Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)绝缘防护复合涂层组织及电偶腐蚀性能

目的研究等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层和封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合涂层对TC4-H70异种金属电偶对的腐蚀防护效果。方法采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对涂层的物相组成、组织形貌、元素分布进行表征分析,使用电化学工作站和电偶腐蚀测量仪对涂层及对比试样的耐蚀性能进行分析研究。结果等离子喷涂的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层由α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)两相组成,以γ-Al_(2)O_(3)相为主。Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层中存在微孔与微裂纹等缺陷,腐蚀介质易渗入,因此Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层的耐蚀性较差。经过封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层,表层缺陷被充分填充,同时在陶瓷表层形成厚度为20~40μm的致密阻挡层,有效阻隔了NaCl腐蚀介质的渗入,涂层腐蚀电流密度相比于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层试样减小了4个数量级,基底与涂层间的界面电荷转移电阻值相较于H70基体和Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层提高了5个数量级,涂层耐蚀性和绝缘性显著提升。TC4-H70电偶对经15 d电偶腐蚀试验后,H70表面发生腐蚀,封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层可有效降低TC4-H70电偶对间的电偶腐蚀作用,经15 d电偶腐蚀试验后,试样未腐蚀,且涂层完整。结论封孔处理后的Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)涂层优异的电偶腐蚀防护效果主要得益于其高电阻和表层的高致密性,几乎阻隔了异种金属间的电子传输,使得异种金属间的电偶电池作用极其微弱,可有效延长异种金属海水管路的使用寿命,在电偶腐蚀防护领域具有巨大的应用前景。

Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)/铁基非晶合金复合涂层的室温摩擦磨损行为

利用等离子喷涂技术制备含质量分数15%Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)陶瓷相的Fe_(45)Cr_(16)Mo_(16)C_(18)B_(5)铁基非晶合金复合涂层并进行销盘式摩擦磨损试验,通过与铁基非晶合金涂层进行对比,研究了复合涂层在不同载荷(20,30,50 N)和销轴转速(300,500,800 r·min^(-1))下的摩擦磨损行为,分析了其磨损机制。结果表明:当销轴转速为300 r·min^(-1)时,不同载荷下复合涂层的磨损率较铁基非晶合金涂层降低近50%,复合涂层的磨损机制随着载荷的增大由磨粒磨损转变为疲劳磨损;当载荷为30 N时,复合涂层的磨痕深度与磨损率随销轴转速的增加先增大后减小,均在转速为500 r·min^(-1)达到最大,在销轴转速为500 r·min^(-1)和800 r·min^(-1)时复合涂层均表现为黏着磨损。

Sb-SnO_(2)掺杂量对Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合陶瓷涂层抗结垢性能的影响

以Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)(AT13)和纳米掺锑SnO_(2)(Sb-SnO_(2))粉体为原料,采用等离子喷涂工艺在4145H合金钢基体表面制备了掺杂不同质量分数(0~16%)Sb-SnO_(2)的AT13复合陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的表面性能、微观形貌、显微硬度、结合强度以及在地层采出水中的抗结垢性能,并与电镀铬层和未处理4145H合金钢进行对比。结果表明:与电镀铬层和未处理4145H合金钢相比,复合陶瓷涂层的水接触角较大,表面能较低,随着Sb-SnO_(2)掺杂量的增加,水接触角基本呈先增大后减小的趋势,表面能先减小后增大;复合陶瓷涂层具有大量的孔隙;随着Sb-SnO_(2)掺杂量的增加,硬度整体呈降低趋势,但均高于4145H合金钢和电镀铬层,单位面积结垢质量先减小后增大;掺杂质量分数10%Sb-SnO_(2)的复合陶瓷涂层具有最大的水接触角、最小的表面能、最小的单位面积结垢质量,平均结合强度为25.7 MPa。

涂布刮刀表面等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的特性

为了深入研究纳米Al_2O_3-13%TiO_2(AT13)涂层的组织、性能与喷涂工艺参数之间的关系,采用正交试验法对等离子喷涂工艺的电流、电压、送粉率和喷涂距离等参数进行了优化,在涂布刮刀表面制备了纳米AT13涂层。采用金相显微镜,SEM,EPMA和XRD等对纳米AT13涂层的组织、磨粒磨损性能和结合强度进行了分析。结果表明:纳米AT13涂层均匀致密,孔隙率低;涂层存在全熔和半熔双态结构特征,相结构明显,以稳定相α-Al_2O_3和Rutile-TiO_2为主,存在亚稳态γ-Al_2O_3相结构转变;涂层与基体以机械结合为主,结合强,耐磨性良好;涂层表面应力以残余压应力为主。

Al_2O_3/13TiO_2涂层材料去除方式的在线预测

运用BP神经网络对纳米结构Al_2O_3/13TiO_2(n～Al_2O_3/13TiO_2)涂层精密磨削材料去除方式进行在线预报。结果表明,利用BP网络的高度非线性映射表达能力,实现了样本特征值空间到模式空间的映射,采用弹性BP算法对不同磨削条件下的n～Al_2O_3/13TiO_2涂层精密磨削材料去除方式进行了预报,且识别正确率很高。

激光熔覆Ni-Al/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)金属陶瓷涂层的组织性能研究

为了进一步研究激光熔覆Ni-Al/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)金属陶瓷涂层的硬度及耐磨性,应用YLS-2000光纤激光器在45钢基体上分别制备Ni-Al涂层及Ni-Al/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线衍射等系统地研究涂层的组织形貌、物相组成及元素分布。采用HXD-1000TB维氏硬度仪测定涂层截面显微硬度分布,利用M-2000磨损试验机进行磨损试验。结果表明,Ni-Al/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)金属陶瓷涂层的宏观成形质量较好,无裂纹,其涂层的截面最高硬度约为Ni-Al涂层的2倍,约为基体的4倍;其磨损体积约是45钢基体的1/8,相较于Ni-Al涂层的磨损体积降低了30%。Ni-Al/Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)金属陶瓷涂层组织更加均匀致密,其硬度及耐磨性能相较于Ni-Al涂层及基体材料显著提升,该研究对于金属陶瓷材料的整体性能分析具有一定的参考意义。

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理。结果表明:纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成;根据组织结构的不同,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-A12O3以及全部θ-A12O3转变为亚稳态γ-A12O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于A12O3熔点、介于TiO2熔点到A12O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。

超音速喷涂复合WC基金属陶瓷涂层的性能

采用超音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术在活塞杆用316L不锈钢基体上制备了WC-12Co(WC)/NiCr双重涂层,并制备传统等离子喷涂Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)(AT13)涂层作为对照。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等设备对涂层的性能进行了研究和对比。结果表明,各涂层界面界限清晰,结合性良好,WC涂层的显微硬度为1363 HV0.3,是AT13涂层的1.8倍。在60 min往复摩擦磨损试验条件下,AT13涂层的体积磨损率为WC涂层的4.42倍,WC涂层磨损机制主要表现为磨粒磨损。在3.5%NaCl溶液中,WC涂层和AT13涂层的自腐蚀电位均低于316L不锈钢基体,避免了电偶效应对基体的优先腐蚀,并且AT13涂层的自腐蚀电流密度最大,其次是316L不锈钢基体,WC涂层的自腐蚀电流密度最小,仅为基体的0.57倍。