氧气流量对超音速火焰喷涂TiB_2-40Co涂层组织和性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在不同氧气流量条件下制备3种TiB2-40Co涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能.结果表明,3种TiB2-40Co涂层具有叠层状结构,No.1涂层最为致密,其孔隙率仅为0.286%;涂层的主要物相为TiB2和Co;显微硬度值分别为697±60 HV0.3、523±86 HV0.3和648±38 HV0.3;No.1涂层具有最好的抗热震性能;经过120 h熔融铝硅腐蚀后发现,3种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,其中No.1涂层试样耐腐蚀性能最好.

丙烷流量对火焰喷涂TiB_2-40Ni涂层组织和性能的影响

通过超音速火焰喷涂技术在不同丙烷流量(30,36,42 L/min)条件下制备3种TiB2-40Ni金属陶瓷涂层,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪表征涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀和耐磨粒磨损性能。结果表明,3种TiB2-40Ni涂层具有典型的层状结构,其中丙烷流量为36 L/min时涂层最为致密,其孔隙率仅为0.41%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(453±72)、(405±55)和(490±49)HV0.3;经过60 h熔融铝硅腐蚀后发现,3种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能;经过磨粒磨损实验发现,3种涂层的耐磨损性能良好,其中以丙烷流量为36 L/min时的涂层耐磨损性最佳。

超音速火焰喷涂TiB_2-40Ni35A金属陶瓷涂层的组织结构与性能

为了制备耐热震和耐熔融金属腐蚀的金属陶瓷材料,通过机械合金化技术制备TiB_2硬质相增强Ni基金属陶瓷粉末,将其超音速火焰喷涂在Q235钢表面制成TiB_2-40Ni35A金属陶瓷涂层,并对其形貌、物相、孔隙率、结合强度、硬度、耐热震及耐熔融Al-12.07%Si腐蚀性能进行研究。结果表明:涂层组织致密、孔隙率仅为0.281%,物相主要为TiB_2和Ni;涂层的结合强度为64 MPa,硬度为(446.7±85.6)HV_(3 N);经过60次热震后,涂层中未发现明显的裂纹;经过60 h熔融Al-12.07%Si腐蚀后,涂层中未发现明显裂纹,仍与基体结合良好。

钛合金表面等离子喷涂Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层的高温摩擦磨损性能

目的研究温度对钛合金表面Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层摩擦磨损性能的影响,探讨涂层在高温下的摩擦磨损机理。方法采用大气等离子喷涂技术(APS)在TC4钛合金表面制备Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)(AT40)陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对AT40陶瓷涂层中的微观形貌和物相进行定性分析。借助维氏显微硬度计,研究AT40陶瓷涂层在常温下的截面显微硬度分布规律,以及高温下的显微硬度。采用多功能摩擦磨损试验机,测试AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的摩擦磨损性能,并进行原位在线自动3D形貌表征。结果AT40陶瓷涂层呈典型的热喷涂层状结构,各相分布均匀,涂层结构致密,平均显微硬度相较于TC4钛合金基材提高了81%。AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的高温硬度分别为513HV0.3、463HV0.3、448HV0.3。在200、350℃时,AT40陶瓷涂层的平均摩擦系数分别为0.18±0.02和0.38±0.03,磨损率分别为(7.8±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m)和(37.2±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),涂层具有优异的抗高温摩擦磨损性能。500℃时,涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.77±0.02和(134.4±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),磨痕深度和磨损体积大幅增加,耐磨性能降低。结论AT40陶瓷涂层在200℃和350℃的磨损机制主要为微区脆性断裂,在500℃时的磨损机制表现为裂纹扩展引起的分层剥落和轻微磨料磨损。

超音速火焰喷涂TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层及其抗热震性能

热镀锌过程中,锌锅内各零件涂层会受到冷热冲击作用易失效。采用超音速喷涂工艺在不同丙烷流量下,在Q235低碳钢表面制备了3种Ti B_2-40Ni金属陶瓷涂层,通过水淬法测试涂层的抗热震性能。通过扫描电镜分析了3种涂层在不同温度下热震后的表面和截面形貌,研究了涂层的抗热震性能。结果表明:在600℃时,随着热震次数的增加,3种涂层中裂纹扩展均变严重,并且以丙烷流量为30 L/min所得涂层的抗热震性能最差,丙烷流量为36 L/min所得涂层的最好;在800℃热震条件下,3种涂层失效较快,并且在涂层表面形成了较多的交叉裂纹,涂层中裂纹扩展严重,导致涂层与基体界面处出现腐蚀现象。

铝合金表面纳米Al_2O_3-40%TiO_2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能

为提高铝合金零部件的耐磨性能,运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备纳米Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层,分析该涂层的微观结构,测试其主要力学性能,研究其在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦行为与机制。结果表明:NAT40涂层的显微硬度为638.6 HV0.5,断裂韧度为13.3 MPa.m1/2,与基体的临界结合力达到80.35 N,均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时,随着载荷从3 N增大至12 N,NAT40涂层的摩擦因数从0.20上升至0.32,其磨损失重也从1.3 mg增大到2.2 mg;轻载3 N时,涂层以微观切削磨损为主,而在重载12 N条件下,磨损表面闪温计算值达到541.65℃,导致涂层的强度和硬度下降,磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在3.5%NaCl溶液摩擦环境中,NAT40涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低,但重载(12 N)时,其磨损失重却比干摩擦时增加22.7%;随着载荷的增加,涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能。研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成。基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面。添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加。在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损。

纳米NiCrBSi-TiB_2涂层在硫酸熔盐中的热腐蚀行为研究

目的研究纳米NiCrBSi-TiB2涂层在800℃下的Na2SO4-30%(质量分数)K2SO4熔盐中的热腐蚀行为。方法采用超音速火焰技术在中碳钢表面喷涂纳米NiCrBSi-TiB2涂层,以饱和Na2SO4-30%K2SO4溶液为腐蚀介质,研究该涂层在800℃时的热腐蚀行为。结果微米涂层晶粒粗大,Si的扩散系数低,易出现贫Si富Cr层,形成的Cr2O3膜在碱性熔盐中具有较低的溶解度,对涂层具有良好的保护作用。结论微米涂层在Na2SO4-30%K2SO4熔盐中具有更优的抗热腐蚀性能。

大气等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。

TiB_2-金属陶瓷及其涂层制备技术的研究进展

评述了近年来对TiB2 金属陶瓷及其原位合成技术的研究进展。从其烧结工艺、显微结构及其在涂层中的原位合成制备技术等方面进行了分析和讨论。指出了目前限制TiB2 金属陶瓷广泛应用的主要问题 :原料价格昂贵、烧结工艺复杂、难以致密化 ,同时 ,涂层的力学性能有待进一步提高 ,并提出了解决上述问题的可行途径。

激光重熔Al_2O_3和Al_2O_3-40%TiO_2防腐涂层:第一原理研究

本文采用大气等离子喷涂方法在AZ91D镁合金基体上制备Al2O3和Al2O3-40%TiO2防腐涂层,然后采取激光重熔对涂层进行封孔。采用第一原理计算表明Al2O3涂层较Al2O3-40%TiO2涂层杨氏模量大、热膨胀系数小,因此激光重熔Al2O3涂层时,由于其杨氏模量高导致涂层内应力较大,Al2O3涂层极易开裂、剥落。

氧气流量对TiB_2陶瓷相增强25Ni涂层组织与性能的影响

通过机械合金化球磨方式制备Ti B2硬质相和Co粘结相质量比为3:1的Ti B2-25Ni金属陶瓷复合粉末,采用超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面制备了3种不同氧气流量的Ti B2-25Ni涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射表征涂层的微观组织形貌和物相结构,采用显微硬度计测量涂层硬度值,并对涂层的抗热震性能、耐熔融铝硅腐蚀性能和耐磨粒磨损性能进行研究。结果表明,3种涂层组织致密,呈典型的层状结构;涂层的主要物相均为Ti B2和Ni;3种涂层的显微硬度值分别为(408±87)HV0.3、(513±90)HV0.3和(553±77)HV0.3;经过热震试验发现,氧气流量为462 L/min的试样具有最佳的抗热震性能;经过60 h熔融铝硅腐蚀试验发现,3种涂层试样均具有良好的耐腐蚀性,其中以氧气流量为462 L/min的试样最佳。在磨粒磨损试验中发现,氧气流量为462 L/min的涂层试样的耐磨性比基体提高近6倍。

等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2陶瓷复合层的微观结构及耐磨性能

为了探讨不同功率下6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷复合层的形貌、组构及其耐磨性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机进行了相关研究。结果表明:微米级Al2O3-40%TiO2粉末经过等离子喷涂可以获得弥散分布的纳米级颗粒的陶瓷复合涂层,涂层硬度在1 000 HV以上;当喷涂功率为25～33 kW时,涂层硬度和耐磨性能随喷涂功率的升高而降低。

超音速火焰喷涂TiB_2-40Ni涂层的组织和耐磨性

通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢基体表面喷涂Ti B2-40Ni涂层,并对涂层的组织结构、硬度值和耐磨性进行了研究。结果表明,涂层组织致密,孔隙率为0.474%,硬度值为(408±40.5)HV0.3。涂层主要由Ti B2和Ni构成。经磨粒磨损试验,Ti B2-40Ni涂层的耐磨损性能良好,比Q235钢基体提高了3倍多。

喷涂功率对等离子喷涂TiB2-40Ni涂层显微结构及性能的影响

在304不锈钢表面利用大气等离子喷涂技术制备TiB_2-40Ni金属陶瓷涂层,研究该涂层在4种不同喷涂功率下组织结构和性能特征。采用扫描电子显微镜分析涂层的微观组织,采用X射线衍射仪表征涂层的物相组成,采用压痕法测定涂层的显微硬度,采用图像统计法测量涂层的孔隙率,并对涂层的常温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,随着喷涂功率的提高,涂层的孔隙率降低;涂层存在TiB_2和Ni两种主要物相;TiB_2-40Ni涂层截面平均显微硬度达到722.28 HV,为不锈钢基体显微硬度222.4 HV的3.24倍;通过摩擦磨损试验发现,该涂层常温下的质量磨损量约为不锈钢基体的1/3,且其摩擦系数稳定性较基体明显提高。

超音速火焰喷涂TiB_2-50Co涂层及其性能

在322、402和462L/min 3种氧气流量条件下采用超音速火焰喷涂技术制备了3种TiB2-50Co涂层,通过SEM和XRD对涂层的微观组织和物相结构进行分析,测试其硬度,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融铝硅(Al-12.07wt%Si)合金腐蚀和耐磨粒磨损性能。研究结果表明:3种TiB2-50Co涂层的物相均为TiB2和Co;3种涂层的组织均致密,其中以氧气流量为322L/min条件下制备的涂层试样最致密,其孔隙率最低(1.76%),涂层硬度值最高,达到(558±90)HV0.3;氧气流量为462L/min条件下制备的涂层抗热震性能最差,涂层截面出现明显裂纹;在熔融Al-12.07wt%Si合金中腐蚀60h后,3种涂层均具有良好的耐熔融Al-12.07wt%Si腐蚀性能;在载荷为6N的条件下,3种涂层均具有良好的耐磨损性能,以氧气流量为322L/min条件下制备的涂层试样最佳。

热处理对多层复合增韧涂层的微观结构及力学性能的影响

AT40陶瓷涂层与黏结层界面裂纹萌生、扩展是导致涂层失效的主要原因,制备多层陶瓷/金属低应力涂层为陶瓷涂层增韧的方法之一。利用APS(大气等离子喷涂)在Q235上制备AT40-NiAl-AT40-NiAl四层复合多层涂层并对复合多层进行热处理。使用SEM、EPMA、3PB等表征手段研究热处理对四层复合金属-陶瓷涂层的微观结构及涂层断裂韧性的影响。结果表明,热处理过程中陶瓷层-黏结层界面、陶瓷层富Al相富Ti相界面均发生了元素扩散;热处理后陶瓷层硬度增加30%,复合涂层断裂韧性提高。热处理过程中元素扩散形成的氧化物一方面在黏结层与陶瓷层之间形成钉扎效应增强黏结性,另一方面填充涂层中的孔隙、裂纹等缺陷提高涂层的硬度,降低裂纹扩展的面积从而提升涂层的断裂韧性。多层金属陶瓷沉积形成的复合陶瓷涂层及对其使用热处理的方法能有效提升AT40等陶瓷涂层的断裂韧性,对解决铁基零部件表面耐磨陶瓷容易脆断失效和扩展陶瓷涂层的应用范围提供了新的思路。