一种爆炸喷涂NiCrAl尺寸修复涂层的工艺研制

采用正交试验设计方法,研究了粉末粒度、氧燃比、送粉氮气流量和喷涂距离4因素对爆炸喷涂NiCrAl涂层组织和性能的影响,并利用扫描电镜对涂层微观组织进行了研究,通过对涂层孔隙率、显微硬度和拉伸结合强度的检测,研究了4因素对涂层性能影响的规律。根据正交试验结果,确定优化后的工艺参数为粉末粒度13~45μm,氧燃比为1.25,送粉氮气流量20 L/min,喷涂距离170 mm。优化工艺后喷涂的NiCrAl涂层组织均匀致密、硬度高、拉伸结合强度好。

Q235钢表面喷涂NiCrAl/Al_(2)O_(3)-20wt%TiO_(2)涂层的冲蚀磨损性能

采用大气等离子喷涂法在Q235钢基体上制备了NiCrAl/Al_(2)O_(3)-20wt%TiO_(2)复合涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对涂层微观形貌、相组织结构进行表征。测定了涂层截面显微硬度。分析了涂层在30°、60°、90°冲蚀角下涂层冲蚀率。结果表明:冲蚀角为60°时,冲蚀率最大,为0.4326 mg·mm^(-2);在30°时冲蚀率最小,为0.3225 mg·mm^(-2);90°冲蚀角的为0.3742 mg·mm^(-2)。在30°冲蚀角下涂层具有较好的抗塑性冲蚀能力,在90°冲蚀角下涂层具有较好的抗脆性冲蚀能力。

NiCrAl-NiC封严涂层在盐雾环境下的腐蚀行为研究

目的通过盐雾试验,研究NiCrAl-NiC封严涂层在高湿度、高盐分的环境中工作的腐蚀行为及机理。方法使用热喷涂的方法,在GH907基体上,以NiAl作为粘结层,喷涂制备NiCrAl-NiC封严涂层,并针对该涂层进行连续盐雾试验。对不同盐雾试验时间得到的试样进行电化学(极化曲线以及电化学阻抗谱)测试、XPS测试、SEM观察及EDS测试,研究涂层的腐蚀行为。结果在500倍电子显微镜下观察得涂层表面腐蚀在表面孔隙附近发生,且腐蚀产物随腐蚀时间的增加而不断增加。EDS结果显示,腐蚀前期O元素含量增加,在连续盐雾时间达到72h后,观察到Cl、Fe元素,且涂层表面的腐蚀产物出现裂隙。这个结果说明电解质溶液已侵入涂层内部,使基体发生腐蚀。涂层在盐雾试验前期,极化曲线所得腐蚀电流密度有所下降,说明涂层耐蚀性增强。盐雾腐蚀后期,腐蚀电流密度增加,涂层耐蚀性下降。结论试验前期,腐蚀产物的积累使得涂层的耐蚀性提高,由于腐蚀速率随时间逐渐增加,试验后期涂层内部已经发生腐蚀,腐蚀产物为金属氧化物和氢氧化物。

NiCrAl-NiC封严涂层在硫氯酸盐中的热腐蚀行为

为探究NiCrAl-NiC封严涂层在高温熔盐环境下的腐蚀行为,使用大气等离子喷涂技术制备NiCrAl-NiC封严涂层。通过测量NiCrAl-NiC封严涂层的失重情况研究涂层的动力学变化,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光共聚焦显微镜等方法,探讨NiCrAl-NiC封严涂层在650℃下混合硫氯酸盐(75%Na_(2)SO_(4)+25%NaCl)中的热腐蚀行为。结果表明:在进行10 h的热腐蚀实验后,NiCrAl-NiC封严涂层呈现出快速增重状态,增重速率为32.041 mg^(2)·cm^(-4)·h^(-1)。在进行20 h的热腐蚀实验后,涂层由于表面氧化膜的脱落而发生减重现象。在热腐蚀进行了30 h后,涂层表面膜的生长覆盖了整个涂层,涂层表面形貌均匀,表面孔隙减少,可以对基体起到很好的保护作用。在完整的氧化膜的保护作用下,进行了40 h热腐蚀实验的NiCrAl-NiC封严涂层的质量变化速率为0.064 mg^(2)·cm^(-4)·h^(-1);通过XRD测试探究涂层热腐蚀后氧化膜的组成,发现热腐蚀后涂层表面的氧化膜以NiO和NiCr_(2)O_(4)为主。在热腐蚀过程中,尖晶石结构的NiCr_(2)O_(4)对涂层的热腐蚀起到了阻碍作用,是涂层腐蚀进程缓慢的主要原因。

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。

NiCrAlY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrAlY涂层 ,测定了K17合金和NiCrAlY涂层在90 0℃～ 110 0℃的氧化动力学曲线 .实验结果表明 :K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律 .90 0℃和 10 0 0℃时 ,K17合金上沉积NiCrAlY涂层后 ,明显改善了合金的抗氧化性 .110 0℃时 ,涂层的保护作用不如 90 0℃和 10 0 0℃ .90 0℃氧化时 ,NiCrAlY涂层氧化膜由α -Al2 O3 和Cr2 O3 组成 ;10 0 0℃氧化时 ,氧化初期 ,NiO、Cr2 O3 和Al2 O33种氧化物同时生成 .随着氧化的进行 ,不仅氧化膜增厚 ,而且发生较复杂的反应 ,氧化膜的相组成发生变化 .随着氧化温度升高 ,涂层和基体之间元素扩散加剧 ,Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化性降低的原因之一 .氧化膜从涂层上剥落下来 。

碳钢表面等离子喷涂NiCrAl涂层的耐蚀性能研究

采用高温高压及电化学腐蚀实验研究了Q235钢、13Cr以及Q235钢表面沉积Ni Cr Al涂层后的耐CO2腐蚀性能。Ni Cr Al涂层采用等离子喷涂制备。结果表明:Q235钢抗均匀腐蚀和局部腐蚀的能力较差;13Cr抗均匀腐蚀能力良好,但出现明显的点蚀;Ni Cr Al涂层具有良好的抗均匀腐蚀及点蚀能力。Ni Cr Al涂层的通孔结构为腐蚀介质提供了渗入通道,进而腐蚀界面处的Q235钢。

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。

激光熔覆NiCrAl-陶瓷涂层的显微组织研究

运用激光熔覆技术在 40Cr钢表面制备了 (TiO2 +B2 O3+Al2 O3+TiB2 ) /NiCrAl金属陶瓷涂层 ,其中的TiB2 和Al2 O3 陶瓷颗粒在激光加工过程中原位反应生成 ;对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究 ;熔覆层中的主相依次分别是γ Ni,γ′ ,Al2 O3 和TiB2 ,熔覆层的微观结构和硬度主要和激光处理参数和熔覆层化学组成有关[1～ 9] ;陶瓷相的原位生成和加入 ,大大改善了熔覆层的硬度和覆层 /基体界面的结合性能。

冷喷涂制备cBN-NiCrAl金属陶瓷涂层

采用机械合金化制备40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷复合结构粉末,采用冷喷涂制备了40%cBN-NiCrAl(体积分数)金属陶瓷复合结构涂层。研究了机械合金化过程对粉末的相组成、晶粒尺寸以及显微组织的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分别表征不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层的显微组织和相结构。采用Scherrer公式估算不同球磨时间下粉末以及冷喷涂涂层中合金基体相的晶粒尺寸。结果表明,40vol%cBN-NiCrAl金属陶瓷粉末球磨40h后,基体的平均晶粒尺寸达到~50nm;复合结构涂层组织致密,硬质颗粒在合金基体中分布均匀。喷涂过程中,粉末相结构未发生变化,晶粒尺寸也未发生明显的长大。测试表明涂层的显微硬度约为1170HV0.3。

等离子喷涂NiCrAl涂层性能与厚度关系研究

采用优化工艺参数,在45钢基体表面等离子喷涂不同厚度(100、250、300和550μm)NiCrAl涂层,研究了涂层厚度与涂层粘结强度、硬度、孔隙率的关系。结果表明,涂层厚度增加,粘结强度、显微硬度随之减小,粘结强度分别为76.6、43.2、34.4和21.4MPa,显微硬度分别为321、290、245和220HV;涂层厚度增加,孔隙率增加,分别为0.42%、0.49%、0.84%和1.13%。

热处理气氛对ZrO_2活性扩散障/NiCrAl涂层界面反应的影响

为研究ZrO2活性扩散障的形成机制,采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)在DD5镍基高温合金表面分别沉积ZrO2先驱层与NiCrAl涂层,分别在真空条件和大气条件下对试样进行温度为700,800及900℃,时间为5h的高温热处理。分析了试样的截面形貌、扩散反应区厚度以及ZrO2/NiCrAl涂层界面处的元素分布,并研究了热处理气氛对ZrO2/NiCrAl涂层界面反应的影响。结果表明:真空条件更有益于界面反应的进行,并发现经过900℃热处理5h后,ZrO2活性扩散障/NiCrAl涂层界面之间形成了致密的Al2O3阻挡层;而在大气气氛下,NiCrAl涂层中部分Al元素向表面扩散形成氧化膜,从而影响了ZrO2/NiCrAl涂层的界面反应。

等离子喷涂NiCrAl黏结涂层工艺优化研究

用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺的4个主要参数:喷涂距离、电流、主气流量和辅气流量对NiCrAl涂层结合强度的影响,确定了优化工艺并进行了验证试验,比较了工艺优化前后涂层的结合强度、孔隙率和显微硬度。结果表明:影响涂层结合强度的因素主次顺序是:主气流量、辅气流量、喷涂距离和电流,工艺优化能显著提高NiCrAl涂层的性能,优化工艺喷涂的NiCrAl涂层结合强度达到76.6MPa,孔隙率为0.42%,显微硬度为HV321。

钛合金表面热喷涂NiCrAl涂层和热障涂层的氧化性能

采用超音速等离子喷涂技术在TC4和Ti40钛合金表面制备NiCrAl及NiCrAl+ZrO2热障涂层,测定TC4、TC4+NiCrAl、TC4+NiCrAl+ZrO2、Ti40、Ti40+NiCrAl、Ti40+NiCrAl+ZrO2在600℃下的氧化动力曲线。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析研究钛合金、NiCrAl涂层和热障涂层组织形貌。结果表明:TC4在600℃的抗氧化性能优于Ti40;NiCrAl涂层与热障涂层能明显提高TC4和Ti40在600℃下的抗氧化性;600℃下氧化100h后,NiCrAl涂层、NiCrAl+ZrO2涂层与TC4界面处出现了扩散带和锯齿状的相,而与Ti40界面处只出现了扩散带,未发现锯齿状的相。

NiCrAl/B.e封严涂层室温和高温摩擦磨损性能研究

采用热喷涂工艺制备NiCrAl/B.e封严涂层,研究了NiCrAl/B.e涂层与钛合金对磨时的高温和室温摩擦磨损性能。利用MRH-3型滑动磨损试验机测试室温摩擦磨损性能,采用MMS-1型销盘式磨损试验机测试涂层在600℃下的摩擦磨损性能,并通过SEM和EDS分析了磨损表面和磨屑的形貌及成份。结果表明:室温下NiCrAl/B.e涂层的摩擦系数为0.4左右;600℃高温下摩擦系数约为室温下的1/2。NiCrAl/B.e涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,伴随轻微的粘着磨损。涂层中的膨润土润滑相在涂层减摩性能中具有重要作用。

车用ZL205A铝合金激光熔覆Al2O3/NiCrAl涂层组织及摩擦性能研究

综合运用Ni/Al和Al2O3粉末并以激光熔覆方法在阀门用ZL205A铝合金上制得耐磨涂层,实验测试研究其微观组织及摩擦性能。研究结果表明:NiCrAl/Al2O3复合涂层形成较为平整表面,得到的熔覆涂层具有均匀的厚度。添加Al2O3陶瓷颗粒后,能够达到细化组织的效果。位于在枝晶间隙区域还有许多白色的小尺寸颗粒,在相邻枝干间形成了由Al、Ti共同组成的微量起伏结构。NiCrAl涂层硬度平均为350 HV,NiCrAl/Al2O3复合涂层达到了650 HV硬度,说明加入Al2O3颗粒后可以获得比原先单一NiCrAl涂层更高显微硬度。与铝合金相比,NiCrAl/Al2O3复合涂层达到了更小的磨损量,并且比NiCrAl涂层减小近30%。NiCrAl/Al2O3复合涂层内存在许多弥散态的Al2O3细小颗粒,对摩擦期间的基体塑性起到抑制作用,对基体发挥明显支撑作用,显著提升涂层耐磨能力。

等离子喷涂NiCrAl涂层残余应力模拟分析

建立了模拟涂层残余应力的数学模型,对等离子喷涂不同厚度NiCrAl涂层的残余应力进行了模拟,结果表明:由于涂层与基体的热膨胀系数不匹配等原因,在界面等区域存在严重的应力集中;涂层内部的残余应力水平,随涂层厚度增加而增加;涂层中的轴向应力、径向应力和切向应力主要为拉应力,径向应力是最主要的应力。

等离子喷涂NiCrAl/AT13金属陶瓷涂层的显微特性

目前，等离子喷涂制备陶瓷／金属陶瓷涂层技术作为一种新工艺新技术正逐步得到快速发展。由于等离子喷涂具有工艺成熟、成分可控、沉积速率高、涂层致密均匀、耐磨性好、结合强度高等特点，采用等离子喷涂制备的陶瓷／金属陶瓷涂布刮刀已成为取代传统钢质刮刀的新型造纸刮刀，被广泛应用在造纸行业中。

NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层对α+β型高温钛合金燃烧产物的影响

通过摩擦氧浓度方法点燃涂覆NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层的TC11钛合金,采用XRD,SEM,EDS及EPMA等微观表征方法对其燃烧产物进行分析,进而探讨复合涂层对燃烧行为的影响机理。结果表明:燃烧试样的基体从中心孔沿径向往外呈分区组织演变特征,中心孔处的钛合金基体是着火源;当燃烧程度较低时,YSZ中间层对钛合金燃烧行为的影响较小;当剧烈燃烧时,YSZ中间层通过分解反应而在钛合金熔体中大量溶解,为钛合金熔体提供了O和Zr,加速了Ti与O的快速结合,同时ZrTiO_4燃烧产物的阻氧能力比TiO_2差,从而大大促进了钛合金的扩展燃烧。

高(Cr,Al)含量NiCrAl(Y)涂层电沉积制备及抗高温氧化性能

NiCrAlY型涂层是典型的抗高温氧化涂层以及热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的黏结层(bond coat,BC)。高性能NiCrAlY涂层一般采用物理气相沉积的方法制备,本工作在金属基体预沉积的纳米颗粒CrAl电泳层中电沉积Ni,制备NiCrAl涂层。涂层的微观结构和成分分析表明:涂层致密并与金属基体结合好,CrAl纳米颗粒分散均匀、(Cr+Al)含量高达35%(质量分数,下同)。氧化结果表明:通过成分调控,即调控Cr/Al含量比,可使涂层在1000℃空气中氧化时分别"智能"热生长保护性Cr_2O_3膜或Al_2O_3膜;并且涂层在长时间氧化过程中,氧化膜不剥落,显示此工艺制备NiCrAl的抗氧化性能可与PVD制备的NiCrAlY涂层的相媲美。