3D打印用钨基屏蔽粉末材料的制备工艺研究

针对核能领域对钨屏蔽材料的需求及3D打印技术对粉末的性能要求,采用射频等离子体粉末球化对不规则形状的钨基粉末进行球化处理。通过研究氮气流量、送料转速、保护气流量等工艺参数对球形钨粉的松装密度、氧含量、流动性、粒径分布的性能的影响规律,确定最佳球化工艺参数,并利用扫描电镜和能谱仪对球形钨基粉末的微观形貌和成分进行分析:结果表明,钨基粉末的最佳球化参数为氮气流量10T/h、保护气流量20T/h、等离子流量4T/h、送料转速1.35r/min;粉末球化度接近100%,分布均匀。最终,采用球形钨镍粉进行3D打印制备的钨-镍合金屏蔽体无裂纹、孔隙率小于1%、相对致密度>99%。

超音速火焰喷涂4种典型WC基金属陶瓷涂层的组织和性能

采用超音速火焰喷涂工艺在碳钢表面制备WC-12Co、WC-10Co4Cr、WC-10Ni和WC-20Cr3C2-7Ni金属陶瓷涂层,对比研究了不同涂层的物相组成、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:WC-12Co、WC-10Co4Cr和WC-10Ni涂层中均生成了少量W2C脱碳相;4种涂层均很致密,且与基体结合良好;WC-10Co4Cr和WC-12Co涂层的硬度和耐磨性能相近且最好,WC-10Ni涂层的次之,WC-20Cr3C2-7Ni涂层的最差;WC-10Co4Cr涂层的耐腐蚀性能最好,WC-10Ni涂层略次之,WC-20Cr3C2-7Ni涂层的最差。WC-10Ni涂层的耐磨性能适中,耐腐蚀性能略低于WC-10Co4Cr涂层的,在正常服役条件下有望替代WC-10Co4Cr涂层用于机械零件表面磨损和腐蚀防护。

碳源对超细WC-Co复合粉末性能的影响

分别以有机碳、超纯炭黑为碳源,可溶性钨盐、钴盐为原材料,采用喷雾干燥、低温还原碳化法制备超细WC-Co复合粉末。对两种不同碳源制得的WC-Co复合粉末进行碳含量、氧含量、松装密度、BET比表面积、激光粒度分布测定、形貌观察和物相分析。研究碳源对超细WC-Co复合粉末性能的影响。结果表明:两种碳源制备的复合粉末都呈空壳球形结构,比表面积均大于2 m^2/g,一次颗粒尺寸在100～200 nm之间,空壳球体平均粒径在30～50μm之间。有机碳制备的复合粉末的一次颗粒间孔隙度更高,空壳球体壁厚更薄,粉末松装密度更低,所需的还原碳化温度更低、时间更短。

WC基涂层材料和制备工艺对其组织结构与性能的影响

本文采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了二种微米结构WC-10Co-4Cr及一种纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层;采用SEM、XRD等分析了涂层的组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理。结果表明:由燃油型HVOF工艺制备的纳米WC-12Co涂层孔隙率最低,组织最细小,开裂韧性明显高于燃油型和燃气型HVOF工艺制备的微米WC-10Co-4Cr涂层;燃油型HVOF工艺制备的微米结构WC-10Co-4Cr涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为纳米WC-12Co涂层的1/3左右。

WC尺度对HVOF制备的WC-CoCr涂层抗冲蚀磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了多峰和纳米结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,采用OM、SEM和XRD方法分析了二种不同结构涂层的组织,测量了涂层的力学性能。研究了多峰和纳米结构涂层的干砂冲蚀磨损试验性能,并探讨了涂层的冲蚀磨损机理。结果表明:在HVOF喷涂过程中多峰WC-10Co4Cr粉末中的WC比纳米粉末脱碳程度低;相比于纳米涂层,多峰涂层在30(°)和90(°)冲蚀时抗干沙冲蚀磨损性能分别提高了35%和15%以上。多峰WC-10Co4C涂层具有优异的抗冲蚀磨损性能的主要原因是涂层具有多尺度组织结构、低孔隙率、高显微硬度和高开裂韧性。

低碳WC-12Co涂层制备工艺参数优化及熔锌腐蚀性能研究

为优化镀锌沉没辊表面涂层的抗熔锌腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了低碳WC-12Co涂层,并设计了4因素3水平[L9(3^(4))]正交试验对喷涂工艺进行了优化,分别对低碳WC-12Co涂层的相结构、显微组织、孔隙率、结合强度和抗熔锌腐蚀性能进行了测试。结果表明:喷涂工艺参数的变化对涂层的相结构的影响很小,但对涂层的孔隙率影响显著,喷涂工艺参数中各因素对涂层孔隙率的影响按从大到小排列顺序为:煤油流量>喷涂距离>送粉率>氧气流量。获得最低孔隙率WC-12Co涂层喷涂工艺参数如下:煤油流量为26.5 L/h,氧气流量为55.2 m^(3)/h,送粉率为60 g/min,喷涂距离为326 mm,在这一参数下制备的高致密度的低碳WC-12Co涂层对熔融的锌液能起到很好的隔离作用,适合用于镀锌沉没辊的表面防护。

CeO_(2)改性多尺度WC-CoCr涂层组织结构及空蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术,制备多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层和纳米CeO_(2)改性涂层。研究添加纳米CeO_(2)对多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层组织结构、力学性能的影响。并采用超声振动空蚀装置研究淡水介质中涂层的空蚀行为和机理。研究表明,改性涂层和未改性涂层物相均主要由WC相和非晶CoCr组成,没有产生明显的脱碳相。纳米CeO_(2)改性多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层具有更低孔隙率(0.25%),但涂层显微硬度(1134 HV0.3)只有多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层的83%。同时其开裂韧性(5.27 MPa·m^(1/2))相对于多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层降低了4%。纳米CeO_(2)的添加削弱了涂层在淡水介质的抗空蚀性能,其抗空蚀性能只达到多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层的61%。纳米CeO_(2)的添加降低了多尺度WC-10Co_(4)Cr涂层的孔隙率,但同时削弱了涂层的力学性能,由此降低了涂层的抗空蚀性能。

HVOF制备的微纳米WC-CoCr涂层抗空蚀性能及数学模型

采用不同的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了6种微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,测量了涂层的显微硬度、孔隙率及断裂韧性,采用超声振动空蚀装置研究了涂层在淡水介质中的抗空蚀性能,探讨了涂层显微硬度、孔隙率及断裂韧性与空蚀量的规律和影响程度。结果表明:液体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能明显优于气体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层;喷涂工艺相同时,多峰WC-10Co4Cr涂层表现出最优良的抗空蚀性能,纳米WC-10Co4Cr涂层抗空蚀性能最差;涂层断裂韧性对HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能的影响程度最大。

田湾核电站LCQ阀门分流片抗空蚀涂层设计及其性能研究

本文在分析核电站LCQ阀门分流片的空蚀失效机理基础上,设计了五种合金与金属陶瓷涂层。采用氧乙炔火焰喷熔和超音速火焰喷涂(HVOF)工艺分别制备了三种Ni基合金涂层与两种WC基金属陶瓷涂层;通过超声波振动空蚀试验装置对这些涂层进行抗空蚀试验,研究这些涂层的抗空蚀性能。结果表明:Ni Cr BSi Mo喷熔层具有最优异的抗空蚀性能,可望应用于LCQ阀门分流片。

用于瓦楞辊防护的WC-12Co涂层组织和性能研究

采用团聚烧结法制备了一种含有纳米粒子的新型瓦楞辊专用WC-12Co喷涂粉末,并使用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)制备了该粉末的两种涂层。测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率、开裂韧性和单道次沉积厚度。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末、涂层的组织结构进行了观察,并与进口瓦楞辊专用粉末制备的涂层进行对比。结果表明:这种新型粉末的球形度好,具有很好的球形度和流动性;采用这种粉末制备的涂层具有沉积效率高、涂层的结合强度高、组织结构致密、硬度高和韧性好等特点,涂层主要性与国外瓦楞辊专用粉末制备的涂层性能相当,并且在粉末沉积率和涂层硬度方面还具有一定的优势。

节能工作中的主要问题及其对策

由于能源价格的调整,能源支出在铁路运输成本中的比重约占四分之一,与九二年相比,能耗支出增长近百分之七十。因而要提高运输企业的经济效益,就必须加强经营管理,尤其是在能耗节约方面大作文章,挖掘潜力。 当前,节能管理的基本形势是能摆上议事日程,并有所举措,但主要问题依然在管理,着重表现在总体意识不强,影响不深,收效不大。究其原因,关键在一些干部中对效益及节能存在片面理解;根本问题是现有管理体制与节能工作发展的需要不相适应;而节能法制体系不健全也是亟待解决的问题。 长期来,由于经营机制的原因,铁路运输生产中安全与效益的关系没有理顺。把安全作为“永恒的主题”固然不错,但对效益是铁路“生存和发展的基础”却未形成共识,所以直接反映在效益中的能源节约工作往往摆不到应有位置。只在节能升级考核时,有的干部才予以重视。随着定级评审工作的停止,这项工作似乎无关紧要了,于是出现了个别单位节能机构被撤除,人员被调整,制度形同虚设的现象。 随着铁路经营机制的转换,有的干部片面认为能源的管理和利用可依赖市场经济调控,可任其自然发展。持这种观点的人主要是忽视了中国的市场经济是有社会主义特色的事实,即行业结构、企业结构乃至产品结构是由国家实行宏观调控的,市场是在国家客?

超音速火焰喷涂低碳WC/12Co涂层的组织及性能研究

采用离心雾化干燥法制得团聚颗粒,经连续高温烧结成两种不同松装密度的热喷涂粉末。采用以C3H8/O2为燃料的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC/12Co涂层。对粉末及涂层做了显微组织观察和XRD分析,测定了涂层的厚度、显微硬度和粉末沉积效率。结果表明,在1120℃、1180℃烧结的粉末中主要有WC和W6Co6C,但无Co相;涂层有脱碳,有Co6W6C相,但未出现单质Co。涂层组织均匀致密,沉积效率可达65%。

硼含量对硼化钨物相、形貌的影响及耐磨性研究

采用高温固相反应法合成硼化钨粉体,并通过XRD、SEM对合成粉体的物相组成及粉体形貌进行了分析。结果表明B/W理论摩尔比为1:1.05时,硼化钨的物相为WB相,粉末呈现出不定形状态,颗粒出现大的裂纹;随着B元素比例升高,部分WB与B粉生成WB_(2),粉末表面由非规则形态的WBx晶粒交织组成,并含有少量的孔隙;硼化钨硬度高,破碎后呈现出脆性断裂,断裂面出现明显的棱角。

多尺度原料WC热喷涂粉末特性分析

采用不同粒度的原料WC,利用团聚烧结法制备了四种WC-10Co-4Cr粉末A、B、C、D,并使用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)制备了四种粉末相对应的涂层,测试了涂层的显微硬度、开裂韧性、磨粒磨损性能。并利用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末的组织结构进行了观察分析。结果表明:不同WC原料生产的粉末具有很好的球形度和流动性;粉末涂层组织结构致密;WC原料较细其涂层硬度、耐磨性较好,韧性较低;反之成立。可见不同WC原料生产的粉末涂层各有其不同的性能特点。

配碳量对原位碳热反应制备Co_(x)W_(y)C复合粉末微观结构的影响

采用Co_(3)O_(4)、WO_(3)和C为原料(配碳量即碳的质量分数分别为10.15%、11.47%、12.76%、14.01%),通过原位碳热反应工艺获得Co_(x)W_(y)C复合粉末,着重研究了配碳量对Co_(x)W_(y)C复合粉末微观结构的影响规律。结果表明,由于碳化反应在还原完成后进行,Co_(x)W_(y)C复合粉末的氧含量均低于0.1%。Co_(x)W_(y)C复合粉末的物相与配碳量密切相关:当配碳量为10.15%时,物相为W相和Co_(7)W_(6)相;增加配碳量至11.47%,物相转变为Co_(6)W_(6)C相;继续增加配碳量至12.76%,复合粉末中出现Co_(3)W_(3)C相和WC相;当配碳量为14.01%时,Co_(3)W_(3)C相和WC相的含量增加。原位碳热反应过程中钨和钴在高温下发生相互扩散而形成烧结颈,使Co_(x)W_(y)C复合粉末呈树枝状形貌。碳快速扩散形成密度较低的Co_(6)W_(6)C相,使复合晶粒的体积发生膨胀而裂开,提高了Co_(x)W_(y)C复合粉末粒度分布的均匀性。当配碳量增大至14.01%时,复合粉末树枝状颗粒表面原位析出细小的WC晶粒。

超音速火焰喷涂WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层在不同介质中摩擦行为研究

为了研究硬面涂层在不同介质中的摩擦行为,以WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr_(3)C_(2)-25NiCr硬面材料为原料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备得到了3种不同成分的硬面涂层。通过显微硬度计、摩擦磨损仪和扫描电镜等对涂层的硬度及摩擦磨损形貌进行分析。结果表明,涂层中的孔隙率和粘结相的含量密切相关,当粘结相质量分数为12%(Co)时,其孔隙度为1.11%;粘结相质量分数为14%(CoCr)时,其孔隙度为0.98%;粘结相质量分数为25%(NiCr)时,其孔隙度降低为0.92%。空气中,WC-10Co4Cr的硬度最高,其摩擦系数最小;Cr_(3)C_(2)-25NiCr的硬度最小,其摩擦系数最大。1mol/L HCl的环境中,NiCr的耐腐蚀性能最好,使Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层的摩擦系数稳定;而纯Co和CoCr的耐腐蚀性能较差,使WC-10Co4Cr和WC-12Co涂层的摩擦系数呈现出波浪状的变化规律。1mol/L NaOH的环境的摩擦过程中,硬质相的腐蚀会使涂层表面的硬度下降,使摩擦系数增加。