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 .

电站锅炉管道高温冲蚀磨损和涂层防护技术

水冷壁、过热器、再热器及省煤器管道的飞灰高温冲蚀磨损是电站锅炉管道失效的主要原因之一。采用热喷涂金属涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等技术,能有效控制高温冲蚀磨损,是解决锅炉管道高温冲蚀磨损问题的一个经济、可行的途径。本文在分析电站锅炉管道的高温冲蚀磨损行为的基础上,综述国内外用于高温抗冲蚀热喷涂防护涂层的研究和应用进展。

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Fe-Al/WC复合涂层的组织结构及其滑动磨损性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)制备了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从室温至650℃的滑动磨损性能。结果表明,涂层的成分为Fe-13.87Al-17.27C-3.35W-2.59Ni-1.27Cr- 18.14O(%),主要相是Fe3Al、FeAl和a-Fe,还有少量WC、W2C和Al2O3;添加WC硬质相后提高了复合涂层的平均硬度,从而提高了复合涂层的耐磨性;高温下磨损面形成了大面积的氧化物保护层,降低了复合涂层的摩擦因数,分析认为剥层磨损是复合涂层的主要磨损机理。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。高速电弧喷涂技术配一Fe-Al/WC粉芯丝材是一种新型、优质、高效、低成本的耐高温涂层制备技术,具有很大的应用潜力。

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.

高速电弧喷涂雾化气流速度的数学模型

雾化气流速度是电弧喷涂涂层性能的决定因素之一,是模拟计算熔滴速度、熔滴温度、冷却速度等参数的前提条件。通过比较文献中出现的几个数学模型,结合试验测定结果,在空气动力学理论的基础上提出了高速电弧喷涂雾化气流数学模型。

热处理对Fe-Al/WC复合涂层的组织及磨损性能的影响

研究了 30 0 ,4 5 0 ,5 5 0 ,6 5 0 ,80 0℃热处理对高速电弧喷涂 Fe- Al/ WC金属间化合物复合涂层的组织和滑动磨损性能的影响。结果表明 ,热处理后复合涂层中将析出 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C弥散相。 4 5 0～ 6 5 0℃热处理后 ,部分 Fe3Al转变成 Fe Al造成的点阵畸变以及 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C的弥散强化作用 ,使复合涂层的显微硬度明显提高。通过热处理提高 Fe- Al/ WC复合涂层的显微硬度 。

高速电弧喷涂雾化熔滴的热传输行为

提出了高速电弧喷涂(HVAS)雾化过程熔滴的热传输理论模型,并用一种Fe-Al合金进行数值分析.结果表明,雾化过程中熔滴的液态冷却速度在105~107K@s-1数量级,预示涂层将具有快速凝固组织特征;熔滴尺寸、雾化气流初始速度、熔滴过热度及喷涂距离对雾化熔滴的热传输行为均有很大的影响;在一定范围内增大雾化气流压力,增大熔滴过热度,缩短喷涂距离,可以有效地改善高速电弧喷涂层的性能.

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析 Ⅰ.数学模型及传热参数变化规律

采用流体力学理论、凝固理论和牛顿冷却模式,提出了高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程的数学模型,并用一种Fe-Al合金进行数值计算,用Spraywatch-2i热喷涂监控系统测试不同喷涂距离处熔滴平均温度的变化,以验证数学模型的正确性,并分析了雾化熔滴传热参数的变化规律。结果表明,计算结果与实测数据基本吻合。雾化过程中熔滴的对流换热系数、温度、固相分数及冷却速度等传热参数呈规律性变化。直径为 34μm的Fe-Al合金雾化熔滴的初始液态冷却速度达 2. 5×106 K/s,预示涂层将具有快速凝固组织特征。

资源环境与经济效益巨大的绿色再制造工程

绿色再制造工程是一个具有广泛发展前景的新兴的研究领域。论述了再制造工程在充分利用废旧产品可利用的价值、节约资源能源、减少环境污染、推进先进制造技术和全寿命周期管理的发展和实现机电产业可持续发展等方面的作用和影响。

残余奥氏体对300M超高强度钢冲击疲劳性能的影响

研究了 30 0 M超高强度钢油淬和 2 70℃等温淬火组织中残余奥氏体 (AR)对冲击疲劳性能的影响 .结果表明 ,残余奥氏体量越多 ,冲击疲劳裂纹起始寿命 Ni 越低 ,裂纹扩展速率 da/ d N越快 .AR作为软相 ,使板条间易于相对滑移 ,产生微裂纹 .AR对 da/ d N影响的主要机制是裂纹尖端塑性区内的应变诱发马氏体相变 .

热处理对铁铝涂层相组成及滑动磨损性能的影响

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术得到的铁铝金属间化合物涂层 ,研究了 5 5 0℃和 80 0℃热处理对涂层相组成及滑动磨损性能的影响。结果表明 ,涂层的主要组成相是铁铝金属间化合物 (FeAl和Fe3 Al)和α Fe ,另有少量的Al2 O3 和Al。热处理后 ,一部分Fe3 Al将转变成FeAl,对涂层的显微硬度有明显的影响。剥层磨损是铁铝涂层的主要磨损机理。通过热处理提高涂层的显微硬度 。

铁铝金属间化合物基涂层的高温滑动磨损性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备了Fe -Al金属间化合物涂层及Fe-Al/WC复合涂层 ,研究了从室温至 65 0℃不同试验温度下两种涂层的滑动磨损性能。结果表明 ,在高温下磨损面发生摩擦氧化反应形成大面积的氧化物保护层 ,降低了涂层的摩擦系数 ;剥层磨损是涂层的主要磨损机理。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Fe -Al涂层及Fe -Al/WC复合涂层表现出优异的高温耐磨性。添加WC硬质相后提高了复合涂层的平均硬度 ,从而提高了涂层的耐磨性 ;但高温下WC易发生氧化和分解 。

表面工程技术在航空领域中的应用和发展

腐蚀、磨损和疲劳破坏是导致飞机结构失效的主要原因 ,采用各种表面防护技术能够有效地控制这些失效现象的发生和扩展 ,减轻所带来的损失。表面工程技术在航空制造和维修领域起着越来越重要的作用。本文综述了在航空领域中应用最广泛、对军用航空技术的发展影响较大的几种表面工程技术———铝合金阳极氧化技术、飞机起落架表面技术、航空发动机表面技术和飞机隐身表面技术的研究和应用现状 ,并对今后我国航空表面工程技术的发展提出了几点建议。

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析 Ⅱ.工艺参数对熔滴传热过程的影响

在高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数学模型的基础上,用Fe-Al合金进行了数值计算,分析了工艺参数对熔滴传热过程的影响。结果表明,熔滴尺寸越小,在一定喷涂距离上的对流换热系数则越大、熔滴温度越高、固相分数越小、冷却速度越大;雾化气流压力和喷涂电流越大,在一定的喷涂距离上熔滴温度也就越高,熔滴中的固相分数越低,且其凝固过程也越长;熔滴的冷却速度对熔滴尺寸和喷涂距离的变化十分敏感,而对雾化气流压力和喷涂电流的变化不太敏感;Fe-Al合金熔滴的液态冷却速度达105-107K／s数量级,预示涂层将具有快速凝固组织特征。

40CrNi2Si2MoVA钢冲击疲劳裂纹起始的超载效应

本文研究了超载对40CrNi2Si2MoVA超高强度钢冲击疲劳裂纹起始寿命的影响。结果表明,在一定范围内,拉伸超载可以延长冲击疲劳裂纹起始寿命;超载造成的残余应力是引起该钢超载效应的主要机制,而超载造成的材料性能变化对超载效应的贡献不大;超载后冲击疲劳裂纹起始寿命Ni与残余应力σ_R之间的关系可表示为:Ni=N_0~■·exp(λσ_R)。