深冷循环处理对铁基非晶涂层结构和摩擦磨损性能的影响

针对铁基非晶涂层塑韧性差的问题,对铁基非晶涂层进行了不同循环次数的深冷循环处理,研究了30次和60次深冷循环处理对涂层结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:深冷循环处理后,涂层仍与基体结合良好,呈典型的层状结构。深冷循环处理没有改变涂层的结构和非晶态本质,但提高了涂层的驰豫焓,涂层的自由体积含量增加,发生了回春现象。深冷循环处理的涂层在不同载荷(5,10,20 N)下的平均摩擦系数和磨损率均在30次时最低,H/E和H^(3)/E^(2)值最大,耐磨性最好。未处理涂层在不同载荷下的磨损机制以脆性剥落为主。深冷循环处理后,涂层的磨损机制由脆性剥落向磨粒磨损转变。深冷循环处理有助于提高铁基非晶涂层的耐磨性。

超音速火焰喷涂氧燃比对铁基非晶涂层性能的影响

非晶涂层具有优良的物理和化学性能,在工业中有广泛的应用。以FeCrMoCBSi非晶粉末为喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在不同喷涂参数下在Q235钢基板上沉积了铁基非晶涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏显微硬度计等测试方法,探讨氧燃比对涂层显微组织、微观结构及耐磨性的影响。研究表明,随着喷涂氧燃比的减小,涂层的非晶相含量呈增加趋势。这是因为过量的氧气会降低喷涂过程中颗粒的熔化程度,并使颗粒氧化。涂层的显微硬度和耐磨性随氧燃比的减小而增加。这是因为在较小氧燃比下,颗粒熔化程度增加,与基板间润湿性增加,孔隙率减小。三种铁基非晶涂层相比于Q235钢基板均具有更加优良的耐磨性,有望成为碳钢表面保护和耐磨涂层的候选材料。

流动条件下铁基非晶纳米晶涂层钝化行为研究

通过初期腐蚀电流密度监测、电化学阻抗谱、极化曲线和微观形貌分析,研究了静态和动态不同流速下铁基非晶纳米晶涂层的钝化与点蚀行为。结果表明:流动条件下,铁基非晶纳米晶涂层的自腐蚀倾向增加;随着流速的增加,钝化电流密度先增加后减小,流速为5 L/min时,钝化电流密度达到极大值3.09×10-4A/cm2;点蚀电位先降低后增加,滞后环面积先增加后减小,点蚀坑最大深度达50.61μm,可见高流速条件下涂层的点蚀能力降低。

孔隙特性对铝基非晶合金涂层腐蚀行为的影响

采用超音速火焰喷涂(HVAF)技术制备1.36%高孔隙率(high porosity,HP)和0.86%低孔隙率(low porosity,LP)两种铝基非晶合金涂层,研究孔隙率对铝基非晶合金涂层腐蚀行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)并结合3D高分辨X射线衍射形貌(3D XRT)分析涂层孔隙率以及微观组织结构,利用电化学测试系统和接触角测量仪研究涂层的腐蚀行为,采用X射线光电子谱(XPS)分析两种涂层钝化膜成分。结果表明:LP涂层的自腐蚀电流密度(I_(corr))为3.0×10^(-6)A/cm^(2),点蚀电位(Epit)为-0.40 V,而HP涂层的I_(corr)为6.0×10^(-6)A/cm^(2),Epit为-0.47 V,LP涂层具有更好的耐局部点蚀能力;LP涂层的电荷转移电阻(Rct)约为HP涂层的2倍;LP涂层具有更大的接触角,疏水性更好;LP涂层形成的钝化膜中RE_(2)O_(3)的含量大于HP涂层,进一步说明LP涂层具有更优异的耐蚀性。

电阻缝焊制备铁基非晶涂层温度场数值模拟

通过电阻缝焊成功在SUS304上制备出铁基非晶涂层,并测量制备过程的温度热循环.基于Comsol采用电-热耦合的有限元方法,重点分析制备过程电流密度及温度场的动态分布及换热机理,对比温度场的试验和模拟结果可知,相同位置模拟与试验的温度热循环曲线误差很小,验证了电-热耦合方法计算电阻缝焊制备制备铁基非晶涂层温度场的可靠性.结果表明,高电流密度区域主要存在于电极轮正下方粉末层底部的某些点位、以电极轮与粉末层接触面左右两端为中心的邻近区域,铁基非晶涂层制备过程的温度场不仅与电流密度分布相关,还受电极轮移动及涂层与附近区域的热交换所影响,使稳定时,在纵向温度几乎没有变化,在x-z截面呈左边高、右边次之、中间低的“凹”字形分布,相对应的热循环曲线则呈“升-降-升”的整体升温趋势.

微弧火花沉积Zr基非晶涂层的组织及性能

Ti6Al4V合金具有良好的耐蚀性能和生物相容性,已被广泛用作骨替代材料,但是Ti6Al4V的耐磨性较差。Zr基非晶合金涂层具有高强度、高耐磨、高耐腐蚀和良好的生物相容性等优点,在生物医用材料领域具有巨大的发展前景。本工作采用微弧火花沉积技术在Ti6Al4V表面制备了Zr基非晶涂层来增加其表面耐磨性,研究了非晶涂层的显微组织和显微硬度,同时针对不同摩擦时间对涂层摩擦性能和磨损行为的影响进行深入探讨。结果表明:涂层主要由非晶相、Cu 8Zr 3和ZrO_(2)相组成。涂层厚度为(150±10)μm且与基体具有良好的结合性。非晶涂层硬度值可达1252HV 0.1,约为基体的三倍。在不同摩擦时间下,涂层的磨损系数都小于基体,失重结果表明涂层具有更优异的耐磨性,摩擦时间为30 min时涂层的耐磨性为基体的4.8倍。不同摩擦时间下基体的磨损机制为磨粒磨损,涂层的磨损机制为疲劳磨损。本工作为进一步提高Ti6Al4V的耐磨性和Zr基非晶合金涂层的应用提供理论基础。

基体温度对等离子喷涂铁基非晶合金涂层耐磨耐蚀性的影响

目的探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在3种不同基体温度(平均约为90、380、650℃)条件下制备铁基非晶涂层,分析非晶粉末颗粒的铺展形貌,研究基体温度对涂层的非晶含量、氧化程度、显微硬度、孔隙率及相组成的影响,并分析3种涂层在载荷3、5、9 N下的摩擦学性能,以及在质量分数3.5%的氯化钠溶液中的电化学性能。结果随着基体温度的提高,涂层的氧化程度逐渐加大,非晶含量逐渐下降,显微硬度先上升后下降,在380℃时达到最大值。受到非晶粉末颗粒在不同温度基体上铺展形貌的影响,涂层的孔隙率随着基体温度的提高呈先上升后下降的趋势,液滴在基体上延展得越剧烈,涂层的孔隙率越高。在380℃下制备的非晶含量为86.7%的涂层具有最小的孔隙率(0.64%)和最高的显微硬度(1001.46HV0.3),且在载荷3、5、9 N下的比磨损率最低,主要原因是基体温度降低了非晶含量,同时降低了孔隙率,提高了显微硬度,细晶强化增强了涂层的耐磨性。在380℃时涂层在氯化钠溶液(3.5%)中也表现出最低的自腐蚀电流密度(Jcorr=3.39×10^(-6)A/cm^(2)),其原因为低孔隙率的涂层在腐蚀过程中不易为腐蚀介质提供侵蚀通道,遏制了点蚀的发生。结论相较于较低或较高的基体温度,在适中的基体温度(380℃左右)下制备的涂层具有更好的耐磨性能及耐腐蚀性能,这为制备高性能的非晶涂层提供了理论依据。

石墨烯对等离子熔覆非晶复合涂层的组织与性能影响

为研究石墨烯添加对非晶复合涂层的组织与性能影响,采用等离子熔覆技术在Q235钢表面熔覆石墨烯、Fe、Cr、Nb、Mo、Si、B元素制备复合涂层,运用XRD、金相显微镜、SEM、热力学分析等手段分析涂层的物相结构组成、微观形貌、热稳定性和硬度。结果表明:复合涂层与基体冶金结合良好;复合涂层主要由NbC和少量Fe-Cr、Cr_(7)C_(3)及α-Fe的混合物组成;石墨烯的添加使得涂层晶粒细化,促进了非晶相和碳化物的形成,使得热稳定性和硬度大大提高;1%石墨烯含量的复合涂层组织最为细小致密,过冷液相区最大,热稳定性最好,涂层显微硬度达到6.28 GPa,在熔覆层中添加石墨烯提高了涂层的综合性能。

热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性能研究进展

与传统涂层材料相比,热喷涂Fe基非晶合金涂层凭借其低成本、优异的物理和化学性能成为具有应用前景的涂层材料之一。介绍了热喷涂技术制备Fe基非晶涂层的研究进展,总结了Fe基非晶涂层耐腐蚀性能的影响因素,并对Fe基非晶涂层耐腐蚀性能下一步研究方向进行了展望。

Fe基非晶涂层厚度与其爆炸喷涂沉积特性及性能

目的 评估沉积厚度对Fe基非晶涂层在殷瓦钢基体上服役性能的影响。方法 利用爆炸喷涂在殷瓦钢表面沉积了4种不同厚度(d_(AC1)≈50μm,d_(AC2)≈150μm,d_(AC3)≈250μm,d_(AC4)≈500μm)的Fe基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、纳米压痕仪、液压式万能试验机、电化学工作站等,研究了涂层的微观结构、物相组成、显微硬度、弹性模量、残余应力、结合强度和电化学腐蚀特性。结果 不同厚度Fe基非晶涂层均未出现明显的晶化现象,AC1涂层的孔隙率明显较高(2.8%~1.4%),在厚度增至AC3时涂层与基体界面出现了明显的裂纹,且裂纹随着厚度的增加继续恶化,至AC4时在截面形貌上仅观察到少量界面结合连接区域;随着涂层厚度的增加,涂层孔隙率、冷却残余拉应力和结合强度显著降低,显微硬度和弹性模量略有上升。AC1涂层因形成了电偶腐蚀,从而加剧了基体腐蚀,不具备耐腐蚀防护能力。当涂层厚度达到AC3后,涂层的腐蚀电流密度小于基体的腐蚀电流密度,其腐蚀电位和极化电阻均高于基体的,且腐蚀电流密度随着厚度的增加继续降低,AC3级及更厚的Fe基非晶涂层对基体形成了有效防护。结论 Fe基非晶涂层的结合性能和耐蚀性与涂层厚度变化趋势相反,涂层沉积厚度应根据涂层的服役工况而定。在耐蚀性工况下涂层应达到AC3级或更厚。

热喷涂制备铁基非晶复合涂层耐磨性的研究进展

增强相的加入有效提高铁基非晶涂层的耐磨性,铁基非晶复合涂层的硬度和耐磨性明显比单一铁基非晶涂层优异很多。主要概述了采用热喷涂技术制备铁基非晶复合涂层耐磨性的研究进展,并指出了今后的研究方向。

高速电弧喷涂Fe基非晶涂层的晶化行为及其电化学腐蚀特性

利用高速电弧喷涂技术制备了FeNiCrBSiNbW非晶涂层,随后对其进行了不同温度的晶化处理;探讨了Fe基非晶涂层的晶化行为及其对电化学腐蚀特性的影响规律。采用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪、电化学工作站对不同温度晶化处理后涂层的组织结构和电化学腐蚀行为进行表征。结果表明:随晶化处理温度的升高,FeNiCrBSiNbW非晶涂层的非晶相含量与孔隙率逐渐降低,涂层在3.5 wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性逐渐下降,喷涂态涂层中高的非晶相含量以及低的硼化物含量均有助于其耐腐蚀能力的提升。

铁基非晶涂层的研究进展与应用

铁基非晶涂层可突破尺寸及室温脆性限制,其优异的力学性能可改善基体材料表面性能,有效拓展铁基非晶合金应用范围。针对非晶合金成分设计准则进行了较为系统的总结,归纳了铁基非晶涂层材料体系,介绍了铁基非晶涂层常用的制备技术,分析了热喷涂和激光熔覆技术对非晶涂层力学性能的影响。综述了铁基非晶涂层耐磨性和耐蚀性的研究现状。影响涂层性能的原因是多方面的,其制备工艺、元素组成、非晶含量、孔隙率、表面粗糙度、硬度及对涂层的后续处理等因素均会对涂层性能产生影响,并分别针对涂层的耐磨性和耐蚀性进行详细阐述。在此基础上,提出高摩擦因数是保证工作人员在甲板正常工作的前提,针对国内研究现状,开发制备出更多可同时兼具高耐磨性和高耐蚀性的铁基非晶涂层体系是突破技术封锁的关键问题。讨论了铁基非晶涂层在军事、航天、海洋防护、核工业、储燃及其他工程设备上应用的前景,介绍了铁基非晶涂层的应用现状及目前存在的问题,并在最后展望了铁基非晶涂层的发展方向。

等离子转移弧喷涂铁基非晶涂层的组织与耐蚀性能

为解决电弧喷涂铁基非晶涂层氧化严重等问题,采用等离子转移弧丝材喷涂(PTWS)在20NiCrMo基体上制备铁基非晶涂层,通过响应曲面法设计四因素三水平工艺参数优化实验,建立氩气流量、氢气流量、工作电流以及喷涂距离与孔隙率之间的数学模型关系。利用最佳工艺参数制备铁基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、硬度测试仪(HV-1000A)和电化学工作站(IM6ex)对涂层进行微观形貌、相组织、硬度及极化分析。结果表明:当工作电流不变时,氩气增大、喷涂距离减小或是氩气减小、喷涂距离增大都会导致孔隙率呈下降趋势。在最优工艺参数下,即Q_(Ar)=115 L/min,Q_(H2)=4 L/min,I=300 A,D=150 mm,d=12 mm,V_(wire)=60 mm/s,所获铁基非晶涂层的孔隙率为2.14%,平均硬度为960HV_(0.1),腐蚀电势为-0.4841 V以及腐蚀电流为3.716×10^(-5) A·cm^(-2),表明涂层具有良好的耐腐蚀性能。

激光熔覆高性能非晶复合涂层的研究现状与分析

本文基于非晶涂层在材料保护和材料应用等方面具有优异的耐磨、耐腐蚀和力学性能的独特优势。介绍了国内外利用激光熔覆技术制备非晶复合涂层的研究现状。阐述了非晶复合涂层的制备和强化方式,归纳了激光熔覆工艺参数、熔覆合金元素种类与含量、不同添加材料等因素对非晶复合涂层形成及性能的影响,对比了不同参数和材料选择下显微硬度、摩擦学和耐腐蚀性能的差异,对非晶相与晶相的强化作用机理进行了探讨,并对激光熔覆制备高性能非晶复合涂层的未来发展进行了展望。

液氮辅助冷却激光重熔铁基非晶复合涂层微观结构与性能研究

通过研究分析可以选择最常见的、价格相对低廉的FeCrMoCB体系为研究对象,再结合SEM和XRD实验,观察Fe基非晶复合涂层的微观组织结构以及物相,通过对涂层的硬度测试分析得出了其力学性能,为Fe基非晶复合涂层材料的韧化研究提供理论依据。研究结果表明,由于激光熔覆技术本身冷却速率的限制,难以制备出单纯的非晶涂层,总会伴随第二相:α-Fe相的析出,而Fe基非晶涂层中第二相的析出不仅可以改善涂层的塑性,抑制裂纹的出现,同时还可以提高非晶涂层的硬度,进而有利于提高其耐磨性能,并且涂层组织结构与性能也相对比较稳定。

电火花沉积制备Fe-8B-Mo非晶涂层的可行性

为研究Fe-8B-Mo合金的非晶形成能力,采用电火花沉积工艺制备了4种Fe-8B-x Mo(x=13.62,23.62,33.62和43.62,w/%)合金涂层。通过X射线衍射仪(XRD)表征涂层的物相组成,探索获得非晶涂层的可行性,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及摩擦磨损试验进一步研究所得涂层的微观组织与性能。结果表明:4种涂层都由非晶相、马氏体相和Fe2B相组成,其中,13.62%Mo涂层主要含Fe2B相和马氏体相,而23.62%Mo、33.62%Mo和43.62%Mo涂层主要含非晶相,且随着Mo含量的增加,涂层中非晶相含量逐渐减少。4种涂层的组织结构致密,缺陷少,与基体呈良好的冶金结合。23.62%Mo涂层具有最大的峰值显微硬度(1 138.1 HV0.05);同时,该涂层在摩擦磨损的稳定阶段具有最小的平均摩擦因数,且其2 h的磨损质量也最小,表现出更好的摩擦磨损性能。4种涂层的磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。

FeCrBSiNb非晶涂层的制备及其性能

采用火焰喷涂自制的FeCrBSiNb气雾化合金粉末,制备了高非晶含量的Fe基非晶涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末和涂层的相组织结构、表面形貌和微观特征。结果表明:FeCrBSiNb合金粉末主要有FeCrSi固溶体和B化物组成,粉末球形度较好,大颗粒粉末表面粗糙,主要为枝晶状组织,并伴有"卫星"球。制备的FeCrBSiNb非晶涂层润湿性较好,粒子搭接边界不明显,非晶体积分数高达80%。非晶涂层存在少量孔隙,主要是未熔颗粒的嵌入、熔融粒子凝固时的"骤冷"应力和气体逸出造成。FeCrBSiNb非晶涂层在532~644℃存在明显放热峰,玻璃转变温度Tg为509℃,开始晶化温度Tx为532℃,其形成非晶相的临界冷却速率为3.458×103 K/s,在同一试验条件下,非晶涂层的相对耐磨性是45钢基体的2.6倍。

等离子喷涂工艺对锅炉管束用Fe基非晶涂层组织结构和耐蚀性能的影响

目的研究等离子喷涂功率和喷涂时间对锅炉管束用Fe基非晶涂层的相组成、微观组织结构及涂层耐蚀性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜和三电极电化学研究进行分析。结果涂层主要由非晶相组成,表面较为平整致密;随着喷涂功率和喷涂时间的增加,涂层非晶相含量降低,孔隙率降低,致密性升高。非晶涂层在0.5mol/L H2SO4溶液和在3.5%(质量分数)NaCl溶液中均表现出良好的钝化作用,在0.5mol/L H2SO4溶液中钝化区较宽,在3.5%NaCl溶液中自腐蚀电流密度较低。随喷涂功率和时间的增加,阳极极化曲线钝化区加宽,电流密度降低。结论喷涂功率升高会导致涂层孔隙率下降,喷涂时间增加则致使涂层厚度增加,腐蚀介质渗透到基体的表面路径和阻力增加,从而可以进一步改善Fe基非晶涂层的耐蚀性能。

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。