高温长寿命C／C防氧化复合梯度涂层的研究

提出了一种高温长寿命Ｃ／Ｃ防氧化复合梯度涂层，并指出了制备这一复合梯度涂层的工艺途径，同时实验研究了复合涂层中各单一涂层的防氧化作用及作用效果。实验结果表明，按照这种涂层和工艺制备的Ｃ／Ｃ防氧化涂层可以在１６００℃工作１６８个小时以上。

高温可磨耗复合梯度涂层喷涂工艺研究

按照常压等离子喷涂工艺路线,选择合理的喷涂工艺参数和复合喷涂材料的配比,使用常压等离子喷涂设备在发动机结构件上制备出了高温可磨耗复合梯度封严涂层。对该涂层显微组织、EDS微区成分、涂层组织抗氧化性和涂层氧化增重曲线的测试分析表明,涂层的结构和性能符合相关标准,制备的涂层达到了高温可磨耗封严涂层的使用要求,并已得到实际应用。

激光熔覆Ni/WC梯度复合涂层的组织与性能研究

目的减少涂层内部缺陷,提高Cr12MoV模具钢表面的显微硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢上逐层制备Ni60-Ni60/25%WC(Ni/WC)梯度复合涂层。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦试验机和冲击试验机,研究梯度复合涂层的物相组成、微观组织、显微硬度、耐磨性与冲击韧性。结果在Cr12MoV的基体上制备Ni/WC梯度复合涂层,Ni60层与Ni60/25%WC冶金结合理想。Ni/WC梯度复合涂层的表面主要物相为γ-(Fe,Ni)、FeNi_(3)、CrB、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6),从Ni60层底部到顶部依次为胞状晶、柱状晶、细小的等轴枝晶。Ni/WC梯度复合涂层硬度呈梯度分布,涂层的平均硬度达到698.5HV,相较于基体提高了约55.2%。与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层表现出更好的耐磨性能,摩擦系数和磨损率分别下降了40.92%和28.6%,其中基体表现为黏着磨损,然而涂层整体表现为磨粒磨损。但较基体而言,Ni/WC梯度复合涂层的冲击韧性值降低了32.48%,复合涂层区域表现为脆性断裂。结论Ni/WC梯度复合涂层冶金结合良好,同时与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层可以有效提高硬度及耐磨性,但冲击韧性有所降低。

宽带激光熔覆WC_P/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性

研究了铸造WCP/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性。结果表明,梯度复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,涂层内有γ-Ni枝晶组织,γ-Ni+M23C6共晶组织以及凝固结晶析出的M6C、M23C6、M7C3等块状或条状组织;随着铸造WCP体积分数的增加,复合涂层摩擦系数减小,耐磨性增加。19-4试样的耐磨性最高值为4.61,是基材的3倍以上。梯度涂层的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损的复合作用。

激光熔覆H13-TiC梯度复合涂层的制备与组织性能

为了解决高温下热应力导致的常规涂层脱落与开裂,在H13钢表面激光熔覆制备了H13-TiC梯度复合涂层,采用扫描电镜、X射线衍射、电子探针能谱等技术对梯度涂层的组织形貌、成分分布、硬度和热稳定性进行了分析。结果表明,涂层主要由Fe-Cr,TiC,TiO_2和Fe_7C_3等物相组成,其中TiC呈现近多面体、枝晶态等外形;随着TiC含量的增加,TiC颗粒的尺寸变大,梯度涂层的硬度逐渐提高,结合区的枝晶组织逐渐变小,呈现明显的梯度分布;600℃高温加热空冷处理后,各层间重熔软化区硬度下降幅度最大,其次为基体H13钢,整体上硬度仍呈梯度分布。可以看出,激光熔覆H13-TiC梯度复合涂层有着极大的应用潜力。

HAF/YSZ梯度复合涂层的制备及结构和性能

背景:在钛合金基体表面制备涂层的方法多为等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、离子束溅射法等,所制备的涂层性能不稳定、成分单一,且涂层物相组成较难控制。目的:采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V基体上制备含氟羟基磷灰石梯度复合涂层HAF/YSZ。方法:在Ti6Al4V基体上以射频磁控溅射技术制备含氟羟基磷灰石梯度复合涂层HAF/YSZ,利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对涂层的成分分布、形貌、界面结合进行表征。通过模拟体液实验分析和评价HAF/YSZ涂层、HAF1.2涂层及羟基磷灰石涂层的生物性能。结果与结论:所制备的HAF/YSZ梯度涂层表面粗糙,呈多孔岛状结构,有利于新生骨组织生长;涂层与基体结合紧密,各层间相互扩散,整体一致性较好;经模拟体液浸泡后,涂层表面有新生物质沉积,表现出较好的生物活性及稳定性,且梯度复合涂层较氟含量单一的氟羟基磷灰石涂层具有更好的抗体液溶解能力及稳定性。

激光熔注制备Al-Cr/7075Al梯度复合涂层的性能

采用激光熔注技术在7075铝合金表面制备了Al-Cr/7075Al梯度复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射(XRD)和显微硬度计等研究了复合涂层的微观结构、物相及显微硬度。结果表明:Al-Cr/7075Al梯度复合涂层与基板结合良好,无裂纹、孔隙等明显缺陷;复合涂层的表面硬度为324.2 HV0.2,是7075铝合金基体的2.28倍,涂层的硬度分布沿熔池深度方向逐渐递减,呈梯度分布;复合涂层中的增强体是由Al0.983Cr0.017、Al86Cr14、AlCr2、和Cr等混合组成,受熔池温度、熔液黏度等影响,增强体含量沿熔池深度方向逐渐减少,也呈梯度分布;Al、Cr之间的反应机理为液-固反应、固-固反应2种;复合涂层的强化机制主要是增强体承载、界面传载和位错强化。

宽带激光熔覆WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和耐磨性

为了消除激光熔覆过程中产生的裂纹 ,设计了一种梯度复合涂层并研究了其组织和耐磨性。结果表明 ,熔覆层与基材之间形成了良好的冶金结合。梯度复合涂层中有未完全溶化的铸造WCp和共晶组织γ- Ni+Ni3B,还有凝固结晶析出的白色不规则块状组织 M7C3、M6 C、WC以及深灰色不规则块状组织 W2 C。复合涂层中形成了少量的非晶、纳米晶及高密度位错。复合涂层耐磨性的最高值是基材的 3倍以上。

宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和性能

研究了宽带激光熔覆铸造 WCp/ Ni梯度复合涂层的组织和性能。结果表明 ,熔覆层与基材之间实现了冶金结合。熔覆层由基体组织γ- Ni枝晶、共晶组织γ- Ni+M2 3C6 、未熔铸造 WCp以及M6 C、M7C3、M2 3C6 组成。熔覆层内硬度分布均匀 ,从熔覆层至基材的硬度变化平缓 ,避免了裂纹的产生。熔覆层的耐磨性随 WCp含量的增加而提高。 19- 4号试样的耐磨性最好 ,比基材提高了

Y_(2)O_(3)对WC/Ni60梯度复合涂层组织及性能的影响

利用激光熔覆原位生成方法在H13钢表面制备了不同Y_(2)O_(3)含量的WC/Ni60复合涂层,分析其宏观形貌、显微组织、显微硬度得出最佳Y_(2)O_(3)添加量,分析了最佳Y_(2)O_(3)添加量的WC/Ni60梯度复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度及磨损机理。结果表明,复合涂层的显微硬度随Y_(2)O_(3)含量的增加呈先上升后下降的趋势;当Y_(2)O_(3)含量为1.5%时,涂层的宏观质量最好,晶粒得到细化,显微硬度最大;当Y_(2)O_(3)含量继续增加后,涂层中的WC颗粒再次变大,显微硬度有所降低。稀土掺杂梯度复合涂层较未添加稀土的梯度复合涂层厚度有所减小,显微组织形态和分布均发生了一些变化,且内部增强相颗粒更加细密均匀,棱角有所钝化,各层显微硬度从上至下分别增加49.2、75.78、72.78HV0.5,不同时间下的磨损量均有所减少,磨损机理仍为黏着磨损、脆性剥落和磨粒磨损。

磁控溅射法制备HAF/YSZ梯度复合涂层及生物性能研究

采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V基体上成功制备了含氟羟基磷灰石梯度复合涂层(HAF/YSZ)。利用X射线光电子能谱(XPS)、电子探针(EDX)、扫描电镜(SEM)等对涂层的成分分布、形貌、界面结合进行表征。通过模拟体液(SBF)实验,分析和评价了HAF/YSZ涂层在模拟人体条件下的生物性能。结果表明,所制备涂层表面粗糙,呈多孔岛状结构,有利于新生骨组织的生长;涂层与基体结合紧密,各层间相互扩散,整体一致性较好;经模拟体液浸泡后,涂层表面有新生物质沉积,表现出较好的生物活性及稳定性;梯度复合涂层较氟含量单一的氟羟基磷灰石涂层具有更好的抗体液溶解能力及稳定性。

HAP-玻璃-α-Al_2O_3复合梯度生物陶瓷涂层的显微结构及其附着强度

利用涂覆烧结法在 α- Al2 O3陶瓷基体表面制备了 HAP-玻璃 (α- Al2 O3)梯度生物活性涂层 ,并研究了涂层组成对显微结构和附着强度的影响。梯度涂层中玻璃组成采用低膨胀低软化温度的 R2 O- Al2 O3- B2 O3- Si O2 系统 ;涂层中的 HAP含量由里到外逐渐增多 ,并在涂层中添加了适量的超细 α- Al2 O3粉体。实验结果表明 ,使用 R2 O-Al2 O3- B2 O3- Si O2 系统玻璃有利于涂层低温烧结和涂层与基体结合 ,在涂层中添加 α- Al2 O3超细粉有利于提高涂层与基体结合强度 ,所制备的梯度涂层与基体的结合强度为 4 8.2 MPa。

流-固-热多工况耦合作用下梯度复合涂层应力分布仿真分析

针对复合涂层的现有仿真方法多基于单一物理场的影响,不能反映多物理场耦合作用等实际工况下的力学性能。以航空发动机附件机匣的典型工况环境为背景,建立描述流-固-热耦合作用下梯度复合涂层各物理参数变化的数学模型,计算涂层不同分布方式下其内部的von Mises应力分布。结果表明,过渡层材料组分的渐变方式对涂层热应变和层内von Mises应力分布有较大影响,以航空发动机附件机匣中某型花键副为例,在施加实际工况下的载荷和温度条件后,温度场引起的热应力较载荷-润滑引起的应力更大,在润滑、热场和载荷的耦合作用下,三种分布方式的涂层最大应力均位于表层,随梯度的增大逐渐向基体扩散;梯度增大的过渡方式在涂层内可以获得最小的最大vonMises应力。在所关注的温度范围内,与梯度减小的过渡方式相比,使用梯度增大的过渡方式可使最大vonMises应力减小14.5%。所建立的仿真方法可模拟近似实际工况,研究结果可用于指导梯度复合涂层的设计和制备。

HA/CuO/SrCO_(3)梯度复合涂层的制备及体外生物活性

在羟基磷灰石(HA)悬浮液中,以正丁醇为分散介质,三乙醇胺为乳化剂,成骨微量元素化合物CuO和SrCO_(3)作为添加剂,Ti片为基材,壳聚糖(CS)为造孔剂,依次通过区带电泳分布并在反向电场作用下电泳沉积,得到HA/CS/CuO/SrCO_(3)复合涂层,经700℃高温煅烧2 h后,制得HA/CuO/SrCO_(3)复合涂层.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散光谱仪(EDS)、劳埃德万能材料试验机、电化学工作站、模拟体液培养和抑菌实验等手段对复合涂层进行测试与表征.结果表明,Ca,Cu和Sr元素含量在HA/CuO/SrCO_(3)复合涂层的径向上均呈现梯度分布;复合涂层与钛基材的结合强度达33.0MPa;循环伏安(CV)曲线和Tafel极化曲线测试表明,复合涂层在N-2-羟乙基哌嗪-N′-2-乙磺酸(HEPES)模拟体液(H-SBF)中电化学性能稳定,耐腐蚀性较强;在H-SBF中培养24 d后,复合涂层表面完全碳磷灰石化;抑菌实验发现,复合涂层粉末对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为81.82%和71.86%.

Q235表面Al-Cr梯度复合涂层的制备及性能

采用两步法在Q235钢表面制备Al-Cr梯度复合涂层.首先通过电镀法在Q235钢表面制备Cr涂层,再通过热浸镀法制备Al涂层.研究助镀剂、热浸温度和热浸时间对涂层的影响,采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度仪等测试手段,分析了涂层的显微形貌、厚度、硬度及组成,并通过全浸泡实验对涂层耐蚀性能进行了研究.结果表明:采用助镀剂10%NH4Cl+27%ZnCl2制备的涂层表面平整均匀,组织致密,未出现剥落、漏镀等缺陷.随着热浸温度升高和热浸时间的延长,涂层的显微结构和厚度均发生改变.涂层由“三层结构”(Al层、Al-Cr合金层、Al-Cr-Fe合金层)转变为“两层结构”(Al层、Al-Cr-Fe合金层).涂层中Al层的厚度随热浸温度的升高而减小,而合金层的厚度则呈现上升的趋势.随着热浸时间的延长,Al层和合金层的厚度均有所增加.Al-Cr梯度复合涂层试样的耐蚀性优于未涂覆试样和热浸镀铝试样,且腐蚀速率约为未涂覆试样的1/5.

基于有限元方法的硬质合金/Ti/TiC/Ta-c多梯度复合涂层的残余热应力分析

基于有限元方法,通过Ansysworkbench软件分析了硬质合金梯度涂层的热应力缓和机制。比较了单层Ta-c涂层、Ti/Ta-c复合涂层及Ti/TiC/Ta-c多梯度复合涂层对热应力场的影响。分析了Ti/TiC/Ta-c多梯度复合涂层中Ti、TiC、Ta-C层厚度和涂层沉积温度等因素对热应力的影响。结果表明:3种涂层中,等效应力最大值皆出现在最表层的Ta-c层中,且Ti/Ta-c复合涂层所受等效应力最大,为354.74 MPa;单层的Ta-c涂层等效应力值最小,为132.89MPa;在Ti和Ta-c之间增加TiC过渡层时,等效应力减小为251.76 MPa。TiC、Ta-C层厚度对热应力的影响较大;涂层热应力随着涂层沉积温度的升高逐渐呈线性关系递增,且随温度的增加,Ta-c层中的sp^(3)键会向sp^(2)键转化,转化过程中碳sp^(3)键释放应力,会使涂层残余应力有所减小。

宽带激光熔覆WCp/Ni基合金梯度涂层的组织与性能

在 4 0Cr调质钢表面采用宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层 ,对涂层组织和性能进行了测试分析 。

电泳沉积磷灰石生物陶瓷涂层的研究进展

羟基磷灰石(HA)生物涂层材料是最有发展前途的生物硬组织替代材料之一。电泳沉积具有装置简单,操作方便,非线性,沉积温度低等特点,可以解决传统HA生物陶瓷涂层制备工艺上的各种不足。文中探讨了电泳沉积的各种工艺影响因素,综合介绍了国内外有关电泳沉积HA复合(梯度)生物涂层和电泳沉积与其它方法复合制备HA生物涂层的研究报道,进而提出了相应的设想和展望。

宽带激光熔覆Ni-WC梯度复合涂层组织与性能

采用自重送粉法 ,在 4 0 Cr钢表面用宽带激光熔覆了 Ni WC复合梯度涂层。 RDX分析表明 ,Ni WC复合梯度涂层熔覆区主要是由γ Ni、M2 3C6、M7C3、Ni3B、WC和 W2 C所构成。涂层组织形貌特征随着由 Ni- 50 %WC、Ni- 2 5% WC、Ni- 10 % WC和 Ni基合金各亚层的渐次过渡而发生明显变化 :在复合梯度涂层熔覆区各亚层交界处因激光重熔作用其显微硬度明显降低 ,致使熔覆区沿层深方向出现了几个软化微区 ;在干滑动摩擦磨损条件下 ,Ni- WC复合梯度涂层具有很高的耐磨性 ,其主要磨损机制为磨粒磨损和

耐高温熔融金属侵蚀热喷涂涂层的研究

针对热镀高铝层工艺过程沉没辊、稳定辊在更高温度下抵抗金属熔融液侵蚀、耐带钢磨损的需求,采用大气等离子热喷涂技术,利用不同类型涂层不同性能特点,研发制备了新型复合梯度陶瓷(ZrO2-Y2O3/ZrO2-Al2O3)涂层,克服了常规单一耐高温熔融金属侵蚀的陶瓷涂层易剥落等问题。对比测试分析结果表明:新型复合梯度陶瓷涂层微观组织致密,显微硬度高,具有良好的抗冲击、抗热震、耐磨损、耐高温腐蚀等综合性能,可满足热镀高铝产线沉没辊、稳定辊工况要求。