低压等离子和超音速火焰喷涂NiCoCrAlYTa层的结构和性能

NiCoCrAlYTa高温氧化防护涂层是发动机高温叶片的重要防护层,已得到广泛应用。分别采用空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF)、氧气助燃的超音速火焰喷涂(HVOF)、低压等离子喷涂(LPPS)和低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa涂层,并研究了4种工艺制备的涂层的结构与性能。结果表明:4种工艺制备的NiCoCrAlYTa涂层主要由γ'-Ni3Al,β-NiAl和固溶体γ-Ni相组成,含少量单质Cr,而β-NiAl相的含量比喷涂粉末中低;除LT-HVOF涂层外,其他3种涂层中均有未熔或部分熔融颗粒存在;HVOF涂层中存在大量氧化物区;HVAF涂层沉积率较低;LT-HVOF涂层致密度高,没有明显的氧化物区;LPPS涂层中也没有氧化物区,但致密度比其他涂层低;LPPS涂层含氧量低,但致密度和结合强度均低于HVAF和HVOF涂层;LT-HVOF涂层含氧量与LPPS涂层相当,但致密度和结合强度优于LPPS涂层。

超细粉末低温超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层及其干摩擦磨损性能

为了进一步提高超细粉末WC喷涂层的性能,以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢表面制备WC涂层。通过聚焦离子束(Focused ion beam,FIB)对WC-10Co-4Cr粒子剖面形貌进行了原位切割并分析,利用SEM形貌、EDS谱和摩擦磨损试验对涂层的显微结构和干摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:HVOF的高焰流温度使超细WC-10Co-4Cr粉末的粘结相充分熔融,WC硬质相溶于粘结相或发生脱碳,形成Cox(WC)y脆性相和W2C相,另外因Cr较低的表面张力使涂层内界面存在富Cr带,而LT-HVOF涂层没有富Cr带;LT-HVOF涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.632 2,1.560×10-5mm3/(N·m),均低于HVOF涂层;2种WC涂层的磨损形式均以磨粒磨损为主,HVOF涂层中的富Cr带在载荷作用下形成裂纹并易于沿其扩展,造成涂层较大块剥落,降低了WC涂层的耐磨性能。

喷距对低温超音速火焰喷涂钛涂层显微结构与性能的影响

目的分析喷距对钛涂层显微结构和性能的影响。方法采用低温超音速火焰喷涂工艺,在不同的喷距下制备钛涂层,分析钛涂层的显微组织、相结构及显微硬度,探讨涂层受喷距影响的机制。结果低温超音速火焰喷涂钛涂层的表面粗糙度较高,涂层的孔隙率随喷距的增加呈先减小、后增大的趋势,当喷距为150 mm时,涂层的孔隙率最小。钛涂层没有发生明显的氧化,粒子主要以固态形式沉积。结论当喷距为150 mm时,粒子在焰流中加热较为充分,同时具有较高的飞行速度,粒子的扁平化程度高,因此涂层具有较高的致密度。

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的抗泥浆冲蚀性能

以5～20μm超细WC-10Co4Cr粉末为原料,采用低温超音速火焰喷涂技术（LT-HVOF）制备WC涂层。利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征和分析WC-10Co4Cr粉末及涂层的显微结构形貌与相结构。用冲刷磨损试验机测试涂层泥浆的冲蚀性能。结果表明,泥浆冲蚀攻角变化对涂层的冲蚀质量损失影响不明显。低攻角下涂层冲蚀机制以黏结相的微切削为主,剥落凹坑的面积大而浅,高攻角下涂层的主要冲蚀机制为裂纹萌生和扩展导致的涂层剥落,凹坑面积小而深。

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以超细(5～15μm)WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM,XRD,3D表面轮廓仪和显微硬度仪对LT-HVOF WC涂层的显微结构和性能进行了表征,并将其与HVOF WC-10Co4Cr涂层进行了对比.结果表明:LT-HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的显微结构和显微硬度与HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的相当,其表面粗糙度为1.22μm,远低于HVOF涂层(3.18μm),但其断裂韧度约为HVOF涂层的1/2.基体表面的激冷粒子分析表明,LT-HVOF WC-10Co4Cr涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化,并未充分铺展有关.

低温超音速火焰喷涂Ti-Ni涂层热处理合金化

以Ni包覆Ti粉末为原始粉末,采用低温超音速火焰喷涂(low temperature High Velocity Oxygen Fuel,LT-HVOF)工艺沉积了Ti-Ni涂层。采用SEM、XRD等分析了Ti-Ni涂层显微结构和相组成,探讨了热处理工艺对涂层的相组成和显微结构影响。结果表明,在950℃×5 h下单质Ti与Ni完全合金化为NiTi(B2),Ni3Ti及Ti2Ni。在950℃×5 h+850℃×1 h+水冷,涂层中NiTi(B2)结晶度更高,涂层均匀致密。

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征。结果表明:n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC;m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为。n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大。

WC-10Co4Cr涂层的泥浆和砂粒冲刷性能

以WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,并对两种涂层的泥浆和砂粒冲刷性能进行测试.结果表明:低温超音速火焰喷涂WC涂层的耐泥浆冲刷性能明显优于普通超音速火焰喷涂涂层,而耐砂粒冲刷性能略优于后者.低温超音速火焰喷涂WC涂层较高的致密度和硬度是其耐泥浆和砂粒冲刷性能更好的主要原因.

钛合金表面抗高温氧化TiAl_3-Al复合涂层的制备

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯Al涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl_3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用SEM,EDS和XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成.结果表明:低温超音速火焰喷涂制备的纯Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl_3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al_2O_3和TiO_2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl_3;氧化约5h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500h后涂层未出现剥落等现象,表明TiAl_3-Al复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能.

不同工艺制备的Ni-Cr-Al-Y合金涂层及性能

采用低压等离子喷涂(LPPS)、常规超音速火焰喷涂(HVOF)和低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)三种工艺在铸造镍基高温合金K438基体上制备了Ni-Cr-Al-Y涂层,并对三种工艺制备涂层的显微结构、元素分布、相组成和基本性能进行对比研究。结果表明:LPPS涂层致密无层状结构,含氧量微小,具有较高的显微硬度和好的抗氧化性;HVOF涂层为典型的层状结构,含氧量高,显微硬度低,抗氧化性差;LT-HVOF涂层含氧量大大降低,具有优良的抗氧化性;三种涂层都发生了元素扩散。

低温超音速火焰喷涂MCrAlY涂层的高温氧化

采用低温超音速火焰喷涂工艺(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa合金涂层,通过静态氧化增量方法绘制氧化动力学曲线并计算氧化速率常数;用XRD、SEM及EDS表征涂层氧化后表面的物相组成、形貌和生成氧化物成分。结果表明:低温超音速火焰喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层在900、1000和1100℃氧化200h后,均达到完全抗氧化级。900℃和1000℃氧化时,涂层表面均形成致密连续的α-Al_2O_3层;1100℃氧化时,氧化产物可分为两层,外层为Cr_2O_3和尖晶石氧化物,内层为α-Al_2O_3。