Al/Ni-YPSZ复合涂层力学性能与分形维数的关系

对 Al/Ni- YPSZ功能梯度材料的力学性能与微观组织的关系进行了研究 ,发现抗弯强度、断裂韧性均与分形维数也呈二项式关系。这样可通过对材料的断口进行定量金相观察 ,从而计算出分形维数来初步判定材料的性能。

FeCoNiCrCu高熵合金涂层对复合铸造Al/Mg双金属组织和性能的影响

目的研究不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层对Al/Mg双金属组织和力学性能的影响。方法通过超音速火焰喷涂工艺在A356嵌体表面喷涂不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层,采用消失模复合铸造工艺制备Al/Mg双金属,利用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射仪、维氏硬度测试仪和万能试验机对Al/Mg双金属界面微观组织和力学性能进行测试和分析。结果未喷涂高熵合金涂层的Al/Mg双金属界面由共晶层和金属间化合物层组成,断裂位置主要位于金属间化合物层,裂纹从Al_(3)Mg_(2)扩展至共晶层结束,具有典型的脆性断裂特征,剪切强度仅为30.37MPa。当高熵合金涂层厚度为5μm时,Al/Mg双金属形成了Al_(3)Mg_(2)+Mg_(2)Si/AlxFeCoNiCrCu+FeCoNiCrCu+Al-Mg-Co-Ni混合相/δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的复杂界面,断裂发生在高熵合金层与δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的交界处,断裂面产生了一定程度的塑性变形,剪切强度为48.46MPa,相对于无涂层的Al/Mg双金属提高了59.56%。当高熵合金涂层厚度为20μm时,铝侧生成了AlxFeCoNiCrCu高熵合金,镁侧则只生成了少量Mg-Ni-Cu混合相,断裂发生在高熵合金涂层与镁基体交界处,剪切强度为39.69 MPa。结论高熵合金涂层可以有效阻碍Al、Mg元素之间的扩散,从而显著抑制或完全阻止Al-Mg脆性金属间化合物的产生,大幅度降低界面层厚度。金属间化合物的减少和混合相对裂纹扩展的阻碍作用显著提高了Al/Mg双金属界面的剪切强度。

等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能

采用喷雾干燥法对溶胶-凝胶法合成的系列A l2O3/TiO2纳米复合粉体进行造粒,使用等离子喷涂技术制备系列A l2O3/TiO2纳米复合涂层.对涂层结构和形貌分析表明所制备的A l2O3/TiO2纳米复合涂层形成了具有熔融区和半熔融区的双区形态的纳米复合结构.使用UMT-2MT试验机研究了复合涂层的摩擦磨损性能,结果表明复合涂层的磨损率随TiO2含量的增加表现出先降低而后增大的趋势,TiO2质量百分数为10%的纳米复合涂层的磨损率最低;而涂层的摩擦系数随TiO2含量的增加变化不大.复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落.

铝热剂法原位合成农机刀具Al_2O_3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的高温摩擦磨损特性

采用滑动磨损试验方法研究在室温至650℃温度下高速电弧喷涂Fe-Al/WC金属间化合物复合涂层与Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损特性,并探讨复合涂层的高温摩擦磨损机理。结果表明,随着试验温度的升高,Fe-Al/WC复合涂层的摩擦系数降低,而磨损率仍保持在较低的水平。高温下复合涂层滑动摩擦系数降低的主要原因是由于磨损面发生摩擦氧化反应而形成的起到固体润滑的作用氧化物保护层。剥层磨损是Fe-Al/WC复合涂层高温磨损的主要机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度,能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使复合涂层表现出优异的高温耐磨性。650℃时Fe-Al/WC复合涂层的磨损率有所提高,这可能与高温下涂层表面WC颗粒的氧化和脱碳分解有关。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的组织与性能

采用Fe Al/Cr3C2 粉芯丝材和高速电弧喷涂技术 (HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层 ,并研究了涂层的显微组织与性能。结果表明 ,高速电弧喷涂Fe Al/Cr3C2 涂层中生成了多种物相 ,主要是Fe3Al和FeAl相 ,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO·Al2 O3和Cr2 O3氧化物相等。涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度 ,密度和孔隙率较低。

高速电弧喷涂FeCrAl/WC复合涂层研究

将自行研制的FeCrAl/WC粉芯丝材利用高速电弧喷涂技术成功地制备出FeCrAl/WC复合涂层 .用EDS ,XRD和成分分析系统得到FeCrAl/WC涂层的组成为FeCr的质量分数约为 84% ;WC ,W2 C及少量的 (FeCr) 2 O3的Al2 O3 的质量分数约为 16 % .涂层的工艺性能和力学性能表明FeCrAl/WC复合涂层具有高结合强度、高致密度和较多氧化物的特点 .涂层的高温冲蚀性能结果表明 ,在 6 5 0℃高温环境下 ,FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能高于 2 0号钢 ,并表现出良好的全攻角冲蚀磨损抗力 ,能够解决燃煤锅炉管道的高温燃气 -飞灰高温冲蚀磨损问题 .

TiAl合金表面激光重熔Al_2O_3-13wt%TiO_2复合陶瓷涂层组织结构

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了减少重熔层裂纹等缺陷,采用较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,经过激光重熔处理后,陶瓷涂层颗粒细化,片层状组织得以消失,致密性提高,获得了基本没有裂纹等缺陷的重熔层;激光重熔亚稳相-γA l2O3转变为稳定相-αA l2O3;由于陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现重熔,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小的等轴晶重熔区、烧结区以及片层状残余等离子喷涂区。

热处理对Fe-Al/WC复合涂层的组织及磨损性能的影响

研究了 30 0 ,4 5 0 ,5 5 0 ,6 5 0 ,80 0℃热处理对高速电弧喷涂 Fe- Al/ WC金属间化合物复合涂层的组织和滑动磨损性能的影响。结果表明 ,热处理后复合涂层中将析出 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C弥散相。 4 5 0～ 6 5 0℃热处理后 ,部分 Fe3Al转变成 Fe Al造成的点阵畸变以及 Fe2 W2 C和 Fe6 W6 C的弥散强化作用 ,使复合涂层的显微硬度明显提高。通过热处理提高 Fe- Al/ WC复合涂层的显微硬度 。

Al_2O_3-TiB_2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层。测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能。结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率<3%。涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa。经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象。Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用。

纯铜表面反应热喷涂法制备Al2O3基复合陶瓷涂层

采用热喷涂技术,以Al-CuO为主反应体系,在纯铜表面制备Al2O3基复合陶瓷涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了复合陶瓷涂层的组成及组织形貌。结果表明,在涂层间及涂层内部有NiCu及AlxCuy化合物生成,其有助于增强涂层的结合性能,实现了复合陶瓷涂层与过渡层为机械、微区冶金和化学结合并存的结合方式。当喷距为150mm时,陶瓷涂层表面粒子融化率较高,粒子成扁平片状,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好液相环境的作用。

工艺参数对高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织结构的影响

用高速电弧喷涂制备Al/1Cr13复合涂层,采用3因素3水平正交试验法系统研究了电弧电流、电弧电压和喷涂距离对复合涂层的组织结构、孔隙率和氧含量的影响规律。采用扫描电镜对复合涂层的显微组织和孔隙率进行表征,采用氧氮含量分析仪测得涂层的氧含量。结果表明,在第9组喷涂参数即电弧电流为240A,电压为32V,喷涂距离为150mm的条件下制备的高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织较致密,Al和1Cr13涂层的孔隙率最低分别为1.6%和2.2%。Al涂层氧含量显著低于1Cr13涂层,最低约为2%。

纳米Al_2O_3弥散强化复合涂层的制备及耐磨性研究

将纳米Al2 O3与Ni基自熔性合金F10 2的复合粉末用氧乙炔焰热喷焊工艺制备复合涂层 ,研究了纳米Al2 O3的加入量对组织和耐磨性的影响。结果表明 ,当纳米Al2 O3质量分数为 0 .2 5 %时 ,涂层的耐磨性最好 ,与 2 5 %WC复合涂层的耐磨性相当。

激光铝热还原法制备Al_2O_3/Ti-Al基复合涂层

利用Al和TiO2之间的放热化学反应,采用激光原位合成技术在TC4钛合金基体材料表面制备了Al2O3/Ti-Al金属间化合物基复合涂层。对比分析了激光功率、激光束扫描速度和光斑尺寸变化对激光能量密度变化量的影响程度,借助X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计分别考察了激光束扫描速度对复合涂层表面宏观形貌、截面显微组织结构和显微硬度的影响。结果显示,扫描速度的变化对激光能量密度变化量的影响程度最大,光斑尺寸次之,激光功率的变化影响最弱。随着激光束扫描速度的增大,复合涂层表面渐趋粗糙,"鱼鳞纹"状形貌特征趋于明显,复合涂层与基材结合区厚度减小。激光原位复合涂层主要由k-Al2O3和α-Al2O3增强相与α-Ti和α2-Ti3Al基体相组成。随着激光束扫描速度增大,复合涂层内k-Al2O3部分转变为α-Al2O3,Al2O3增强相有由枝晶状向纤维状转变的趋势;复合涂层截面显微硬度自基体至涂层表面过度平缓,且涂层区显微硬度分布均匀,明显高于基材平均显微硬度。

SiC颗粒增强铝基复合材料基材上制备(Ti,Al)N涂层的研究

利用电弧离子镀技术在SiCp/2024Al基体上制备(Ti,Al)N涂层.研究了偏压对涂层的相组成、晶格常数和成分的影响及不同过渡层对涂层与基体结合性能的影响.结果表明,在较小偏压下, (Ti,Al)N涂层呈(111)择优取向;偏压在-150 V时,涂层无择优取向;但随偏压继续升高,出现(200)和(220)择优取向.在添加Ti过渡层时,涂层与基体形成致密均匀的良好结合.同时通过设计梯度涂层,获得了厚度达105μm的无裂纹(Ti,Al)N涂层.

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。

Al/Fe金属复合涂层冷喷沉积行为及结构特征

为研究Al/Fe复合粉末在冷喷涂沉积过程中的粒子碰撞变形行为、结合机理及涂层组织结构特征,以机械混合Fe、Al粉末为喷涂原料(w(Al)∶w(Fe)=85∶15),使用冷喷涂沉积Al/Fe金属复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等分析Al/Fe复合涂层的显微组织、相结构、硬度及Fe、Al粒子的变形形貌。结果表明:Al粒子在沉积过程中由于发生强烈塑形变形明显扁平化,并通过机械咬合形成致密的基体相,而硬度较高的Fe粒子则变形较少,基本保持初始形貌并弥散分布在Al基体之中;Al粒子内部靠近碰撞界面处的晶粒由于强烈变形被明显拉长,而远离碰撞界面的晶粒则保持近似球形;冷喷Al/Fe金属复合涂层的相结构与初始喷涂粉末完全相同,涂层组织致密,孔隙率约为1.2%,涂层的硬度显著高于初始粉末。

Al+Al_2O_3复合阻氢涂层的研究

采用离子束辅助沉积技术在奥氏体不锈钢基体材料表面制备纯铝涂层 ,尔后在 4 0 0℃大气环境中氧化得到Al+Al2 O3复合涂层。试验结果表明 ,该复合涂层具有优良的阻氢性能 ,在 2 0 0℃ ,2 4MPa热充氢 168h时其阻氢效率仍在 70 %以上。

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。

不同温度下γ-NiCrAlTi/TiC/CaF_2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以Ti C为增强相、γ-Ni Cr Al Ti固溶体为增韧相、Ca F2为自润滑相的γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能,并且讨论了其与对磨球的磨损机理。结果表明:从室温到600℃,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2自润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低,该复合涂层具有较好的自润滑耐磨性能;对偶件Si3N4陶瓷球的磨损也有一定程度的降低。600℃时,Ti6Al4V基体的磨损机理为氧化塑性变形,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2磨损机理为润滑转移层的形成。