双丝电弧喷涂Ni-Al复合涂层热处理组织及性能

采用双丝电弧喷涂在6061-T6铝合金基体上制备Ni-5Al（质量分数,%）为底层,Ni-20Al（质量分数,%）为面层的Ni-Al复合涂层。Ni-Al涂层经400-550℃/4-48 h热处理后,采用SEM,XRD,EDS和TEM对涂层的显微结构进行了表征,并分析了不同热处理工艺对Ni-Al涂层显微组织和相结构的影响,讨论了涂层与铝合金基体界面反应机理,以及基体和涂层之间的界面元素扩散行为。结果表明,热处理后的涂层相组成变化较小,涂层/基体界面发生扩散,形成金属间化合物NiAl3。随着热处理温度升高和时间的延长,在NiAl3相和涂层之间形成Ni2Al3相,同时界面扩散区逐渐增厚,该过程由铝原子的扩散所控制。热处理后的TEM分析表明,涂层中存在NiAl3、Ni2Al3及Ni的退火孪晶相。Ni-Al涂层随着热处理温度升高和时间的延长,涂层与基体的结合强度略有升高,同时涂层具有较强的抗氧化性能。

双丝电弧喷涂Ni-Al过程金属熔滴行为

对双丝电弧喷涂Ni-Al过程进行了研究。利用VOF双相流模型和标准k-ε模型,分析了不同直径熔滴在不同雾化气体压力下的变形和破碎过程,以及Weber数对熔滴破碎过程的影响。同时对不同速度的熔滴撞击基体的变形和凝固温度场进行了详细分析,揭示了双丝电弧喷涂粒子速度的飞行动力学规律。计算结果显示：双丝电弧喷涂熔滴破碎形式为一次破碎和二次破碎形式及爆炸式破碎形式。Weber数与雾化气体压力呈近似线性关系。提高雾化气体压力可以提高熔滴飞行速度,改善熔滴雾化效果。双丝电弧喷涂粒子在雾化气体中的初始加速较快,然后趋于平缓和稳定。当喷涂粒子加速飞行距离为200 mm,且粒子的粒度范围为5~50μm时,喷涂粒子的飞行速度仅能达到初始气流速度的15%~45%。熔滴的形态、凝固层变化和温度场变化一致,并获得了熔滴冷却速度范围为3.1×107~7.6×107 k/s。

双丝电弧喷涂Ni-Al粉末特征及复合涂层显微结构

采用双丝电弧喷涂在6061-T6铝合金基体上制备Ni-5Al(质量分数,%)为底层,Ni-20Al(质量分数,%)为面层的Ni-Al复合涂层。通过不同雾化气体压力并利用机械手以水方式回收喷涂Ni-Al粉末,利用扫描电镜观察粒子形貌特征,对喷涂过程中的Ni-Al粉末表面和截面形貌进行了分析。采用SEM,EDS,XRD和TEM对涂层的显微结构进行了表征。试验结果表明,双丝电弧喷涂过程中,喷涂熔滴粒子随着雾化压力的增大,尺寸减小,从表面形貌上观察,2种丝材喷涂过程中产生的熔融粒子形态没有明显差别,都是由Al2O3和Ni的Al化物组成。双丝电弧喷涂获得的Ni-Al复合涂层,Ni-5Al(质量分数,%)涂层中的主相是Ni固溶体,还包括少量Ni O,Al2O3和Ni3Al4;Ni-20Al(质量分数,%)涂层中的主要组成相为Ni固溶体、Ni Al和Ni3Al。涂层中存在非晶相和等轴晶,经过电子探针能谱分析,主要由Ni,Al和O等元素构成。

双丝电弧喷涂方法制备功能梯度涂层

本文介绍了一种从粘结层到面层成分和性质逐渐不同的功能梯度涂层(FGC)。在涂层制备过程中,使用了混合喷嘴,采用双丝喷涂工艺。为了提高涂层与基体的结合力,首先在基体上喷涂金属丝材作为粘结层,为提高涂层的耐磨性,又将粉末状的硬质材料喷射到含有大量的熔融丝材的火焰中制备出面层涂层。结果表明,功能梯度涂层是由纯金属部分和含有硬质材料的部分组成,涂层的微观结构、孔隙率和成分按梯度变化,喷涂制备的功能梯度涂层其性能要优于喷涂粉芯丝材制备的涂层。本文研究的目的是根据涂层的位置来设计涂层的沉积过程,从而得到所需涂层的性能。

双丝电弧喷涂Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层显微组织及性能

借助双丝电弧喷涂技术在316L不锈钢基体表面成功制备了高硬度、高强度的FeNi(WC)复合涂层,并对涂层显微组织结构及性能进行了分析研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层截面显微组织形貌,并用其配置的X射线能谱(EDS)对涂层不同区域进行能谱分析,确定涂层中元素组成及分布情况,通过X射线衍射仪(XRD)对涂层进行相组成分析,并使用ImageJ图像处理软件测定涂层的孔隙率,采用维氏显微硬度计分别测定了基体和涂层显微硬度。实验结果表明,双丝电弧喷涂技术所制备的FeNi(WC)复合涂层与基体结合良好,组织均匀致密,涂层中含有部分孔洞和裂纹,但对基体的整体性能影响不大。FeNi(WC)复合涂层中主要物相为Fe和Ni组成的金属固溶体化合物FeNi、Fe_3Ni_2和硬质相WC、W_2C。基体平均显微硬度为213 Hv_(0.1),涂层平均显微硬度高达714 Hv_(0.1),约为基体硬度的3～4倍。涂层EDS面扫描得出涂层中元素均匀混合分布,C和W均匀分布在Fe和Ni元素之间,O元素的存在是喷涂过程中氧化所致。FeNi(WC)复合涂层是由Fe、Ni、C和W等主要元素组成的粘结相和硬质相交叉分布形成的典型层状结构,粘结相中弥散分布的硬质相使得涂层的硬度及整体性能得到明显提高。

不同粉末粒径粉芯丝材双丝电弧喷涂声发射技术分析

阻碍热喷涂技术广泛应用的最大障碍之一就是在喷涂过程中缺乏在线控制方法。热喷涂涂层的优化方法是通过对喷涂参数和喷涂参数-涂层性能相关性的经验性调整。而对于一些固有参数是无法调整的,如双丝电弧喷涂过程中的焰流波动和雾化喷嘴磨损,尽管这些参数对涂层的质量有巨大影响,但出于简化目的通常系统地忽略不计。本文中采用声发射分析法,基于所获得的声信号对不可调节参数的影响进行分析。将声发射感应器同时安装在基体和喷嘴上,使得对喷涂过程中的声信号变化进行简单测定成为可能。当增加电流时,一个降低的声信号被记录下来,从而可对不可控参数、声信号和涂层质量之间的相关性进行分析研究。这项研究将有助于探索喷涂过程中的在线控制方法。