等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3涂层的制备及摩擦性能研究

目的：制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2 O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2 O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm；等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为NiCrAl合金相和Al2 O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。

铝基体喷涂Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在 ZL104铝合金基体上喷涂了 Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY 系梯度涂层和 Al_2O_3-TiO_2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明:Al_2O_3-45%TiO_2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。

TiAl合金等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)涂层性能的研究

利用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂结合紧密的过渡CoNiCrAlY涂层和 (ZrO2 +Y2 O3)的陶瓷热障涂层 ,并进行高温氧化试验。用XRD、SEM检测了试样的显微组织、结构及形貌 ,结果表明 ,经等离子喷涂处理后TiAl合金表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密 ;过渡层的硬度有所增大 ,表面陶瓷层的硬度显著增高 ,耐磨性能提高 ;进行 85 0℃和 10 0 0℃高温静态氧化试验 ,TiAl合金表面高温抗氧化能力也显著提高。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3/Y_2O_3涂层及其对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响

以异丙醇铝((C3H7O)3Al)和硝酸钇(Y(NO)3·6H2O)为原料,用溶胶-凝胶法在γ-Ti Al基合金表面制备Al2O3/Y2O3涂层.研究涂层试样和空白试样900℃时在空气中的长期氧化行为.结果表明:Al2O3/Y2O3涂层降低了该合金的氧化速率,提高了合金的抗氧化能力.对涂层的作用机制进行了探讨.

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3-5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。

射频磁控溅射制备HA(+ZrO_2+Y_2O_3)／Ti6Al4V复合生物活性涂层

采用射频磁控溅射法制备了HA(+ZrO2+Y2O3)／Ti6A14V生物复合涂层．借助于XRD、SEM、FTIR和AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究,并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性．实验结果表明:磁控溅射的复合涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其转化为晶态;复合涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,其孔隙直径约为0．5-2．0μm,孔隙面积占涂层表面积的30％-40％;HA(+ZrO2+Y2O3)／Ti6Al4V复合涂层的界面结合强度随(ZrO2+Y2O3)复合颗粒含量的增大和溅射功率的提高而增强,最高可达59．6MPa．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层新生物质-含有CO32-的类骨磷灰石,其晶粒非常小,它与自然骨中无机相的结构成分相似,表明复合涂层具有良好的生物活性．

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

Y_2O_3质点对β—NiAl涂层抗氧化性能的影响

本文用复合电沉积及粉末包装扩散渗铝技术获得了含Y_2O_3、质点的β-NiAl型新涂层,并研究了Y_2O_3、质点及其含量对涂层1100℃的氧化性能的影响。实验证明,Y_2O_3质点的加入有效地降低了涂层的氧化速率,提高了氧化膜的抗剥落能力。实验范围内的Y_2O_3含量对涂层氧化速率的影响并不明显,但通过改变涂层/氧化膜界面处氧化膜的形态可以对氧化膜的粘附性产生影响。向涂层内突出生长的针状氧化膜具有更显著的钉扎作用。复合电沉积层中弥散分布的Y_2O_3质点在渗铝过程中部分产生聚集,在制备出的复合铝化物涂层的基体/涂层界面附近形成了明显的Y_2O_3聚集层,在氧化过程中有效地抑制了涂层的退化。

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY+(ZrO2+Y2O3)陶瓷热障涂层,并进行高温隔热性能试验,用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌,结果表明,陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密;表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高;进行850℃高温隔热性能试验,1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高,达75℃。

NiCoCrAlY/Al2O3-13%TiO2复合涂层的耐锌铝腐蚀性

为了解决热镀锌铝工艺中沉没辊受到熔融锌铝液腐蚀的问题,采用超音速火焰喷涂技术在316L基体上制备了NiCoCrAlY粘结层,并利用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al 2O 3-13%TiO 2复合涂层.结果表明,复合涂层界面处的热膨胀系数突变减缓,使得界面处的应力集中减少,从而对裂纹扩展起到延缓和抑制作用,因而复合涂层的抗裂性能增强.复合涂层在锌铝液中的使用寿命可以达到9 d,高于传统Al 2O 3-13%TiO 2涂层.复合涂层的结合强度也高于传统Al 2O 3-13%TiO 2涂层,但复合涂层的最终失效形式依然是由两种材料的热胀系数不匹配所导致的涂层开裂.

HA(+ZrO_2+Y_2O_3)/Ti_6Al_4V复合涂层的微结构与生物活性

采用射频磁控溅射法成功制备了HA(+ZrO2+Y2O3)/Ti6Al4V生物复合涂层。借助于XRD、SEM、FTIR及AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究,并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性。实验结果表明:磁控溅射的复合涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其完全转化为晶态;复合涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,其孔隙直径约为0.5μm^2μm;涂层的生长模式为层状加岛状生长;复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层新生物质——含有CO32-的类骨磷灰石,其晶粒非常小,它与自然骨中无机相的结构成份相似,因此复合涂层具有良好生物相容性和生物活性。

等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)涂层在TiAl合金表面的应用

用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂CoNiCrAlY涂层和(ZrO2+Y2O3)陶瓷障涂层,对处理后的TiAl合金进行高温氧化试验,结果表明,其高温抗氧化能力提高,并用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结果及形貌。

Al_2O_3/YSZ-Al_2O_3涂层的抗高温氧化性能与基于复合电阻类比模型的分析

采用复合溶胶-凝胶改性技术制备空间网络Al2O3/YSZ-Al2O3复合涂层,该涂层由具有空间网络结构的Al2O3包覆颗粒状YSZ和Al2O3组成。为了深入分析涂层的抗高温氧化性能,本文提出一种基于计算复合材料电阻值的类比模型,计算在本研究中所定义的材料扩散阻值,以实现对该涂层中氧扩散行为的定量分析。结果显示,采用基于涂层简化模型的该分析方法能够合理解释复合涂层在高温循环氧化过程所观测到的实验现象。

超音速火焰喷涂CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层的组织与性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备了CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等研究了涂层的微观组织形貌、物相组成以及显微硬度。结果表明:涂层组织致密且分布均匀,孔隙率为0.44%;涂层主要由浅灰色钴基固溶体、深灰色铬基固溶体、白色球状富钽固溶体以及黑色Al_2O_3组成,其中Al_2O_3来自于喂料的原始组成和CoCrAlYTa合金中铝的氧化;涂层硬度为580630HV0.3,大约是Q235钢基体硬度(200HV0.3)的3倍,涂层具有良好的力学性能。

机械合金化制备Al-Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。

NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3涂层在1100℃不同时间的氧化行为

采用电子束、原子束、离子束技术在基体上沉积NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3热障复合涂层,对其进行了1100℃不同时间的等温氧化试验,用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层进行观察和分析。结果表明:涂层的氧化行为基本遵循抛物线规律;随着氧化时间的增加,表面陶瓷层厚度逐渐减少;表面发生铬氧化物的富集,同时由于表面钇的偏聚对表面铬氧化物起钉扎作用,从而使含钇的铬氧化物在涂层的抗氧化中起了主要贡献;镍、钴等脆性氧化物发生剥落的同时,导致了铝氧化物的耗损;300 h氧化后陶瓷层与合金层仍具有良好的结合。

光激发荧光谱术分析Co-Cr-Al(Y)纳米涂层的氧化 Ⅰ.Al_2O_3相的表征与相转变

磁控溅射Co—Cr—Al(Y)纳米涂层在1000,1100和1200℃氧化一定时间后,用光激发荧光谱技术表征热生长的Al2O3相.发现氧化层局部区域存在由非稳态相向稳态相的转变,即: γ→θ→α;其转变过程随温度升高显著加快,并在1200℃下变得不明显.在相同温度下,Y明显减缓Al2O3相转变过程.

直接激光沉积Al2O3增强NiCrAlY涂层的微观组织及力学性能

目的改善NiCrAlY涂层微观组织并提高其力学性能。方法采用直接激光沉积方法制备100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al2O3和NiCrAlY+20%Al2O3三种样件,分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA),对不同成分样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素组成检测,使用维式显微硬度测试计和万能摩擦磨损试验机,分别检测各个涂层的显微硬度和摩擦系数。结果在NiCrAlY中添加Al2O3后,Al2O3以不规则形状或球形分布在晶内或者晶界处,其尺寸小于2μm。三种复合涂层样件均由γ-Ni和β-NiAl相组成,添加Al2O3陶瓷颗粒后,涂层一次枝晶臂间距均减小,且Ni-Y相显著减少,Y2O3陶瓷颗粒弥散分布在基体的晶内与晶界处。NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al2O3和NiCrAlY+20%Al2O3涂层的平均硬度分别为(440.69±30)HV0.2、(482.18±30)HV0.2和(453.09±20)HV0.2,100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al2O3和NiCrAlY+20%Al2O3涂层的摩擦系数分别为0.77、0.55和0.52。结论加入Al2O3后,基体晶粒有一定程度的细化。在晶粒细化作用以及陶瓷颗粒弥散作用下,涂层的显微硬度有所提高,其中NiCrAlY+10%Al2O3的硬度最高,相比NiCrAlY基体提高了约9.5%。此外,发现添加Al2O3后,NiCrAlY+10%Al2O3和NiCrAlY+20%Al2O3样件的摩擦系数比NiCrAlY样件下降均超过25%,其中NiCrAlY+10%Al2O3样件的磨损量最小,相对于NiCrAlY涂层下降了近13.5%,耐磨性明显改善。

光激发荧光谱术分析Co-Cr-Al(Y)纳米涂层的氧化 Ⅱ.Al_2O_3膜应力测量与分析

用光激发荧光谱术分析测量磁控溅射Co—Cr-Al(Y)纳米涂层经1000,1100和1200℃氧化后Al2O3膜中的残余应力,获得如下结果: (1)残余应力随氧化温度升高而增大; (2)暂态氧化出现的区域应力值明显低于无暂态氧化的区域; (3)两种涂层1000℃下形成的氧化膜中的残余应力相差不大,但在1100和1200℃下,含Y涂层形成的氧化膜中的残余应力比不含Y中的高.对实验结果进行了分析.

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的摩擦性能

为了研究NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层的摩擦磨损性能,采用化工冶金包覆、离心喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合粉体,并采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层,采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的结构和性能进行了研究。结果表明,NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层的主晶相为NiCoCrAlY、B4C和Al_2O_3相。随温度升高,涂层摩擦系数逐渐增大,涂层磨损率先增大后降低。低温下,涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和脆性断裂;高温下为磨粒磨损、氧化和金属氧化物的转移。