超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能

为提高汽轮机低压末级叶片抗水蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在基体材料1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面分别制备了Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层;研究了这2种涂层的显微组织、结合强度、显微硬度分布和涂层开裂韧性,测试分析了基体和2种涂层的抗水蚀性能。结果表明:Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层都与基体材料结合紧密,平均结合强度分别为69.2 MPa和76.4 MPa;涂层组织致密,孔隙率分别为0.50%和0.07%;2种涂层的平均显微硬度较基体有显著提升,分别达到960.6 HV3 N和1 314.0 HV3N;WC-10Co-4Cr涂层的韧性更好,其开裂韧性平均值达到5.08 MPa·m^1/2,而Cr3C2-Ni Cr涂层仅4.11 MPa·m^1/2。总体而言,2种涂层与基体材料相比均具有较好的抗水蚀性能,尤其是WC-10Co-4Cr涂层抗水蚀性能更优。

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层性能及其在金属硬密封球阀上的应用

为了提高零件的抗磨和防腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂工艺在30CrMo钢基体上制备了Cr3C2-Ni Cr涂层;测试了该涂层的基本物理以及抗磨损和腐蚀性能等性能,并采用扫描电镜观察了涂层的显微组织和磨损腐蚀后的形貌。结果表明:Cr3C2-Ni Cr粉末在喷涂过程中生产了少量的Cr7C3脱碳相,所制备Cr3C2-Ni Cr涂层组织结构致密、硬度高、与基体的结合强度高。与30CrMo钢相比,Cr3C2-Ni Cr涂层表现出较优异的抗腐蚀磨粒磨损性能。将该涂层在阀门上进行应用,取得了很好的使用效果。

GH864表面爆炸喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织和高温摩擦性能研究

采用爆炸喷涂技术在GH864基体上制备了Cr3C2-Ni Cr/Ni Cr Al复合金属陶瓷涂层。运用HT-1000高温摩擦磨损实验机,以Si3N4陶瓷球为摩擦副对基体和涂层进行高温摩擦磨损实验。选用扫描电镜、能谱仪、X衍射等分析手段,研究了在GH864表面爆炸喷涂涂层的组织形貌、相组成及涂层和基体的高温摩擦行为。对800℃时涂层和基体摩擦性能进行研究。结果表明:该涂层组织致密呈叠层堆砌,其显微组织为Cr3C2硬质相及周围缝隙中充填的Ni Crγ相和少量的Cr3C2分解形成的Cr7C3相。涂层在高温下的磨损形式主要为磨粒磨损、疲劳磨损以及粘着磨损和氧化磨损,涂层中大量分布的具有热稳定性的Cr3C2硬质颗粒起主要的耐磨作用,复合涂层可提高GH864的高温耐磨性。

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层在NaOH溶液中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能

目的分析超音速火焰喷涂制备的Cr3C2-NiCr涂层在碱性环境中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能,揭示涂层腐蚀及冲蚀腐蚀磨损失效机制。方法利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层,采用光学显微镜、显微硬度仪、碱性环境腐蚀性能试验台、电化学分析仪、冲蚀腐蚀磨损试验机、电子天平、扫描电子显微镜,分别对组织结构、显微硬度、碱性环境下耐蚀性能、耐冲蚀腐蚀磨损性能、冲蚀腐蚀磨损损失质量及表面形貌进行测试。结果Cr3C2-NiCr涂层呈典型层状结构,内部随机分布着孔隙及氧化物,涂层孔隙率及显微硬度平均值分别为1.3%和817HV0.1。在pH=11的NaOH溶液中,涂层的电化学腐蚀电位为-0.38V,腐蚀反应生成的氧化物可有效阻止腐蚀继续进行,长期浸泡过程中,腐蚀介质通过裂纹或穿透性孔隙渗入涂层内部直至基体表面,并发生腐蚀反应,形成的腐蚀产物逐渐累积并排出至涂层表面,最终形成体积较大且呈团絮状的腐蚀产物。在碱性腐蚀环境下,腐蚀介质加剧冲蚀磨损中的材料消耗。相同条件下,涂层腐蚀冲蚀磨损损失质量明显小于基体材料,涂层的冲蚀腐蚀磨损失效机制主要有腐蚀产物脱落、硬质颗粒剥落、粘结相磨耗、缺陷处因疲劳裂纹整体脱落。结论在碱性环境中,Cr3C2-NiCr涂层具有较强的耐腐蚀性能,腐蚀介质能加快涂层冲蚀磨损进程,磨损后表面为非光滑表面,使涂层具有较优的抗冲蚀磨损性能,故Cr3C2-NiCr涂层可显著改善基体表面的综合使用性能。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对不同工艺条件下三种类型粉末制备的HVOFCr3 C2 2 5 %NiCr涂层进行了磨粒磨损实验。发现该涂层的磨损失重量与磨程基本呈现线性关系 ,磨损率远低于低碳钢。氧气流量、燃气流量适中的条件下制备的涂层磨损率较低。用团聚致密化工艺制备的粉末沉积的涂层耐磨粒磨损性能较好。涂层的磨损机制主要为先期的粘结相优先切削和随后的碳化物剥落 ,其中碳化物的剥落对磨损过程起制约作用。

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响

基于正交试验设计方法,系统研究了氧气流量、燃气流量和喷涂距离等喷涂工艺参数对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响.结果表明:氧气流量、燃气流量和喷涂距离对2种冲蚀角度下涂层冲蚀磨损率的影响规律有所不同,在燃气流量为39.2L/min、氧气流量为421L/min、喷涂距离为205mm条件下,冲蚀角为30°时涂层的冲蚀率较低;而燃气流量对冲蚀角为90°时的涂层冲蚀率的影响受喷涂距离的制约,当氧气流量为444L/min、燃气流量为32L/min、喷涂距离为176mm时,相应的冲蚀率较低.

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损特性

在腐蚀冲蚀磨损试验机上,用5%H2SO4和质量分数15%棕刚玉组成的腐蚀-冲蚀磨损介质,对不同燃气流量下HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损性能进行了试验研究,测定了涂层单位面积失重量随腐蚀冲蚀磨损时间和冲蚀角度的变化,用扫描电镜观察了涂层断面组织形貌,分析了涂层腐蚀冲蚀磨损机制.研究表明,涂层的腐蚀冲蚀磨损累积失重量随时间基本呈线性增加,适中燃气流量所沉积涂层的腐蚀冲蚀磨损率较低,且远低于低碳钢.涂层的腐蚀冲蚀磨损主要表现为早期腐蚀介质对粘结相的优先冲蚀腐蚀和随后碳化物颗粒剥落以及涂层沿层间的裂纹扩展、相互贯通和扁平粒子脱落.

等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的气孔率统计分析

研究了等离子喷涂Cr3C2 NiCr涂层的气孔率服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布的拟合优度。在统计分析的基础上 ,考察了喷枪移动速率和涂层厚度对涂层气孔率的影响。结果表明 ,在不同喷枪移动速率下喷涂不同厚度涂层 ,其气孔率均同时显著地服从正态分布、对数正态分布和韦伯分布 ,它们的变异系数在 0 .17～ 0 . 4 8,韦伯模数在 2 .0～ 6 . 2 ;根据不同分布估计出的平均值的置信区间基本相同。在相同的喷涂工艺参数条件下 ,厚度小于10 0 μm的涂层的气孔率较高 ;当涂层的厚度较厚时 ,涂层的气孔率为一常数。在 50 ,75和10 0m/min三种喷枪移动速率中 ,以 75m/min喷枪移动速率喷涂涂层的气孔率最低。

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr3C2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析。结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压。Cr3C2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500A,电压65V,喷涂距离100mm,送粉气流量7L/min。采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层。

喷涂工艺条件对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr粒子速度的影响

运用热辐射法测定了超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr粒子速度,研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对粒子速度的影响规律,结果表明,燃气流量、氧气流量对粒子速度具有显著影响,当燃气流量在37～46L/min范围内增加,氧气流量在368～447L/min范围内增加时,粒子速度上升显著。适中的氧气流量有利于获得较高的粒子速度。粒子速度随喷涂距离呈现先增加后减小的变化规律,粒子的加速过程主要在距枪口160mm的范围内进行。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr金属陶瓷粒子加热熔化行为的模拟

采用温度补偿法 ,对超音速火焰喷涂 (HVOF)Cr3 C2 -NiCr金属陶瓷过程中粉末粒子的加热、熔化过程进行了数值模拟。温度补偿法是一种用来求解伴随有相变的传热问题 ,相比其它方法 ,本方法可在计算量较小的前提下 ,获得与实际传热过程接近的结果 ,温度曲线波动较小 ,且能反映熔化界面的变化推移过程。

CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr及NiAl/Cr_3C_2-NiCr涂层的结合性能

在CuCrZr合金表面等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层、NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层.测试涂层与基体间的结合强度及涂层的热震性能,结合SEM,EDS和XRD等分析涂层物相变化,探讨涂层的结合机理.结果表明,涂层的结合强度均较高;Ni-Al发生放热反应,生成Al4Ni3,Al3Ni2,AlNi3,剩余的铝与铜反应生成Cu3Al2,CuAl2,CuAl,局部区域形成微冶金结合;二种涂层均以机械锚合为主,在参数适合且基体相同的情况下,涂层结合强度取决于涂层材料的力学性能;相同试验条件下,NiAl/Cr3C2-NiCr复合涂层的热震性能优于Cr3C2-NiCr涂层.

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损性能的研究

采用橡胶轮磨损试验机 ,对三种类型粉末制备的超音速火焰喷涂Cr3 C2 2 5%NiCr涂层的磨粒磨损性能进行了试验 ,研究了喷涂工艺条件和粉末制备工艺对涂层磨损失重量的影响。在运用扫描电镜对涂层磨损表面观察分析的基础上 ,探讨了该涂层的磨粒磨损失效机制。

H13钢表面喷涂Cr_3C_2-NiCr和Ni60A涂层的结合强度及耐磨性研究

在H13钢表面分别采用超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层和氧-乙炔火焰喷熔Ni60A涂层,观察了喷涂粉末和涂层的微观结构,测试了两种涂层在常温及600℃下与基体的结合强度和涂层在600℃下的摩擦磨损行为。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层和Ni60A涂层表面均匀平整,无裂纹等缺陷,Cr_3C_2-NiCr涂层与基体之间的结合方式是以机械结合为主的"微冶金"结合,而Ni60A涂层与基体之间的结合方式为冶金结合;Cr_3C_2-NiCr涂层的显微硬度值大于Ni60A涂层;随着温度的升高,涂层的结合强度均有所下降,但Ni60A涂层的下降幅度大于Cr_3C_2-NiCr涂层,在常温和600℃下Ni60A涂层与基体的结合强度都高于Cr_3C_2-NiCr涂层;在H13基体表面喷涂Cr_3C_2-NiCr和Ni60A涂层,均能提高其表面高温耐磨性,但Cr_3C_2-NiCr涂层的效果要好于Ni60A涂层。

基于正交回归实验设计方法的HVOF喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层磨粒磨损性能的研究

基于正交实验设计方法 ,系统试验研究了氧气流量、燃气流量和喷涂距离对超音速火焰喷涂 Cr3C2 Ni Cr涂层磨粒磨损性能的影响 ,获得了喷涂工艺条件与涂层磨粒磨损失重量的定量关系和最佳的喷涂工艺参数 ,并进行了实验验证。结果表明 :氧气流量、燃气流量和喷涂距离对涂层磨粒磨损性能具有交互影响。其中燃气流量和氧气流量的影响较为显著 。

水润滑下等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层/增韧SiC陶瓷摩擦副的摩擦学特性

采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了等离子喷涂 Cr3C2 - Ni Cr涂层 /增韧 Si C陶瓷摩擦副在蒸馏水润滑下的摩擦学特性 ,通过对磨损表面形貌和磨屑的电子探针和傅立叶转换红外光谱分析 ,探讨了其磨损机理 .结果表明 :在较低载荷下 ,Si C与水发生摩擦化学反应 ,在磨痕表面生成由 Si O2 和硅胶组成的表面膜 ,从而使得摩擦副呈现出优异的摩擦学特性 ;在较高载荷下 ,Si C陶瓷发生晶粒微观断裂 ,从而使得摩擦系数升高并出现较大波动 ,此时 Cr3C2 - Ni Cr涂层的磨损率显著增大 .

燃气流量对超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层组织与冲蚀性能的影响

在氧气流量和喷涂距离一定的条件下,揭示了燃气流量对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层显微结构及冲蚀性能的影响,并探讨了冲蚀角度对Cr3C2-NiCr涂层冲蚀性能的影响。结果表明:在相同冲蚀角度下,高燃气流量制备的涂层损耗率小;随着冲蚀角度的增加,涂层的损耗率逐渐增加;在90°时,损耗率达到最大。

等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr及其表面化学镀Ni涂层的摩擦学特性

考察了等离子喷涂Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层及其表面化学镀Ｎｉ镀层通过不同配副组成摩擦副的摩擦学特性，并应用ＳＥＭ、ＸＲＤ和ＸＰＳ对磨痕进行了分析．结果发现：等离子喷涂Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层及其表面化学镀Ｎｉ镀层自配副组成摩擦副，均表现出较大的摩擦系数和磨损系数；但是，Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层表面化学镀Ｎｉ镀层与Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层配副组成摩擦副，在于摩擦条件下，能达到０．１２的摩擦系数和接近１０－６ｍｍ３（Ｎｍ）－１的磨损系数．上述结果是由于Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒ涂层的磨损机理从强烈的层状颗粒剥落转变为沿气孔和微裂纹等处的颗粒断裂．

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr层激光重熔后的冲蚀性能

利用激光重熔技术对超音速火焰喷涂(HVOF)涂层进行改性处理,可改善涂层质量。采用HVOF技术在低碳钢表面喷涂Cr3C2-NiCr层,然后对其进行激光重熔处理,考察了熔覆后涂层的冲蚀性能。结果表明:HVOF层激光重熔后以不同角度冲蚀,30°冲蚀时冲蚀率最大,表现为塑性材料的冲蚀性能;激光重熔HVOF层在冲蚀初期冲蚀率较大,随着冲蚀次数的增加,冲蚀率降低,冲蚀性能最终优于低碳钢和HVOF层;HVOF层激光重熔后致密性提高。