微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al_2O_3-TiO_2复合涂层高温性能研究

采用等离子喷涂技术制备了5wt%CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,借助SEM、热红联仪和RAM反射率测试系统对CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构、高温氧化性能、电磁特性进行了分析.结果表明:CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的组织结构致密、孔隙率低,CNTs分散均匀,碳纳米管与Al2O3-TiO2陶瓷粘结剂之间具有良好的界面相容性.在20～700℃高温氧化过程中,CNTs起始失重温度为471.29℃,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度从471.29℃提高到507.8℃,而碳纳米管的失重率从100%下降到33.68%.CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层具有较好的高温吸波性能,25℃时复合涂层的反射率峰值为-7.86dB.随温度的升高,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值不断减小,谐振频率向低频移动,300℃时复合涂层的反射率峰值为-12.88dB,小于-5dB频带宽为4.48GHz.

微弧等离子喷涂AT13纳米涂层的工艺优化

根据微弧等离子喷涂在不同工艺参数下制备的AT13纳米涂层结合强度和显微硬度的测试结果,运用遗传神经网络算法对喷涂工艺参数与涂层结合强度和显微硬度之间的非线性关系进行建模与仿真,并应用遗传算法和多目标优化理论对AT13纳米涂层的性能进行了优化．研究结果表明,仿真值与实验值相一致,相对误差<0．5％;喷涂电流、Ar流量和Ar压力分别为150A、0．64m3／h和0．38MPa．时,AT13纳米涂层综合性能最佳．

多功能微弧等离子喷涂技术

根据空气动力学和等离子喷涂理论,按照“一专多能”的设计指导思想,采用IGBT逆变技术、微电脑控制技术、软开关变换技术、拉瓦尔喷嘴和中心轴向送粉等,设计了多功能微弧等离子喷涂系统,且具有体积小、重量轻、抗干扰强、控制精确、喷涂粒子速度高、粉末沉积效率高等特点,可制备各种金属合金、金属陶瓷以及氧化物涂层。通过试验测定,多功能微弧等离子喷涂制备的纳米结构A l2O3+13%TiO2涂层的结合强度、显微硬度等性能优于9M等离子喷涂制备的纳米结构的A l2O3+13%TiO2涂层,这表明通过改进电源设计、喷枪结构设计、送粉方式等,低功率多功能微弧等离子喷涂能够与大功率等离子叶涂性能相当甚至更优异性能的涂层。

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al_2O_3–TiO_2复合涂层

根据"一专多能"的设计思想,研制了多功能微弧等离子喷涂系统。该系统除具有喷涂功能外,还具有焊接、切割、淬火等用途。所设计的微弧等离子喷枪采用了独特的气路结构、喷嘴结构和中心轴向送粉方式;设计的电源运用了IGBT高频逆变技术、微电脑控制技术和软开关变换技术等,具有体积小、质量轻、抗干扰强、可靠性高等特点。运用多功能微弧等离子喷涂系统制备了碳纳米管/纳米Al2O3–TiO2复合吸波涂层。结果表明,涂层厚度为1.5mm时,碳纳米管/纳米Al2O3–TiO2复合涂层的吸波能力最佳,最小反射率为-22.14dB,小于-10dB的频带宽为4.00GHz。

微弧等离子喷涂制备空心莫来石隔热涂层研究

采用微弧等离子喷涂方法制备了空心微珠莫来石隔热涂层。研究了涂层的结合强度、隔热性能和抗热震性能。实验结果表明：拉伸断裂发生在莫来石涂层内，涂层的平均结合强度约为5．63MPa；稳态测量涂层隔热温度，当涂层表面温度为400℃～800℃时，涂层的隔热温度变化范围为11．5℃～40℃；热震温度为400℃～800℃间隔100℃时，涂层的抗热震次数分别为165、135、117、81和34次；涂层先从试样边沿开始剥落，并呈加速剥落的趋势。涂层失效主要原因是由于热震过程中残余应力积聚造成的。

微弧等离子45钢表面淬火硬化层性能分析

运用均匀设计试验法,制定了以电弧电流、喷枪移动速度、气体流量、喷枪与工件间距为参数的淬火工艺试验方案,实现了微弧等离子45钢表面淬火强化.利用金相显微镜、电子扫描显微镜、显微硬度计、磨损试验机等试验手段,重点围绕淬火硬化层显微组织、力学性能以及硬化机理进行了较为系统的试验研究.结果表明,微弧等离子淬火热影响区小,试样冷却速度大,硬化层晶粒细小,组织致密,为板条状和针状马氏体混合组织,硬度由45钢基体的200HV0.2提高到600HV0.2左右,耐磨性提高了8.5～26.7倍.

微弧等离子喷涂制备莫来石／金属复合热障涂层

运用微弧等离子喷涂制备了莫来石/金属复合热障涂层.研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能.复合涂层结构为莫来石颗粒被"包裹"在金属层片状结构中;涂层的结合强度大于30 MPa.随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的隔热性能有所提高,随涂层表面温度的升高,涂层的隔热温度也不断提高,涂层的最高隔热温度为125℃.1 150℃的水淬热震试验表明,基体变形是导致涂层失效的重要原因之一,随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的抗热震次数先增加后减小,粉末中莫来石含量为40%的涂层的抗热震性能最好,抗热震次数最多为72次.

溶液中微弧等离子体在材料表面处理的研究进展

溶液中微弧等离子体是气体等离子体在溶液中的发展和应用,文中综述了溶液中微弧等离子体在材料表面处理的研究进展。溶液中微弧等离子体在阳极表面可发生微弧氧化、纳米尺度的抛光研磨、纳米尺度重构、纳米颗粒的制备;在阴极表面可发生微弧等离子体化学热处理、微弧等离子体镀膜、表面功能膜层的制备。该技术通过调控辉光向弧光过渡的非稳态大电流和高电压区间达到辉光的聚缩和弧光的弥散,形成微弧等离子体,发挥辉光和弧光各自在材料表面的优势,实现了材料的表面处理。该技术的发展对材料的处理提供了新的方法。

焊接电流对微弧等离子焊接修复2Cr13叶片接头组织的影响

为使焊接修复的叶片获得理想的接头组织和性能,利用微弧等离子焊接方法对预制缺口的2Cr13叶片采用ER410焊丝进行焊接修复。通过对比不同的电流大小和焊接方法对接头焊缝组织、热影响区宽度及显微硬度的影响,结果表明:当焊接电流大于45 A时,高温回火后的接头组织全为回火索氏体,显微硬度比母材稍高约20 HV10;但焊接电流小于45 A时,焊缝组织中残留大量的δ铁素体,显微硬度显著降低。残留大量δ铁素体是由于焊缝金属中铬当量与镍当量配比不当,且冷却过快,而δ铁素体未来得及相变直接保留至室温。

微弧等离子喷枪电热特性分析

等离子喷枪的电弧伏安特性和热效率等电热特性是影响等离子喷涂质量的重要因素,文中根据自行研制的微弧等离喷涂系统,开展等离子喷枪的电热特性研究,分析了不同进气方式下的电弧伏安特性以及微弧等离子喷枪的热效率.结果表明,等离子喷枪在不同进气方式下均呈现下降的伏安特性,在相同电流和气体流量条件下,直流和切向混合进气方式下喷枪的电弧电压要高于单独采用直流和切向进气时电弧电压,电弧具有更高的能量密度.微弧等离子喷枪热效率为56%～76%,喷枪射流热焓为3.28～11.16 kJ/g.

微弧等离子表面强化处理对45^#钢磨损性能的影响

采用微弧等离子作为热源对45#钢进行表面硬化改性处理,运用扫描电子显微镜,观察和分析了磨损试验后其磨损表面形貌,测试了45#钢基体和45#钢淬火硬化层的干滑动磨损性能,探讨了硬化层的磨损机制。结果表明:经微弧等离子表面强化处理,45#钢淬火硬化层晶粒细小,组织致密,为板条状和针状马氏体混合组织,硬度由45#钢基体的HV200提高到HV600以上,磨损体积由45#钢基体的743.44×10-11m3减小到81.86×10-11m3,耐磨性提高了9倍。硬化层滑动磨损机制主要为氧化磨损和轻微的磨粒磨损。

阳极微弧等离子体扩渗表面处理技术的研究进展

阳极微弧等离子体扩渗是一项新颖的材料表面处理技术,其突出的表面处理优势使该技术极具发展潜力。结合现有的国内外研究理论和自身的试验经验,综述了对目前发展的阳极微弧等离子体扩渗技术的基本认识。从热特性、传质特性、电特性、电化学特性特等几个方面论述了阳极微弧等离子体扩渗过程的物理及化学特性,详细介绍了阳极微弧等离子体扩渗技术的研究现状,并展望了阳极微弧等离子体扩渗技术的研究和应用前景。

预热温度对微弧等离子弧单道焊残余应力和性能的影响

文中通过数值模拟建立了微弧等离子弧焊的模型,研究了不同预热温度对微弧等离子弧单道焊残余应力的影响规律,通过X射线残余应力仪测量了焊后件的残余应力,验证了模型的准确性。结果表明,等离子弧堆焊过程中的预热提高了热输入,使焊接熔池变深,热影响区变宽;焊后最大残余应力发生在热影响区内,最大残余应力在y方向上,最大值为1022 MPa,且为拉应力。随着预热温度的提高,最大残余应力逐步下降,最大残余应力区域逐步向外扩展,趋势与热影响区的一致。最大显微硬度值在热影响区,随着预热温度的提高,硬度逐步在提高。热影响区内产生的马氏体组织是硬度提高的根本原因。

微弧等离子堆焊沉积Ni/硅藻土高温封严涂层的腐蚀磨损特性

高温封严涂层在腐蚀环境中的摩擦磨损是影响其服役寿命的主要问题之一。为此,研究了微弧等离子堆焊沉积Ni/硅藻土封严涂层的工艺规律与腐蚀摩擦学性能。对粉末和涂层的基本结构的表征显示:涂层呈现堆叠结构,含有大量孔隙,涂层主要由Ni,SiO_2和少量NiO组成。涂层的内聚强度平均达到8.78MPa,在拉伸应力作用下表现为以扁平化粒子边缘为主,沿着孔隙率方向应力集中的脆性断裂,以及在应力集中部位导致硅藻土粒子内部的穿晶断裂。当堆焊电流为40A时,微弧等离子堆焊制备的Ni/硅藻土封严涂层在盐环境和酸环境的摩擦系数和磨损率分别达到0.524,16.354wt.‰和0.5099,17.317wt.‰。Ni/硅藻土可磨耗封严涂层在酸性环境的腐蚀能力较低,其平衡电位达到-708m V。

高强度304不锈钢薄板微弧等离子弧焊接头性能研究

采用微弧等离子弧焊对304不锈钢薄板进行焊接,研究填丝与否对焊接接头性能的影响。结果表明,填丝对等离子弧焊接头成形、显微组织和力学性能产生一定影响。相对而言,自熔焊焊缝宽度较宽,焊缝区组织较细小。自熔焊焊缝区显微组织由奥氏体和铁素体组成,在奥氏体基体上析出的骨架状铁素体和板条状铁素体含量相近。焊缝区显微硬度分布均匀,这种均匀分布导致接头强度相对较高,达到母材的84%。等离子弧填丝焊过程中,焊缝成分随填充焊丝改变,热输入增大,导致焊接接头性能稍微下降。但综合考虑高效和性能等因素,认为等离子弧填丝焊更适用于工业应用。

1000MW汽轮机精加工转子轴颈微弧等离子堆焊研究

1000MW转子精加工后需在轴颈部位大面积堆焊1.25Cr-0.5Mo材料,经过大量试验研究,成功开发了微弧等离子堆焊。严格控制其热输入量,采用小参数多层多道堆焊,制订了转子堆焊操作指导书,并在6根高、中压转子上成功实施,焊接质量及变形量均达设计要求。

基于微弧等离子熔覆—注入技术的耐磨截齿研制

采用微弧等离子熔覆—注入技术在截齿表面制备复合合金层,研制了耐磨无火花截齿。该截齿在采煤过程中不产生火花,可提高煤炭开采的安全性,截齿的耐磨性能也显著提高,其使用寿命延长。

Inconel 713LC铸造高温合金微束等离子弧焊接裂纹形成机理及抑制

针对Inconel 713LC铸造高温合金焊接增材时热影响区易产生裂纹这一问题,采用微束等离子弧焊接技术,运用扫描电镜和能谱仪对裂纹的微观形貌、合金元素分布进行分析,探究合金热影响区焊接裂纹的形成机理,研究裂纹抑制技术.结果表明,热影响区焊接裂纹的出现主要是受焊接热输入作用晶间碳化物发生部分溶解和液化形成液相,同时晶粒受热长大推动原始晶界发生移动后与液相交汇形成更大面积的液相,晶粒及晶界中的Nb元素、Mo元素和Ti元素等合金元素向液相偏聚,液相冷却凝固后形成尺寸超过10μm的碳化物,在焊接热应力作用下裂纹萌生于碳化物周围并沿晶界扩展,焊接裂纹数量和尺寸均随着热输入的增大而增大.通过脉冲焊接降低焊接热输入,热影响区的高温停留时间变短,降低焊接过程中热影响区合金元素的偏聚,减少合金中有害碳化物的长大,抑制裂纹生成;对铸态母材进行固溶处理后,合金元素偏聚得到均匀化处理,母材硬度下降,塑性得以改善,减弱了合金元素的富集倾向,降低了焊接时的裂纹敏感性.

铝材表面的等离子微弧氧化技术研究

以工业级硅酸钠为电解液，铝材在交流电压作用下进行等离子微弧氧化反应，电压升高，膜厚增大。用Ｘ－ 射线衍射分析法和扫描电镜法检测，氧化膜为非晶态氧化铝陶瓷膜。硬度试验和腐蚀试验表明：该膜硬度高、耐强碱腐蚀性强。

等离子体微弧氧化技术及其发展

等离子体微弧氧化技术是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷膜层的材料表面改性技术。详细介绍了等离子体微弧氧化技术的发展历史和研究现状,以及应用微弧氧化技术制备陶瓷膜的基本原理和制备方法,对微弧氧化技术的特点及应用进行了总结,并阐述了微弧氧化技术的研究动态和存在的问题。