离心式注水泵火焰超音速喷涂金属陶瓷涂层性能试验研究

通过研究离心式注水泵的使用工况及失效机理,设计了一种火焰超音速喷涂工艺制备的以镍、钴合金为主的复合金属陶瓷涂层提高离心式注水泵叶轮的泵效,对涂层进行金相观察、显微硬度分析、涂层结合强度试验及耐空蚀性能测试,结果表明,镍基金属陶瓷涂层与基体结合强度高,抗空蚀性能优良。

超音速火焰喷涂制备CoNiCrAlY涂层性能研究

CoNiCrAlY涂层常用作工作层和金属基体之间的过渡层。采用了SHV-50超音速火焰喷涂设备在45钢表面制备了CoNiCrAlY涂层。分析了CoNiCrAlY涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、表面粗糙度、结合强度、电化学性能。结果表明:SHV-50超音速火焰喷涂获得的CoNiCrAlY涂层的孔隙率为0.48%,涂层的平均显微硬度为497.2HV0.2,涂层结合强度均值达70 MPa,抗热震次数达26次,涂层的表面粗糙度平均值为Ra6.43,利于工作层与过渡层的结合。CoNiCrAlY涂层的抗电化学腐蚀能力强于基体。SHV-50超音速火焰喷涂设备制备的CoNiCrAlY涂层可用作工作层和金属基体之间的过渡层。

超音速火焰喷涂TiB_(2)-Co涂层组织与性能研究

采用机械合金化技术制备TiB_(2)-Co金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB_(2)-Co金属陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)观察TiB_(2)-Co金属陶瓷涂层的微观结构特征,并对涂层进行显微硬度、磨粒磨损和磨损形貌测试,以评价涂层的性能。结果表明,涂层表面存在完全熔化区和部分熔化区;涂层呈典型的叠层状结构,与基材结合良好;涂层的硬度明显高于基体金属,是基体金属的4.5倍;磨损失重量仅为基体金属的14;涂层磨损试样表面存在空穴和犁沟,其磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。

超音速火焰喷涂Ni60/WC-10Co4Cr复合涂层的组织与性能

以Ni60合金粉末与WC-10Co4Cr粉末为原料,采用以空气为助燃气体的超音速火焰喷涂工艺制备Ni60/WC-10Co4Cr复合涂层,研究了添加不同质量分数(20%,40%,60%)WC-10Co4Cr涂层的显微组织、耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能,并与电镀硬铬层进行对比。结果表明:Ni60/WC-10Co4Cr复合涂层由镍基固溶体(NiCr)、铬的碳化物(Cr_(23)C_(6)和Cr_(7)C_(3))和硼化物(Cr_(2)B)以及WC组成,涂层与基体结合紧密,孔隙率均低于1%;随着WC-10Co4Cr含量的增加,复合涂层中的硬质WC相含量增加,涂层的硬度升高,磨粒磨损体积损失明显下降,耐磨粒磨损性能提高,自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性能下降。添加质量分数60%WC-10Co4Cr的复合涂层的性能最佳,其耐磨性能与电镀硬铬层相当,耐腐蚀性能优于电镀硬铬层,硬度略低于电镀硬铬层;采用该涂层来代替电镀硬铬是可行的。

超音速火焰喷涂铁基非晶纳米晶涂层的工艺参数与性能试验

为了进一步深入研究铁基非晶涂层的制备和性能,利用人工神经网络和多因素多水平设计对超音速火焰喷涂技术制备的铁基非晶纳米晶涂层的工艺参数和性能进行了优化,以期对铁基非晶涂层的实际应用提供参考.多因素多水平试验通过设计分析方法和设计实验参数,建立神经网络模型,研究了煤油量、氧气量、送粉率和喷涂距离四项工艺参数对涂层孔隙率、硬度、结合强度和沉积效率的影响规律.采用扫描电镜、透射电镜等手段表征了粉末及涂层的显微结构和内部微观组织形貌;采用X射线衍射仪、同步热分析仪等设备对粉末和涂层成分、相组成和非晶程度进行了观察分析.验证了工艺参数优化过程的计算机模拟结果,确定了最佳喷涂工艺参数范围,进一步提升了涂层的性能.讨论了喷涂过程中孔隙形成的微观过程和非晶纳米晶对涂层性能的影响机理.研究表明各工艺参数对涂层性能是多因素互相影响的,理论上最佳喷涂工艺参数为煤油量23 L·h^(-1)、氧气量51 L·h^(-1)、送粉率72 g·min^(-1)、喷涂距离280 mm,制备出的铁基非晶涂层厚度约为270μm、孔隙率约为1.3%、结合强度约为84 MPa、硬度约为1110 HV_(0.3).涂层非晶程度在80%左右,纳米晶尺寸为3~5 nm,涂层在600℃以下不会发生晶化过程.

超音速火焰喷涂410不锈钢涂层组织结构及摩擦学行为研究

采用超音速火焰喷涂技术制备氧燃比为4.36、4.91及5.51的410不锈钢涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪分析表征涂层微观组织结构及力学性能.研究微观组织结构和粉末沉积特性对涂层在干滑动摩擦条件下磨损性能的影响.结果表明:随着氧燃比的升高,涂层结构变得均匀致密,涂层孔隙率由0.71%下降至0.38%,涂层显微硬度略下降约1%.随着氧燃比的增加,涂层磨损率从17.96×10^(-6) mm^(3)/(N·m)下降至9.35×10^(-6) mm^(3)/(N·m),涂层耐磨性能升高,并且稳定磨损阶段涂层主要磨损机制从分层磨损和磨料磨损转变为氧化磨损和轻微磨料磨损.当氧燃比为5.51时,涂层具有较低的孔隙率和均匀的微观结构,涂层的分层磨损倾向更低.

氧气/燃料比对超音速火焰喷涂WC-Ni涂层抗冲击性能的影响

目的研究超音速火焰喷涂工艺参数对WC-12Ni硬质合金涂层抗冲击性能的影响。方法依据氧气/燃料比(λO/F)调节工艺参数,以λO/F=1.1为基准点,分别固定氧气流量811 L/min、降低煤油流量,或者固定煤油流量22.7 L/h、增大氧气流量,均使λO/F增至1.2和1.3,制备了5组涂层,分析涂层组织及力学性质的变化规律,研究柱-面接触大载荷冲击下的涂层抗冲击行为。结果λO/F对涂层组织及力学性质的影响并非已报道的单调变化规律。固定氧气流量、降低煤油流量使λO/F由1.1增至1.3时,涂层孔隙率由0.91%增至1.24%,硬度和弹性模量分别由10.1、344.0 GPa降至8.6、313.9 GPa;冲击坑体积由2.1×10^(-3)增至3.3×10^(-3)mm^(3),且损伤微观特征由WC颗粒剥落向涂层开裂发展。当固定煤油流量、增加氧气流量使λO/F由1.1增至1.3时,孔隙率降至0.85%,硬度和弹性模量分别增至10.8、382.5 GPa,冲击坑体积增至2.6×10^(-3)mm^(3),直到λO/F=1.3时涂层表面开始出现裂纹。结合涂层硬度和弹性模量分析结果可知,在H3/E2≤8.4 MPa时,涂层发生开裂损伤,裂纹长度随着H3/E2的增加而减小。在H3/E2>8.4 MPa时,涂层损伤以WC颗粒剥落为主,且随着H3/E2的增加而减轻。高H3/E2可提高涂层的抗冲击性能,当H3/E2由6.4 MPa增至8.7 MPa时,坑体积和WC剥落程度分别降低了36%、35%。结论超音速火焰喷涂WC-Ni涂层的H3/E2定量表征了其抵抗塑性变形和开裂的能力,决定了涂层的抗冲击性能。

超音速火焰喷涂WC基抗空蚀涂层研究进展

在流体环境下工作的部件,由于空化导致的侵蚀、冲蚀和腐蚀会严重影响其服役时间。WC基材料由于其高硬度和化学稳定性,在这种条件下表现出高抗降解性。目前,WC基材料主要通过超音速火焰喷涂技术沉积在组件上。涂层组分、原料粒径以及喷涂工艺参数对这些涂层的性能有显著影响。本文综述了超音速火焰喷涂WC基涂层的抗空蚀性能与工艺因素、粉末尺寸及工况因素的关系,对超音速火焰喷涂WC基涂层抗空蚀性能研究的进一步发展进行了展望。

超音速火焰喷涂WC-Co-Cr涂层空蚀及影响因素研究进展

超音速火焰喷涂WC-Co-Cr涂层作为一种耐空蚀保护涂层,以其优异的性能被广泛应用于流体机械的过流部件。概述空蚀破坏的机制和超音速火焰喷涂WC-Co-Cr涂层的制备过程,同时从内因和外因两方面归纳影响此类涂层空蚀行为的因素。在此基础上,从喷涂粉末因素、喷涂制备因素、工况因素、力学性能、空蚀机理,以及与其他涂层的比较等几个方面重点综述近年来国内外学者对超音速火焰喷涂WC-Co-Cr涂层空蚀行为研究的重要成果。喷涂粉末因素主要与WC颗粒的尺度、Cr元素及稀土元素等有关;喷涂制备因素主要与喷涂工艺(助燃气体、燃料、燃烧室压力、喷嘴几何形状及喷涂粒子速度等)和喷涂后处理(封孔和磨抛处理)有关。喷涂粉末因素和制备因素会影响涂层的显微组织结构(元素分布、物相组成、孔隙率及层间结构等)和力学性能(显微硬度、断裂韧性、结合强度及残余应力等),进而影响涂层的抗空蚀性能。此外,涂层的破坏程度还受到空蚀时间和所处介质的腐蚀和流速的影响。最后,对超音速火焰喷涂WC-Co-Cr涂层空蚀研究的发展方向进行展望。

基于超音速火焰喷涂的飞机燃油泵电机转轴修复技术研究

某飞机离心式燃油泵电机转轴长时间与动密封配磨产生机械损伤,从而导致机上燃油泵油嘴漏油,影响飞行安全。为解决转轴的磨损问题,采用超音速火焰喷涂WC硬质合金涂层的方法对转轴进行增材修复。通过调整超音速火焰喷涂煤油流量在2Cr13基体表面喷涂了3种不同组织结构和力学性能的WC-12Co硬质合金涂层,研究了煤油流量对涂层孔隙率、显微硬度、断裂韧性、结合强度以及涂层磨损性能的影响规律。结果表明:在氧气流量不变的情况下增加煤油流量能够提升粒子的温度和速率,降低涂层的孔隙率,提升涂层的断裂韧性以及结合强度;涂层越致密,涂层的硬度越大,同时致密的结构可以减少WC粒子在摩擦过程中的剥落,涂层耐磨性好。通过试验获得了最佳的转轴修复工艺参数,修复后的转轴经过1000 h磨合试验后涂层无明显磨损和损伤,尺寸变化量不大于0.01 mm,产品性能符合技术要求。

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层静态氧化行为

WC-10Co4Cr涂层具有高结合强度、高耐磨性、优良的耐蚀性和无氢脆等优点,在航空、航天、核电等领域零部件作为耐磨防护功能材料得到广泛的应用,但针对WC-10Co4Cr涂层在长时间高温环境下的性能演变研究较少。采用超音速火焰喷涂制备了WC-10Co4Cr涂层,将其置于540℃的温度下进行恒温氧化不同时间,研究氧化时间对其结构和性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等表征了喷涂态及不同氧化时间后的涂层物相、微观结构和硬度的演变,对物相和性能演变进行了讨论。研究结果表明,超音速火焰喷涂工艺制备的WC-10Co4Cr涂层致密、孔隙率低,喷涂过程中,WC存在少量的脱碳反应;540℃下WC_(10)Co_(4)Cr涂层平均氧化速率为0.0437 g(m^(2)·h),涂层经过氧化后,在涂层表面生成了CoWO_(4)、WO_(3)、Cr_(2)O_(3)等氧化产物。这些氧化物能在一定程度上阻止氧气的进一步扩散,减缓氧化速率。随着氧化时间的延长,涂层内部Cr、Co等不断被氧化,涂层孔隙率增大,涂层硬度随氧化时间的增加先增加后降低。

汽轮机末级叶片超音速火焰喷涂防水蚀层性能测试

通过高速喷射流体冲击叶片表面来模拟实际工作条件下的冲蚀磨损对汽轮机末级叶片超音速火焰喷涂防水蚀层性能完成测试,旨在评估超音速火焰喷涂层对水蚀的抵抗能力。选取05Cr17Ni4Cu4Nb作为汽轮机末级叶片材料的试验基体材料,将涂层材料Cr3C2-Ni Cr通过超音速喷涂设备喷射到叶片表面。通过射流冲蚀方法和超声波汽蚀方法测试涂层性能。结果表明:超音速火焰喷涂能够较好改善汽轮机末级叶片的抗水冲蚀能力。研究表明,超音速火焰喷涂防水蚀层技术在汽轮机末级叶片防护中具有重要的应用价值,可以提高汽轮机的可靠性、性能和寿命,推动涂层技术的发展,为高温高速设备的保护提供一定的解决方案。

超音速火焰喷涂技术研究进展

介绍了一种新型的超音速火焰喷涂技术———活性燃烧高速燃气喷涂 (AC HVAF) ,该工艺的喷涂过程对喷涂材料的氧化及热退化影响非常小 ,可以制备出极低氧化物含量和极高致密度的涂层 ,该涂层具有优越的耐磨损和耐腐蚀能力 ,同时其喷涂速度和沉积效率均优于传统超音速火焰喷涂 (HVOF)。

超音速火焰喷涂研究与应用

综述了超音速火焰喷涂技术的发展历史和基本工作原理。介绍了粉末粒度、喷涂距离等喷涂材料参数及工艺参数对涂层组织和性能的影响。分析评述了超音速火焰喷涂工艺在喷涂材料选择、经济适用性等方面的优缺点。随着经济发展及超音速火焰喷涂技术自身的革新,该技术必将应用于越来越多的领域。

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层的性能研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层,结果表明,采用超音速火焰喷涂工艺成功制备了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层。涂层各个区域的组织均匀,孔隙率小,呈典型的层状分布;其孔隙率约为2.2%,具有很高的硬度,平均显微硬度为1065.0HV50。并且所获得的非晶合金涂层具有较高的热稳定性,在596.0℃以下使用,不会发生晶化过程。

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末。对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试。结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗粒尺寸对涂层性能有显著影响。

超音速火焰喷涂涂层特性研究

研究分析了ＷＣ－Ｃｏ和ＮｉＣｒＢＳｉ两种超音速火焰喷涂涂层的内聚结合强度、残余应力、显微组织结构、孔隙率、显微硬度和耐磨性能。对热喷涂涂层残余应力的测试与分析采用了改进的Ａｌｍｅｎ试验方法，并测得了客观的涂层残余应力及其与涂层厚度和喷涂工艺的关系。应用单摆冲击划痕试验法测得了热喷涂涂层内聚结合强度。

超音速火焰喷涂WC-Co与NiCr-Cr_2C_3涂层磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和NiCr-Cr2C3涂层,测定了涂层孔隙率、显微硬度及油润滑下摩擦磨损过程中涂层材料失重,得出涂层摩擦系数随时间的变化关系,分析了涂层摩擦磨损机理。结果表明,WC-Co和NiCr-Cr2C3涂层致密,孔隙率分别为1.29%和1.08%,显微硬度分别为1140HV0.3和950HV0.3。两种涂层均在摩擦时间25min时进入稳定磨损阶段,稳定摩擦系数均为0.1,涂层摩擦失重极小。油润滑下WC-Co涂层的摩擦磨损方式主要以为接触疲劳为主,伴随轻微的粘着磨损和磨粒磨损;NiCr-Cr2C3涂层碳化物的剥落和表面划痕较为明显,表面裂纹明显增多。

喷涂距离对超音速火焰喷涂CoCrAlYTa涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术制备CoCrAlYTa涂层,研究了喷涂距离对涂层相组成、孔隙率以及硬度、弯曲强度、高温抗氧化性能的影响。结果表明:喷涂距离在200～300 mm范围内时,随着喷涂距离的减小,涂层的致密度增加,孔隙率下降,显微硬度和弯曲结合强度增加,但相组成基本不变,主要由CoAl,AlCo2Ta和CoTa3相组成;涂层致密度越高,在高温氧化过程中,表面越易尽早形成连续氧化膜并促进涂层中Al元素的选择氧化,因此随着喷涂距离的减小,涂层的高温抗氧化性能逐渐增强。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的冲蚀磨损特性

实验研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对超音速火焰 (HVOF)喷涂Cr3C2 NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响 ,在对不同角度冲蚀后涂层表面和横截面结构分析的基础上 ,探讨了其冲蚀磨损失效机制 .结果表明 :Cr3C2 NiCr涂层的冲蚀磨损呈现脆性材料的冲蚀磨损特征 ,在 90°冲蚀率最大 ;磨料冲击引起的裂纹沿涂层内粒子界面萌生、扩展并最终导致粒子剥落 ,是涂层主要的冲蚀磨损机制 .