超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展

超音速火焰喷涂作为热喷涂领域的新技术具有粒子飞行速度高 ,涂层质量好等优点 ,重点从以下三个方面对国内外超音速火焰喷涂理论和技术进行了综述 :超音速火焰喷涂过程粒子束的加热与加速行为、超音速火焰喷枪设计与焰流的数值模拟以及超音速火焰喷涂技术的应用等 ,从而为超音速火焰喷涂技术在我国的开发应用提供参考与依据。

超音速火焰喷涂技术的现状及展望

超音速火焰喷涂(HVOF)技术是一种可在表面高效率地形成涂层的工艺方法，该法具有火焰速度高，温度比等离子喷涂低，涂层结合强度高、致密性好、耐磨等优点。主要介绍了超音速火焰喷涂的原理、发展历程及研究现状，并展望了其未来发展趋势。

超音速火焰喷涂(HVOF/HVAF)Ni60合金涂层组织与磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂HVAF/HVOF两种工艺分别在Q235钢基体上制备了Ni60涂层,研究了涂层的显微组织和磨损性能。结果表明,两种工艺制备的涂层均具有典型的层状结构,涂层与基体以机械方式较好的结合。HVOF工艺制备的Ni60涂层的含氧量是HVAF工艺涂层含氧量的3倍多,说明HVOF工艺氧化性比HVAF工艺大得多。HVAF工艺涂层的显微硬度和耐磨性明显低于HVOF工艺涂层,这与HVOF工艺涂层中弥散分布硬质相和HVAF工艺涂层中存在微裂纹有直接影响。

HVO/AF超音速火焰喷涂技术在工业中的应用

HVO/AF的焰流速度和温度在大范围内连续可调,具备HVOF、HVAF和冷喷涂的功能,可满足多种材料的喷涂要求,在工业中有广阔的应用前景。HVO/AF制备的碳化物陶瓷涂层结合强度高,结构致密,耐磨性能好,在冶金、电力、液压气动、阀门和拉拔丝等行业获得应用,并取得很好的经济效益。用HVO/AF制备的无氧化物铜涂层结构致密、结合力高,在导电导热领域有潜在的应用价值。

超音速火焰喷涂(HVAF)Ni-WC合金涂层组织与显微硬度分析

0前言 20世纪90年代研制成功的超音速火焰喷涂（HVOF）技术是热喷涂领域一次革命性的进步，与等离子喷涂技术相比，HVOF可以大幅度提高热喷涂涂层的结合强度，并且同时减小甚至消除了涂层中的氧化物含量.

超音速火焰喷涂(HVAF) WC-Co合金涂层微观组织与耐磨性分析

采用超音速火焰喷涂(HVAF)工艺在Q235基体上制备了WC-Co涂层,并研究了涂层的显微组织和磨损性能。结果表明:WC-Co涂层与基体结合良好,涂层致密,孔隙率较低,微观形貌呈层状结构。EDS能谱表明涂层发生了较低氧化。涂层的显微硬度高达1244HV0.1。涂层开始时失重磨损率较高,而且随着法向载荷的增大而增加,随着时间增加磨损率不断降低,体现了WC-Co涂层优异的耐磨性能。

HVAF一超音速火焰喷涂的最新发展

空气超音速火焰喷涂又称为ＨＶＡＦ（Ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｉｒ－Ｆｕｅｌ的简称），是八十末九十年代初美国的Ｂｒｏｗｉｎｇ先生开发的新型超音速火焰喷涂工艺，它是利用压缩空气代替氧气，溶液２燃料代替气体燃料，在燃烧室内或在特殊的喷嘴中燃烧膨胀产生的高温燃烧焰流，并使其沿喷嘴喷出，获得超音速火焰射流。由于ＨＶＡＦ自身特点和良好的涂层性能使其成为超音速火焰喷涂新的发展趋势。

表面工程应用实例 [例57]超音速火焰喷涂替代镀铬技术及应用

燃油接收探管用于某型飞机空中加油,在实施超音速火焰喷涂耐磨层修复前,原设计外筒导轨镀铬面损伤故障率高达65%。机上总装后的多发故障是受油头摆动量大,其根本原因是导轨原镀铬层与基体材料变形不一致,在导轨与导槽之间相互移动和扭曲力的作用下,导轨和导槽单面接触,导致受力严重的局部铬层龟裂剥落,使导轨与导槽间隙变大。

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的高速磨削机理试验研究

针对超音速火焰喷涂WC-17Co高硬涂层的加工难题,对WC-17Co涂层进行了高速/超高速磨削试验。通过考察不同金刚石砂轮和磨削工艺参数对磨削力、磨削温度和表面残余应力、表面/亚表面微观形貌和表面粗糙度的影响,讨论了最大未变形切屑厚度与比磨削能的内在关系,分析了磨削温度对表面残余应力的作用规律,探讨了法向磨削力对涂层亚表面损伤的作用规律。结果表明:WC-17Co涂层磨削去除是脆性和延性去除并存;提高砂轮线速度将使磨削力先快速减小后缓慢增大,磨削温度持续升高,涂层磨削从脆性去除转为延性去除的趋势也逐渐增强,表面残余应力由压应力逐渐转变为拉应力,而磨削高温引起涂层热塑性变形是表面残余应力状态转变的根本原因。涂层亚表面磨削损伤层平均深度随法向磨削力的增大而变大。提高砂轮线速度、降低工作台速度和减小磨削深度均能增大涂层磨削塑性去除的比例。

采用超音速火焰喷涂技术修复风机叶轮

我公司惠州龙门分公司水泥预粉磨系统采用辊压机＋V型选粉机的方式，系统所用的循环风机叶轮在叶片头部和焊缝部位受到严重的磨料磨损和冲蚀磨损。我们曾采用手工堆焊耐磨焊条、粘贴陶瓷片和氧乙炔火焰喷焊等常用的修复工艺修复风机叶轮叶片，虽有一定的效果，但并不理想。为提高设备运转效率，降低工人的劳动强度，我们又采用了超音速火焰喷涂技术，对风机叶轮叶片进行强化处理，效果很好，解决了叶轮磨损的问题。

Mo的添加对反应超音速火焰喷涂合成TiC-Ni金属陶瓷涂层组织和性能的影响

利用反应超音速火焰喷涂合成技术制备了3种不同M o含量的TiC-N i金属陶瓷涂层,并对涂层进行了组织和性能研究。结果表明,在涂层中添加适量的金属M o(5%),可以提高涂层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能,但M o含量太大时(10%),涂层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能又有所降低。分析认为,适量M o的添加可以改善液态金属N i对TiC的润湿性,提高涂层的致密性,从而提高涂层的硬度和耐冲蚀磨损性能;M o含量太大时,涂层中的环形相过分发达,又会使涂层硬度和耐冲蚀磨损性能降低。

在高强铝合金基体上采用超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂（High-Velocity-Air-Fuel，HVAF）技术在7075高强铝合金上制备了WCIOC04Cr涂层，用XRD和SEM分别对涂层的相组成和显微结构进行了分析，阐述了涂层的结合机理，并研究了拉伸对偶件的弹性模量对测试涂层结合强度的影响．结果表明，采用HVAF技术，可在高强铝合金基体上获得致密、结合强度较高的WCoCoCr涂层．

超音速火焰喷涂碳化物涂层预处理工艺研究

0引言 超音速火焰喷涂技术（HVOF）是利用经特殊设计的超音速喷嘴等特殊结构的喷枪，使用高压和高能燃料，使喷涂的粉末粒子高速喷射到工件表面，形成高结合强度涂层的一种技术。20世纪90年代以来，美国等西方发达国家，用超音速火焰喷涂技术制备WC—Co材料耐磨涂层，标志着世界热喷涂工艺上一项重要的技术诞生。由于HVOF喷涂火焰温度并不高，且对粉末的加热时间很短，可以防止粉末的过分氧化、烧损、蒸发和分解，制备的涂层具有很好的耐磨和抗氧化性能，所以备受航空航天界的青睐，并很快得到了应用，如飞机发动机的涡轮叶片、发动机密封件、飞机起落架等易磨耗件等等。

超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘工艺及力学性能研究

基于超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)技术,在7075高强铝合金表面制备出碳化钨(WC)颗粒来增强镍基合金的耐磨层,分别利用光学显微镜、扫描电镜对喷涂层及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)微观组织进行表征,技术制造分别使用显微硬度仪和万能试验机对喷涂层的显微硬度和抗剪强度进行测试,探求铝基复合制动盘超音速火焰喷涂工艺。结果表明,超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘的工艺参数为铝基合金表面WC颗粒含量为35%,氧油比约为3∶1,送粉量为80 g/min,喷涂距离为330 mm,入射速度为450 m/s,制动盘转速为7 r/min,氮气流量为10 L/min;铝基复合制动盘喷涂层微观组织为奥氏体基体上弥散分布着大量WC颗粒,致密度高达94%;喷涂层显微硬度约为1500HV,剪切强度约为147.3 MPa,满足制动盘力学性能要求。

超音速火焰喷涂耐磨性TiC-Ni金属陶瓷涂层

石油大学(华东)机电工程学院材料科学与工程系利用超音速火焰喷涂合成技术制备了3种不同Ni含量的TiC—Ni金属陶瓷涂层，并对涂层进行了组织和性能研究。结果表明，Ni在喷涂过程中起到了吸收反应热，减缓喷涂合成过程中粉末组分的氧化，并且在涂层中起到作粘结相金属的作用。原料中的Ni含量对涂层的组织和性能影响很大。Ni含量较低时涂层巾含有大量氧化物，涂层组织疏松。涂层的耐滑动磨损性能较差；随着Ni含量的升高，涂层的氧化物含量降低，耐滑动磨损性能增强；

基于HVAF喷涂工艺的铝合金WC涂层性能及试验研究

本研究针对典型的飞机结构材料7075铝合金海洋环境下的腐蚀问题,通过HVAF喷涂工艺制备了致密的WC涂层,并对其性能进行了研究。结果表明:制备的WC涂层孔隙率小于1%,硬度约为1600~1800HV,粗糙度Ra≤2.0μm,弯曲180°后表面无开裂和剥落,结合强度≥65MPa。泥沙冲淤试验证明:该涂层机械性能均优于通过传统HVOF制备的WC涂层。盐雾试验证明:当涂层厚度为25μm时,在盐雾环境675h无腐蚀现象出现,且涂层具有较强抗冲击能力。该结果对基于HVAF喷涂工艺制备的WC涂层推广及工程应用具有一定指导意义。

HVAF喷涂Inconel 625涂层在生物质发电环境的高温腐蚀行为

秸秆等生物质焚烧发电时产生的含氯气体和碱金属氯化物腐蚀使受热面金属管道的服役寿命比煤电机组显著降低。管材表面堆焊镍基耐腐蚀合金的技术尽管可显著提高管道服役寿命,但存在工作效率低、不适合现场施工、管道热变形等诸多问题。采用可现场施工的空气超音速火焰喷涂(HVAF)在TP347H耐热钢表面,制备了Inconel镍基耐高温腐蚀涂层,研究了TP347H耐热钢喷涂Inconel 625合金涂层前后的长期高温腐蚀特性(550℃,500 h),验证了HVAF Inconel 625合金涂层的高温含氯腐蚀防护作用。显微观察结果表明,优化工艺参数条件下HVAF涂层组织致密、孔隙率低至0.72%,与基材结合良好。腐蚀增重结果表明,采用HVAF制备Inconel 625合金涂层后,TP347H耐热钢的腐蚀增重降低7.6倍,耐腐蚀性能显著提升。冲蚀试验结果表明,HVAF Inconel 625合金涂层在最初阶段由于表层凸起颗粒的剥落而冲蚀性能极低,进入稳定阶段后耐冲蚀性能提高,与TP347H基材的耐冲蚀性能相当。

热喷涂技术现状与发展

介绍了爆炸喷涂、超音速火焰喷涂、超音速等离子弧喷涂、冷喷涂等喷涂技术的原理、特点等,并介绍了热喷涂的应用及发展趋势。