。XRD分析表明,涂层由TiC与Ti_(3)SiC_(2)组成。采用胶结对偶试样拉伸试验法测定的涂层结合强度大于37 MPa。分析认为,掺和石墨粉可提高电爆时粉末的导电性,减少粉末粒子外边缘的沿面放电,使粉末获得更加充分的加热,有利于涂层的形成。

电爆喷涂粒子的约束调控机制及对沉积行为的影响

采用对喷涂粒子进行槽内约束的电爆喷涂方法,研究了喷涂粒子在垂直槽中的约束调控机制及其沉积行为。结果表明:约束深度达20mm时,即喷涂距离为丝径的100倍时,仍可获得连续、均匀的涂层。约束宽度从6mm减小至2 mm,涂层表面呈现出由粗糙的"丘壑状"形貌向均匀的"薄饼状"形貌逐渐过渡的演变趋势,且涂层厚度显著提高;能量密度从57 J/mm^3提高至152 J/mm^3,同样可提高涂层厚度并改善涂层均匀性。对喷涂粒子进行收集,发现减小约束宽度和提高能量密度均可有效细化喷涂粒子并使喷涂粒子粒径分布更加均匀。分析认为,由焦耳加热导致的"热膨胀效应"和击穿电弧伴生的"压力效应"共同决定电爆冲击波和喷涂粒子的形成,并随能量密度和约束参数的变化,对喷涂粒子表现出不同的约束调控作用,使其沉积行为产生显著差异。