低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究

为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化。结果表明:热冲击试验后,不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化,表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸;涂层表面形成了Al_(2)O_(3)膜和NiAl_(2)O_(4)尖晶石,保留了较好的结构完整度,这有助于提高涂层的耐腐蚀性能;涂层的物相组成主要包括γ-Ni、γ’-Ni_(3)Al和少量的β-NiAl,形成了贫Al区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构,析出的TCP相为R相,表明在热冲击过程中涂层发生了相变;不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层均表现出了良好的抗热冲击性能,为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案。

大气和低压等离子喷涂氧化铝涂层

根据大气(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)的特点,采用两种不同的高纯氧化铝粉末制备了高纯氧化铝涂层。分别采用XRD和SEM对两种涂层的相和结构进行了研究,对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了评价,并对涂层制备工艺和性能的关系进行了分析。结果表明:低压等离子喷涂制备的高纯氧化铝涂层韧性和致密性明显优于常压喷涂氧化铝涂层。

低压等离子喷涂氧化铝涂层的特性

以细小的氧化铝为热喷涂粉末,采用低压等离子喷涂制备了沉积率高于50%,孔隙率低于2%的氧化铝涂层.研究了不同工艺下低压等离子喷涂氧化铝涂层的沉积率、相组成和显微结构,并对低压等离子功率和真空室压力工艺参数对涂层的影响进行了分析.研究结果表明,所制备的涂层以α-A l2O3和-γA l2O3相并存;随着功率和压力提高,涂层的孔隙率有明显的降低,但压力达到23.7kPa时功率影响较小.此外,还对等离子焰流中的粒子温度和速度进行了计算.结果表明,在23.7kPa压力下保证粒子充分熔融的前提下使粒子具有较高的运动速度.

低压等离子喷涂NiCrAlY涂层的恒温氧化特征分析

低压等离子喷涂 (LPPS)NiCrAlY涂层在 110 0℃恒温氧化 10 0h ,氧化动力学曲线为抛物线状 ,氧化速率常数kp=0 .5 2× 10 - 6 mg- 2 ·cm- 4·s- 1,涂层表面生成α -Al2 O3 保护膜 ,并有Y富集其中。氧化初期 ,氧化膜中夹杂少量θ -Al2 O3 ,很快转变成α -Al2 O3 。氧化膜随氧化时间的延长而增厚 ,并局部与基体开裂、剥落 。

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层的氧化动力学

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYTa涂层,研究涂层在900、1000和1100℃下恒温氧化200h的氧化动力学规律。通过表面XRD和SEM分析,初步探讨了氧化动力学规律与氧化产物的关系。结果表明:900℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化曲线符合对数规律,氧化产物主要为θ-Al2O3相;1000℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化曲线符合抛物线规律,氧化产物主要是θ-Al2O3和α-Al2O3相的混合物;1100℃时NiCoCrAlYTa涂层的氧化符合立方规律,氧化产物主要是α-Al2O3相。根据实验结果经计算得到NiCoCrAlYTa涂层氧化过程中θ-Al2O3的形成激活能为151.78kJ/mol,α-Al2O3的形成激活能为270.25kJ/mol。

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层微观结构及抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,利用OM、SEM和EDS研究了涂层的微观结构和涂层中各元素的分布,用XRD对涂层物相进行分析,测定了涂层的显微硬度和断裂韧性,并比较了涂层和合金的抗高温氧化性能。结果表明,涂层中Al、Cr、Co和Ni元素分布均匀,主要由γ-Ni、β-NiAl、γ'-Ni3Al和少量CrCoTa相组成,涂层/合金界面处形成Al、Cr、Co和Ni元素浓度台阶。涂层的显微硬度和断裂韧性分别为350.8 HV0.3和2.73 MPa.m1/2。涂层比镍基单晶高温合金的高温抗氧化性能好。

低压等离子喷涂316L等轴晶涂层及其性能研究

为研究低压等离子喷涂等轴晶涂层组织性能和形成机理,采用大气等离子喷涂(APS)和低压等离子喷涂(LPPS),分别制备了316L不锈钢涂层.利用金相显微镜,X射线衍射和显微硬度等方法,分析了2种涂层的金相组织、相结构、显微硬度和耐蚀性.结果表明:一定条件下制备的低压等离子喷涂SUS316L不锈钢涂层明显不同于传统大气等离子喷涂组织,为类似于锻造或铸造结构的等轴晶组织,低压等离子喷涂涂层等轴晶粒致密、细小,涂层中无氧化物相存在,耐蚀性优于大气等离子喷涂涂层.大气等离子喷涂层为片状堆积结构涂层,硬度高于低压等离子喷涂等轴晶涂层.

金属基低压等离子喷涂界面的结合性能及微结构研究

采用奴氏印痕法、X射线衍射技术 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)、X射线能量散射谱 (EDS)等方法研究了Ni/Fe ,Cu/Ni低压等离子喷涂材料的喷涂界面结合性能及微结构特征。喷涂界面的结合性能与其微结构、微成分特征密切相关。Ni/Fe试样具有结合良好的界面 ,界面层为在晶态 (Fe ,Ni)氧化物上弥散分布着纳米级 (Fe,Ni)金属间化合物细晶的结构 ,界面区有明显的元素扩散 ;Cu/Ni试样喷涂界面层为典型的非晶相 ,界面区未见明显的元素扩散。不同微观特征的喷涂界面对应的宏观界面结合性能有明显差异 ,Ni/Fe喷涂界面结合强度明显优于Cu/Ni喷涂界面。对Ni/Fe。

高品质钼靶材低压等离子喷涂成形技术研究

采用低压等离子喷涂成形技术制备了片状及回转体钼靶材,研究了钼靶材孔隙率、氧含量、微观结构、显微硬度及拉伸强度等性能,开展了片状钼靶材的磁控溅射镀膜研究。研究结果表明:低压等离子喷涂成形钼靶材为典型的定向凝固柱状晶层片结构,层片界面结合紧密,孔隙率约1.1%、氧质量分数为0.18%,显微硬度为HV0.025 361.8,抗拉强度达到373.2 MPa,各项指标均明显优于大气等离子喷涂成形钼制品。低压等离子喷涂成形片状钼靶材可磁控溅射沉积出平整、致密、连续的钼薄膜,镀膜厚度约700 nm,X射线衍射谱线表明钼薄膜为体心立方结构,沿(110)方向择优生长。磁控溅射离子的均匀轰击导致钼靶材表面快速溅射及均匀减薄,溅射表面及截面较为平整光滑,溅射凹坑均为纳米级。

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了不同功率参数制备的涂层在900℃175h氧化后的特性,探讨了该涂层的氧化和退化机理。结果表明,3种功率制备的涂层都达到完全抗氧化级水平,其平均氧化速率分别为0.01g/m2.h、0.01g/m2.h和0.0026g/m2.h,但不同涂层的氧化行为有所不同。3种试样氧化后表面形成了大量的θ-Al2O3,并在涂层表面发生选择性氧化。X衍射分析表明,涂层发生了退化。

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层的组织结构及抗氧化性能

采用低压等离子喷涂在Co基高温合金K640基体上制备NiCoCrAlYTa涂层,通过XRD,SEM和EDS等方法研究低压等离子喷涂涂层和真空退火后涂层的形貌、相结构及抗氧化性能。研究结果表明:低压等离子喷涂涂层主要由γ-Ni,γ'-AlNi3和极少量的β-NiAl等相组成,元素分布均匀,涂层为典型的片层状结构,沉积界面处存在少量孔洞;真空退火处理过程促进了β-NiAl相的析出,衍射峰尖锐,元素分布不均匀,Al和Y向涂层表面扩散,Cr富集于涂层与基体的界面处;真空热处理涂层表面在氧化初期形成较多孔洞,导致涂层抗氧化能力降低。

低压等离子喷涂涂层膜基界面结合能的研究

用努氏界面印痕法 ,对铁基Ni/Fe、镍基Cu/Ni低压等离子喷涂涂层的膜基界面进行界面结合能的研究 ,分析得到涂层界面的断裂表面能。分析得出铁基纯镍Ni/Fe涂层界面的断裂表面能比镍基铜Cu/Ni涂层的断裂表面能高。界面微观分析表明 ,镍基铜Cu/Ni涂层材料疏松 ,膜基界面存在较多裂纹 ,另外涂层和基体观察不到元素扩散层。Ni/Fe涂层界面结合致密 ,约有 2～ 3 μm的元素扩散层。

低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能

为获得高致密度、高热导率及低氧含量的钨喷涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,以4种不同工艺参数在铬锆铜基体上制备了0.9～1.2 mm钨喷涂层。用扫描电镜、氧氮分析仪及闪光导热仪研究了4种钨喷涂层的显微结构、氧含量及热导率,揭示了优化工艺制备的钨喷涂层的孔径分布,分析了喷涂功率和真空室压力对涂层的影响。结果表明,4种钨喷涂层均呈层状结构,优化工艺制备的钨喷涂层的致密度为98.4%,氧含量为0.2%(质量分数),热导率为110.76 W/(m.K),孔隙的主要孔径分布范围为0.2～4.0μm,以1.0μm左右的孔隙为主。

低压等离子喷涂MoB/CoCr涂层的组织及耐磨性

采用低压等离子喷涂技术(LPPS)制备MoB/CoCr涂层,对涂层进行磨粒磨损试验研究。采用SEM观察涂层的表面和截面形貌,显微硬度计测试涂层的力学性能,湿式橡胶轮磨粒磨损试验机测试涂层的磨粒磨损性能。结果表明,涂层组织致密,呈层状结构;涂层具有良好的力学性能,显微硬度达到930HV0.3,结合强度在71MPa以上,具有较高的耐磨性能。

低压等离子喷涂钨涂层性能的研究

用低压等离子喷涂技术在铜基体上制备出厚度大于1 mm的铜钨梯度钨涂层,对钨涂层性能研究结果表明,采用铜钨梯度方法可以使热膨胀系数不匹配的影响降低,梯度涂层呈层状结构,不易形成贯穿的裂纹;梯度涂层具有良好的导热性和耐热冲击性能,能承受9.6 MW/m2和200 s的脉冲,而铜基体温度低于200℃.真空等离子喷涂梯度涂层是制备核聚变面对等离子体材料的一种有效方法.

低压等离子喷涂铬涂层的性能表征

钼基材料可作为动密封环的基体材料，但其在高温高速条件下的硬度及耐磨性不够，必须在密封端面覆盖一层硬度高、耐磨性能优良、可靠性高的表面保护层——铬。目前在钼基材料上制备电镀硬铬镀层的技术还不成熟。为此，以低压等离子喷涂的方法，通过调整喷涂参数和喷涂气氛，特别是适当地控制空气分压，最终获得了均匀、致密并与基体结合良好的铬涂层。结果表明，最佳空气分压为8．0～16．0kPa，所得涂层硬度高，耐磨性能优良。

激光重熔低压等离子喷涂MoB/CoCr梯度涂层组织与性能研究

采用低压等离子喷涂技术在310S不锈钢表面制备MoB/CoCr梯度涂层,然后对MoB/CoCr涂层进行激光重熔处理,对重熔后涂层的组织结构及性能进行了研究。研究结果表明,激光重熔后,涂层表面平整致密,截面的显微组织呈树枝晶—胞状晶—平面晶过渡;激光重熔过程中,微熔的310S基体元素与熔化的涂层元素发生对流扩散现象,涂层中出现Fe元素成分;激光重熔后,MoB/CoCr层的硬度明显提高。

真空室压力对低压等离子喷涂成形钨靶材显微组织及性能的影响

采用低压等离子喷涂成形技术制备片状及回转体钨靶材,分析真空室压力对钨靶材致密度、氧质量分数、微观结构、显微硬度及抗拉强度等性能的影响,并对片状钨靶材的磁控溅射镀膜进行研究。结果表明:随着真空室压力由1.3×104Pa增大至3.9×104Pa,钨粉充分熔化铺展,未熔W颗粒减少,钨靶材氧含量稍有提高,致密度,显微硬度和抗拉强度分别增大至97.2%,377.8HV0.025及201.1MPa。然而,当真空室压力进一步增大至6.5×104Pa后,钨靶材层片结合界面形成絮状的W3O夹杂层,氧含量增大至0.71%,其各项性能反而有所降低。低压等离子喷涂成形片状钨靶材(3.9×104Pa真空室压力)可磁控溅射沉积出平整、致密、连续的钨薄膜,镀膜厚度约为300nm。XRD结果表明,钨薄膜为体心立方结构,沿(110)方向择优生长。磁控溅射离子的均匀轰击导致钨靶材表面快速溅射及均匀减薄,溅射表面及截面较为平整、光滑,溅射凹坑接近纳米级。

低压等离子喷涂设备、工艺及应用

热喷浍由于它制作的涂层性能好，操作方便，沉积速度高，它在各个工业部门得到了大量的应用。随着工业的不断发展。对涂层的质量有了更高的要求，而一般的大气喷涂在许多地方已满足不了使用的要求，因此发展了低压等离子喷涂技术和设备，从80年代开始已在航空工业、电子工业、机械工业．轻工．造船等部门得到了越来越广泛的应用。

低压等离子喷涂ZrB_2-SiC复合涂层烧蚀机理研究

采用喷雾干燥制备出适用于低压等离子喷涂的ZrB2-SiC复合粉体，采用低压等离子喷涂可在石墨基体表面制备ZrB2-SiC复合涂层，研究了粉体和所制备的涂层组织形貌、相结构及烧蚀防护机理。结果表明：ZrB2-SiC复合粉体呈现良好球形，粒度介于20～50μm，流动性可达28s/50g；所制备的涂层呈现典型的等离子喷涂特征，涂层孔隙率为6.8%，结合强度达10.3MPa，物相与粉体一致；涂层经等离子弧烧蚀后呈现三种不同形貌区域，其中，中心高温区呈现ZrO2熔化再结晶形貌，过渡中温区由于熔融的SiO2有效填充涂层表面缺陷而呈现致密平整结构，边缘低温区因B2O3、SiO2熔融量不足无法填充缺陷而较多地保留喷涂态形貌。