铝合金表面活性燃烧高速燃气喷涂WC涂层的耐中性盐雾腐蚀性能

利用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂技术在7075高强铝合金基体上制备了WC- 10Co4Cr和WC-14Co涂层,并利用SEM、EDS、XRD、电化学测试以及中性盐雾(NaCl)腐蚀试验等方法分析了涂层的物相、微观组织、耐腐蚀性能和腐蚀产物形貌。结果表明:所制备的WC涂层均未出现明显的脱碳现象,都很致密,孔隙率低于1%且与基体结合较好;WC涂层的腐蚀电位明显高于7075铝合金基体的,而涂层中加入铬元素后进一步提高了涂层的腐蚀电位;WC-10Co4Cr涂层在600 h中性盐雾试验中的耐腐蚀性能好于WC-14Co涂层的。

高速燃气喷涂枪用燃油雾化喷嘴结构参数优化

为开发出以航空煤油为燃料的新型高速燃气喷涂枪,需设计出高效的煤油雾化喷嘴.文中提出了一种双气流空气助力雾化喷嘴,并运用计算流体动力学(CFD)模拟技术计算了该喷嘴的气流场,分析了喷嘴主、辅气出口截面积比对雾化气流场分布的影响规律,发现主、辅气出口截面积比增大,气流的喷射锥角相应增大,最大速度减小.综合考虑喷射锥角和气流速度对雾化效果的影响,确定主、辅气出口截面积比在1.01~1.34范围内喷嘴雾化效果较好.利用高速摄像系统对优化喷嘴的喷雾形态进行了试验分析,发现拍摄到的喷雾形态和计算机模拟结果一致,具有良好的雾化效果.

高速火焰电弧复合喷涂枪制备3Cr13涂层的性能

高速火焰电弧(HVAF-ARC)复合喷涂枪是高速火焰喷涂枪和电弧喷涂枪的结合体,利用产生的高速燃气来雾化加速电弧喷涂过程中产生的熔融粒子,提高了喷涂粒子的飞行速度,降低了粒子的氧化,可高效制备优质的涂层。文中利用自主开发的新型高速火焰电弧复合喷涂枪和普通高速电弧喷涂枪,分别在钢基体上制备了3Cr13涂层,通过对涂层的性能检测发现,复合喷涂枪所制备涂层的氧元素含量和孔隙率都比普通高速电弧喷涂枪制备的涂层低,分别降低了33%和49%,硬度提高了12%,复合喷涂枪制备涂层的性能得到较大的提高。

AC-HVAF喷涂铁基非晶复合涂层结晶度的DSC法测定

利用活性燃烧高速燃气喷涂方法(AC-HVAF)制备出一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层.根据非晶合金相变的热力学原理可知部分晶化的非晶合金的晶化即为残留非晶相的转变,其相变热应正比于残留非晶相的相含量.采用不同的热处理工艺使喷涂的非晶涂层晶化,利用DSC分析法测定了热处理后涂层中的纳米晶体含量和部分晶化非晶合金涂层试样的相变热,计算了该涂层试样的结晶度.实验结果和理论预测基本相符.

超音速等离子与HVOF喷涂WC-Co涂层的冲蚀磨损性能研究

用超音速等离子喷涂(HEPJet)和两种进口高速氧燃气火焰喷涂(HVOF)设备(JP-5000和DJ-2700)制备WC-Co涂层,进行了孔隙率、显微硬度、结合强度及30°和90°攻角的冲蚀磨损对比实验,分析了涂层的SEM磨损形貌。结果表明,超音速等离子喷涂WC-Co涂层综合性能与JP-5000喷涂WC-Co涂层相当,优于DJ-2700;在30°冲蚀磨损条件下,WC-Co涂层的失效行为表现为疲劳剥落和微切削两种特征;在90°冲蚀磨损时,涂层的失效主要是垂直表面的磨粒冲击力导致涂层疲劳剥落。

高含沙水流用水轮机叶片表面热喷涂WC/Co涂层的性能

通过高速火焰喷涂技术(高速氧-燃气喷涂,HVOF)在水轮机叶片用06Cr13不锈钢表面喷涂WC/Co涂层。采用金相显微镜、硬度计、万能试验机分析了WC/Co涂层的孔隙率、显微硬度及其与基体的结合强度;并在高含沙水流环境中通过冲蚀、汽蚀试验测试WC/Co涂层的耐冲蚀性能和耐汽蚀性能。结果表明:WC/Co涂层的孔隙率、显微硬度及其与基体的结合强度分别为0.68%、1211HV、70MPa;WC/Co涂层具有优良的耐冲蚀性能,冲蚀后其磨损量仅为06Cr13不锈钢基体的0.18倍;WC/Co涂层具有良好的致密度、结合力及强韧性,因此涂层也具有优良的耐汽蚀性能。

步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率和显微硬度的影响

采用超音速火焰喷涂HVAF技术以WC-10Co-4Cr为原料,在7A04铝合金表面制备WC-10Co-4Cr耐磨陶瓷涂层。通过扫描电镜对涂层形貌及孔隙率进行了研究,利用显微硬度仪对涂层硬度进行测量。通过以上实验分析了不同步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率的影响。结果表明,通过HVAF技术加工的WC-10Co-4Cr涂层与7A04铝合金基材结合良好,且随步进距离的增加,涂层孔隙率随之增大,涂层硬度随之降低。

粉末特性对HVOF喷涂碳化物涂层性能的影响

借助扫描电镜、粒度分析仪等观察分析了碳化物粉末粒度分布、形貌等特性;研究了这些粉末特性对涂层性能的影响。结果表明:团聚烧结法生产的碳化物粉末,其粒度均匀、形状规则、表面粗糙多孔,可作为优选粉末材料。

访德热喷涂技术观感

为了加强国际间交流与合作,借鉴国外先进技术,促进我国热喷涂技术的发展与提高,全国热喷涂协作组成员单位一行16人,于2000年6月2～16日对德国SULZER METCO、GTV、RYBOK+HOSCHELEGMBH三家专业热喷涂公司进行了参观访问。通过这次访问,基本上了解了上述三家公司在低压等离子喷涂、大气等离子喷涂、电弧喷涂、高速火焰喷涂及喷涂材料的研究和开发水平以及主要应用领域,我们感到收获很大。此次访德将对我国热喷涂技术的发展具有很实际的参考价值和指导意义。

HVAF制备FeCrMoCB非晶合金涂层的组织与性能研究

为扩展非晶合金的应用范围,采用活性燃烧高速燃气喷涂技术制备Fe Cr Mo CB非晶涂层,通过X射线衍射仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜等技术对合金粉末以及获得的Fe基涂层的形貌和显微组织结构进行研究。结果表明:采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的Fe基合金涂层,该涂层具有比基体304不锈钢更为优异的耐腐蚀性;与基体材料相比,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性,涂层磨损以磨粒磨损和疲劳磨损相结合。该结果为非晶合金在涂层方面的应用提供了实验和理论支持。

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。

HVAF喷涂WC-12Co涂层的空蚀、磨损及磨蚀性能研究

采用两种生产工艺不同的WC-12Co粉末,通过活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术制备了两种耐磨涂层,在旋转圆盘磨蚀试验台上对其在清水空蚀、浑水泥沙磨损和浑水空蚀三种工况条件下的磨损性能及机理进行了系统的试验研究。结果表明在三种试验工况下,涂层的耐磨损性能要远远优于金属基体,空蚀和泥沙磨损之间存在相互强化的关系。对喷涂粉末、涂层的显微组织、涂层磨损形貌进行扫描电镜观察,研究表明喷涂粉末性能对涂层的结合强度、显微硬度、孔隙率及磨损性能有着重要的影响。

HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的磨蚀特性

在WC基陶瓷涂层材料中,用10%Co-4%Cr作复合黏结相的材料具有更加优良的耐磨损和抗腐蚀性能。本文研究了高速氧燃气喷涂(HVOF)喷涂WC-10Co -4Cr涂层在不同磨蚀条件下的磨蚀行为特性,所使用的涂层是分别由用煤油作燃料的JP—5000喷枪和以丙烯和氢气为燃料的DJ喷枪来制备的,并且选用了两种类型的粉末形态进行了试验研究:一种是粗糙的角状粉末,一种是细小、多孔的球状粉末。采用干式磨损和湿式泥浆磨蚀测试方法对涂层进行试验,两种测试均在室温下进行。干式的磨损试验是采用喷射方式测定的,而湿式泥浆磨蚀试验则是通过科氏磨蚀和喷射冲击磨蚀两种方式进行的。试验结果表明,对于相同形态的粉末,由科氏磨蚀试验测出的耐磨蚀能力有100%的波动范围,而由喷射冲击式磨蚀试验测出的耐磨蚀能力仅有20%的波动,这与其所使用的喷枪和喷涂参数有关。结果还证明,粉末形态的选择是影响涂层性能的重要因素之一,粉末形态可以300%多的影响科氏耐磨蚀性能,75%的影响干式磨损和湿式泥浆磨蚀性能。分析认为,这与工艺参数和涂层显微结构有关。

HVOF喷涂WC-12Co涂层的相结构与机械性能之间的关系

本文用Rietveld分析法测量了以多峰的WC-12Co为原始粉末材料,经三种HVOF(高速氧燃气喷涂)喷枪所制得的24种涂层的相成分。试验中同时考察了不同因素之间的关联性:一方面是热喷涂参数(颗粒温度与速度)与沉积涂层的机械性能(显微硬度与抗摩擦磨损能力)之间的关系;另一方面是涂层的相结构与其性能的关系。结果显示,喷涂温度对涂层性能具有本质内在的影响,而不管采用何种HVOF喷涂工艺方法,产生的低碳化合物主要是W_2C、W和非晶态/纳米晶相。尤其发现只要没有大量W存在的涂层中,WC的脱碳分解产生的非晶/纳米晶相和钨相的存在对增强涂层的机械性能是有利的。涂层中的相与非晶/纳米晶相之间存在线性关系,而与试验中采用的是何种HVOF喷涂工艺无关。试验还发现,仅仅在采用DJ喷枪的HVOF喷涂工艺时,金属W相才存在于纳米晶结构中。

双气流雾化喷嘴气流场的数值模拟

为分析辅助气流在双气流雾化喷嘴雾化燃油过程中所起的作用,以自行开发的一种用于高速燃气喷涂枪的双气流雾化喷嘴为例,运用计算流体动力学(Computatuinal Fluid Dynamics,CFD)模拟技术计算了该喷嘴气流场,分析了辅助气流对喷嘴气流场分布的影响规律。结果表明:辅助气流使气流喷射锥角和喷射锥空域都有所减小,气流场高速区扩大。这保证了喷嘴气流场结构的完整,增强了雾化效果,实现了雾化喷嘴在较大供气压力范围内的稳焰功能和优异的雾化性能。