等离子喷涂与激光重熔复合制备Mo_(2)NiB_(2)涂层的组织和性能研究

采用大气等离子喷涂方法在Q235低碳钢表面制备Mo_(2)NiB_(2)基金属陶瓷涂层,选取300 W和500 W功率对其进行激光重熔。结果表明,激光重熔可以显著减少涂层的缺陷,使组织结构变得更加致密,界面处的弱机械结合转变为良好的冶金结合。随着激光功率的提高,涂层的结合强度和耐腐蚀性能提高,最大结合强度为38.08 MPa,最小腐蚀电流为0.033μA/cm^(2),但硬度和耐磨性降低,最小硬度为1781HV0.2,最大体积摩擦率为6.25×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。上述等离子喷涂及2种激光重熔的Mo_(2)NiB_(2)基金属陶瓷涂层的硬度、结合强度、耐磨性和耐腐蚀性都明显高于Q235低碳钢基体。

等离子与激光复合热源喷涂WC-CoCr涂层组织性能研究

用等离子束与激光束复合热源喷涂工艺(Laser Hybrid Plasma Spraying,LHPS)在38CrMoAl基体上制备WC-10Co4Cr涂层,对涂层的显微硬度、结合强度、耐滑动摩擦磨损性能进行测试,用光学显微镜、XRD、SEM等方法对涂层的显微组织、相组成、磨损后形貌等测试分析,同时研究激光功率的变化对涂层组织性能影响。结果表明,复合热源喷涂WC-10Co4Cr涂层微观组织与性能随激光功率大小而变化,当激光功率在2100-2500 W时,涂层与基体浸润性好,组织相对致密,结合强度高,摩擦系数低且抗摩擦磨损性能好,其磨损机制为塑性切削与脆性剥落,以脆性剥落为主。

镁合金表面等离子喷涂+激光重熔Al-Si基纳米Si_3N_4复合涂层

为了改善镁合金表面的性能,将等离子喷涂和激光重熔技术相结合,利用5 kW横流连续CO2激光器,在AZ31B镁合金表面进行了激光重熔Al-Si+1%nano-Si3N4等离子喷涂复合涂层的试验研究。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪分析了重熔层的组织、成分分布和重熔前后的物相及结合界面,用显微硬度仪和电化学工作站测试并对比复合涂层重熔前后的硬度和腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂层经激光重熔后与镁基体达到了良好的冶金结合,在激光作用下,重熔层析出的金属间化合物AlN、Mg2Si及弥散的铝硅固溶体强化相有效提高了其显微硬度,最高值达到514 HV0.05,是基体的10倍。在析出强化相作用下,重熔层的耐蚀性得到明显提高,自腐蚀电流较喷涂层和镁基体降低一个数量级。

AZ91D镁合金表面激光等离子复合喷涂Al-Si/Al＋Al_2O_3涂层的研究

利用一种全新的激光等离子同时复合喷涂加工技术,成功在AZ91D镁合金表面制备了Al-Si/Al+Al2O3涂层,并研究了激光功率对涂层结构和性能的影响。利用SEM、光学显微镜法、XRD、显微硬度计等分析测试手段研究了在不同激光功率下的涂层形貌、孔隙率、相组成、显微硬度。结果表明:Al-Si过渡层明显改善了涂层与基体的结合,当激光功率为1800W时,涂层中未熔颗粒最少,涂层最致密;涂层仅存在Al和稳定态α-Al2O3两种相,没有残留的亚稳态γ-Al2O3相;涂层的孔隙率随着激光功率的增加而降低,由4.5%降低到2.6%,但激光功率超过1800W时,涂层孔隙率不降反而增加;喷涂后,硬度由HV0.0555增加到HV0.05275,涂层表面的显微硬度最大,并随激光功率的增加而增加,但当激光功率增加到2000W时,涂层硬度不再增加反而略有降低。

激光重熔等离子喷涂复合润滑涂层的组织与性能研究

探索选取不同的激光重熔工艺,对NiCr合金基复合涂层以及ZrO2基复合涂层进行激光重熔处理,对重熔处理前后涂层的硬度、减摩性、耐磨性进行测试对比分析,并通过扫描电镜观察熔覆带形貌,对熔覆层的形成机理,偏聚区的形成作初步探讨。

Y_(2)O_(3)含量对大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的探究掺杂不同质量分数Y_(2)O_(3)对Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法采用大气等离子喷涂制备Al_(2)O_(3)涂层,以及Y_(2)O_(3)质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果Al_(2)O_(3)喷涂粉末的物相由α-Al_(2)O_(3)组成,而喷涂得到的Al_(2)O_(3)涂层则由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)组成。加入Y_(2)O_(3)后,对复合涂层中γ-Al_(2)O_(3)的生成有一定的抑制作用。随着喷涂粉末中Y_(2)O_(3)含量的增多,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层表面未充分熔融的颗粒逐渐增加,复合涂层的孔隙率也越来越大,掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的孔隙率最低,涂层最致密。Al_(2)O_(3)涂层具有最高的显微硬度值(1209HV0.3)和弹性模量(227 GPa)。随着Y_(2)O_(3)含量的增加,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的显微硬度与弹性模量逐渐降低。Al_(2)O_(3)-10%Y_(2)O_(3)复合涂层的弹性恢复率高达48.3%,并且其断裂韧性及抗塑性变形的能力也最好。结论掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层具有最致密的微观组织结构,其综合力学性能最好。

等离子喷涂NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层的制备及其高温摩擦行为研究

采用等离子喷涂制备了NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层,并对涂层在600℃下的摩擦学行为进行了研究.结果表明:通过共混球磨、粘接团聚的方法,可制备出微米级且具有较好团聚形貌的V_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)复合粉体,能够作为Ni基复合涂层的等离子喷涂喂料.复合涂层在600℃的平均摩擦系数为0.33,且得益于良好高温自润滑性能、以及添加Cr_(2)O_(3)能够缓解V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)对涂层硬度的不利作用,因而复合涂层磨损率(3.84×10^(-4)mm^(3)/N·m)约为纯NiCrAlY涂层的一半.在高温摩擦下,复合涂层磨痕内生成以BiVO4为主的多元氧化物摩擦化学产物,并表现出易剪切滑移特征,这是复合涂层良好高温自润滑性的主要原因.

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

激光-等离子复合热源喷涂NiCrAlY涂层的抗盐雾腐蚀性能

激光和等离子复合热喷涂可以获得高性能的涂层,目前还缺少用其制备N iCrA lY喷涂层的研究报道。利用复合热源喷涂工艺,在38CrMoA l基体上制备了N iCrA lY涂层。通过中性盐雾腐蚀(NSS)试验研究了复合热源喷涂N iCrA lY层的抗腐蚀性能,利用光学显微镜,XRD,SEM等研究了涂层的显微组织结构以及腐蚀前后的成分变化,并对涂层的腐蚀机理进行了分析。结果表明:复合热源喷涂N iCrA lY层与基体呈冶金结合,组织结构致密、结合强度高;此涂层具有优异的抗盐雾腐蚀性能,腐蚀96 h后失重量不到基体的1/50,腐蚀机理主要为孔洞腐蚀,且随腐蚀时间的延长,抗腐蚀性能的优越性更加明显。

Al含量对等离子喷涂仿鲍鱼壳结构Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂陶瓷涂层具有本征脆性且涂层界面结合强度较弱,显著影响其韧性、力学性能、耐腐蚀性能等。采用大气等离子喷涂制备了不同Al含量的仿鲍鱼壳结构Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,并系统探究了Al含量对涂层组织结构、力学性能、耐磨性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,金属Al可有效起到对Al_(2)O_(3)涂层致密化及界面结合提升的作用,30%Al含量的Al-Al_(2)O_(3)复合涂层的孔隙率可由Al_(2)O_(3)涂层的3.39%显著降低至0.15%,结合强度由20.2 MPa提升至41.3 MPa。力学性能测试结果表明,随着Al含量由5%升高至30%,Al-Al_(2)O_(3)复合涂层的硬度逐渐降低、断裂韧性随之增强,耐磨性能呈现先提升后降低的趋势。A1含量为5%时的A1-A_(1)2O_(3)复合涂层具有最低的磨损率(3.45×10^(-4)mm 3(N·m))、最优的耐磨性能,这主要是由于其兼具优异的界面结合和高硬度,涂层的磨损机制主要为氧化磨损、黏着磨损和磨粒磨损。Al-Al_(2)O_(3)复合涂层的耐腐蚀性能随Al含量的增加呈现出先增强后降低的趋势,A1含量为10%时的A1-A1_(2)O_(3)复合涂层具有最大的腐蚀电压(-0.48 V)及最低的腐蚀电流密度(5.6μA cm^(2)),即表现出最佳的耐腐蚀性能。这主要是由于A1含量为10%时的A1-A1_(2)O_(3)复合涂层高的致密度可有效阻挡腐蚀介质的渗入,且同时涂层低的Al含量使得Al_(2)O_(3)自身优异的化学稳定性得以保留,从而使其表现出最佳的耐腐蚀性能。

反应等离子喷涂TiC-SiC复合涂层及其热稳定性

具有强共价键结合的碳化物和硅化物是高温防护涂层重要的候选材料,但单相材料通常难以达到良好的综合性能。为提高单相TiC陶瓷的高温性能,本文以Ti、石墨粉及SiC为原料,采用反应等离子喷涂制备了TiC-SiC复合涂层,利用XRD和SEM对涂层物相组成、结构及形貌进行了研究,并对比分析了涂层的显微硬度及其Weibull分布特点。研究表明:Ti粉与石墨粉间发生反应合成TiC,沉积涂层以TiC、SiC为主相;Ti-C-5wt.%SiC制备涂层的平均显微硬度(1070.8HV0.2)略低于Ti-C-20wt.%SiC制备的涂层(1127HV0.2),但其硬度分散性系数β和相关系数R均高于Ti-C-20wt.%SiC复合粉制备的涂层,这源于Ti-C-5wt.%SiC制备涂层相对均匀的显微结构。另外,900~1100℃热冲击性能及1000℃氧化性能的测试结果表明,Ti-C-5wt.%SiC制备的涂层具有更为优异的抗热冲击性和抗氧化性,这是由于该涂层具有较高的致密性,极大延缓了氧气进入涂层的时间。

等离子喷涂Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层微观组织及抗热冲击性能研究

为了探究Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层高温性能,利用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了4种不同混合比例的Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层(8YSZ含量分别为50%,30%,20%,0%)。通过热场发射扫描电镜对涂层的形貌进行SEM表征并对涂层的截面元素分布进行EDS线扫,采用X射线衍射仪分析复合涂层的物相组成,利用表面轮廓仪测量了复合涂层的表面粗糙度,使用全自动显微维氏硬度计对涂层的显微硬度进行测量,采用划痕仪对涂层的抗划伤性能进行对比,利用Gleeble-3800热物理实验模拟机对涂层的抗热冲击性能进行测试,并对热冲击之后的截面形貌进行观察分析。结果表明,当Cr_(2)O_(3)与8YSZ比例为7∶3时,由于8YSZ对垂直裂纹的偏转作用以及涂层内部存在的孔隙和裂纹对热应力的释放作用,该样本涂层具有较好的抗热冲击性能。

激光复合冷喷涂技术研究进展

冷喷涂是一种基于材料高速撞击产生剧烈塑性变形实现结合的沉积方法,具备加工温度低、沉积效率高、热影响小等优势,已在增材制造、工业关键零部件的修复再制造等领域展现出巨大潜力。冷喷涂复合制造技术是一种新兴技术,其中激光复合冷喷涂是一个重要的方向,近年来得到了越来越多的关注。对激光复合冷喷涂技术研究进展进行回顾和总结,对激光预处理、激光同步复合和激光后处理3种复合方式进行重点阐释。针对每种复合方式,分别从复合原理、复合优势及复合效果3个方面进行总结,对比激光复合冷喷涂技术与单一技术在沉积层微观组织以及性能等方面的差异。通过对激光复合冷喷涂技术最新进展的全面总结和归纳,将为进一步推动激光复合冷喷涂技术的研究和应用提供指导和参考。

激光等离子复合热源喷涂工艺沉积机理研究

目的提高涂层的结合强度和改善微观组织结构。方法选取WC-10Co4Cr喷涂材料,分别通过激光等离子复合热源喷涂工艺以及等离子喷涂工艺制备涂层,对涂层组织与基本性能进行检测,对两种不同喷涂工艺的沉积机理作对比分析研究。研究复合热源喷涂涂层微观组织结构以及涂层与基体间结合方式较等离子喷涂涂层的变化。利用高速摄像仪对激光等离子复合热源喷涂以及等离子喷涂的工艺过程进行跟踪监测和分析,研究复合热源沉积过程中,基体表面微熔池的形成及粉末粒子在不同沉积工艺过程中熔融状态的对比,分析等离子喷涂涂层和复合热源喷涂涂层的沉积机理。结果等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层以机械结合方式为主,涂层结合强度为39.5 MPa,孔隙率为1.7%,而激光等离子复合热源喷涂WC-10Co4Cr涂层实现了冶金结合,其结合强度提升到91 MPa,孔隙率降低到0.86%。结论激光等离子复合热源喷涂工艺可以有效提升涂层的结合力,改善涂层组织致密性,更有利于涂层的耐磨耐腐蚀性能。

激光熔覆纳米Al_2O_3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,激光重熔区亚稳相γ Al2O3转变成稳定相α Al2O3,熔覆层由粗颗粒α Al2O3和TiO2以及纳米α Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除;纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层。

等离子喷涂-激光重熔陶瓷涂层存在问题及改进措施

等离子喷涂是目前国内、外最常用的金属表面陶瓷涂层技术,但涂层的组织呈粗大的片层状、孔隙度较高、裂纹较多,且涂层与基材间为机械结合.等离子喷涂层的激光重熔为这一技术难题的解决提供了一条新的途径,使陶瓷材料的优异性能充分发挥出来.为此,综述了国内、外激光表面重熔等离子喷涂陶瓷涂层的研究现状,总结了等离子喷涂陶瓷涂层激光重熔后的组织特征与性能特点,分析了激光重熔过程中存在裂纹和剥落等问题的原因,提出了这些问题的解决途径,并展望了该项技术的应用前景.

激光重熔改性等离子喷涂陶瓷涂层的组织及其耐腐蚀性能

以纳米Al2O3粉末为填料,采用激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层技术,在45号钢表面制备了纳米改性Al2O3+13%(质量分数)TiO2/nano Al2O3复合陶瓷涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜研究了纳米Al2O3改性后的陶瓷涂层的组织及涂层的耐腐蚀性能。结果表明,在激光的作用下,原等离子喷涂层Al2O3+13%TiO2的片层状组织得以消除;激光重熔区亚稳相γ Al2O3转变为稳定相α Al2O3,重熔层由α Al2O3和TiO2组成。与等离子喷涂Al2O3及Al2O3+13%TiO2陶瓷涂层相比,纳米Al2O3改性后的Al2O3+13%TiO2/nano Al2O3陶瓷涂层致密化程度明显提高,耐腐蚀性能也得到了明显的改善。

TC4钛合金表面等离子喷涂Al_2O_3-13wt％TiO_2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al_2O_3-13wt%TiO_2涂层,并利用CO_2激光器对涂层进行了激光重熔,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、微区成分分析(EDAX)及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明,等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合,但涂层中存在孔隙,激光重熔后,重熔层与基体形成了良好的冶金结合,其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径,结果表明,等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外,选择合理的激光工艺参数,涂层的硬度得到了较大提高。

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层研究

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织及抗氧化性能的影响。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成。结果表明:经过激光重熔处理后,涂层片层状组织得以消失,致密性提高,消除了喷涂层的大部分孔洞、夹杂等缺陷,同时使Al元素在涂层表面的重新分布,形成了Al的富集区;等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能。

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构.激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层.