316L不锈钢表面等离子喷涂TiO2-10Al2O3热障涂层组织和电热性能分析

为了提高316L不锈钢表面等离子喷涂TiO2涂层的性能,通过添加Al2O3颗粒的方式制备TiO2-10Al2O3复合热障涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重、电热等试验测试分析其性能。研究结果表明:TiO2-10Al2O3涂层产生了六方结构TiO2相。在涂层表面形成了熔融区与未熔融区两个部分,颗粒在熔融区中呈现充分铺展,形成了紧密结合效果。涂层形成了致密组织,并未产生纵向分布的裂纹,当把Al2O3添加到TiO2中之后,可以使复合涂层达到更加紧密的结合状态。当加入Al2O3颗粒后,试样氧化增重速率减小。当温度上升后,涂层发生了电阻率线性增加的变化现象,不同循环周期中的增长斜率基本一致。涂层形成较为完整的结构,并未产生明显裂纹与氧化区,依然保持致密组织结构,具备优异电热稳定性。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层组织与性能

采用大气等离子喷涂方法制备了纳米结构Al_2O_3-13%TiO_2(质量分数,下同)涂层,进行了SRV滑动磨损试验,通过扫描电镜对涂层的断口显微组织及磨损表面形貌进行了观察,并测定了涂层的显微硬度。结果表明,该纳米涂层具有独特的显微组织结构特征,层片间具有冶金结合特征的界面较多,界面结合得到明显改善,其显微硬度明显高于微米涂层,具有优良的耐磨性能,其磨损面积仅为常规微米涂层的1/5,界面结合改善是耐磨性提高的主要原因。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13TiO_2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论。结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成。根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主。

激光重熔纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构。经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高。

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。

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。

TiAl合金表面激光重熔Al_2O_3-13wt%TiO_2复合陶瓷涂层组织结构

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了减少重熔层裂纹等缺陷,采用较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,经过激光重熔处理后,陶瓷涂层颗粒细化,片层状组织得以消失,致密性提高,获得了基本没有裂纹等缺陷的重熔层;激光重熔亚稳相-γA l2O3转变为稳定相-αA l2O3;由于陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现重熔,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小的等轴晶重熔区、烧结区以及片层状残余等离子喷涂区。

不同喷涂工艺制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层表面自由能与冲蚀磨损性能研究

采用接触角测量仪和冲蚀磨损试验机等设备,研究超声速等离子喷涂与普通大气等离子喷涂两种技术制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层的表面自由能和冲蚀磨损性能,并对涂层的显微硬度、孔隙率及成分进行检测分析。研究结果表明,普通大气等离子喷涂技术制备的涂层,其表面和内部结构疏松,孔隙率及显微硬度分别为6.653%和836.93 HV0.1。而超声速等离子喷涂技术制备的涂层,孔隙率及显微硬度分别为3.467%和1 078.68 HV0.1,相比普通大气等离子喷涂而言,超声速等离子喷涂制备的涂层整体性能较为优异。通过对两种涂层的结构和表面自由能分析发现,超声速等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层由于结构致密、表面自由能较低而具有较为出色的冲蚀磨损性能。

热处理对等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层结合强度的影响

在Q235钢基体上等离子喷涂NiCrAl粘结层和Al2O3-13%TiO2工作层,并在300～900℃对涂层进行大气、真空及氩气环境下的热处理,借助OM、SEM、XRD以及电子万能试验机等研究了加热温度、保温时间以及热处理气氛对涂层显微结构和结合强度的影响。结果表明:气氛对涂层结合强度的影响较小,保温时间的影响较大,加热温度的影响最显著;适当的热处理可以减小微裂纹尺寸,提高涂层的结合强度;经500℃保温6 h真空热处理的涂层与原始涂层相比,可以使其结合强度提高62.5%,达到31.2 MPa。

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层摩擦学性能研究

针对超声电机摩擦驱动的特性,利用大气等离子喷涂技术在45钢表面设计制备不同配比的Al2O3/Ti O2陶瓷涂层。采用X射线衍射仪分析相结构,用扫描电镜表征磨损后涂层表面特征,探讨其磨损机理,在直线型超声电机上测试其磨损性能。结果表明:在高温条件下,Ti O2和Al2O3形成固溶体,而XRD测试时,只能检测到Al2O3的特征峰而Ti O2相消失。五种配比材料中,Al2O3-16%Ti O2涂层的磨损性能优于其他涂层,使用寿命更长。Al2O3-10%Ti O2和Al2O3-13%Ti O2涂层表现出轻微的疲劳磨损机制,Al2O3-16%Ti O2涂层则是轻微的磨粒磨损,而Al2O3-19%Ti O2和Al2O3-22%Ti O2涂层的磨损机制是轻微的脆性断裂。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层热学特性研究

采用大气等离子喷涂技术制备常规和纳米Al2O3-13%TiO2涂层,并利用XRD、SEM、TEM对其显微结构进行观察分析。通过热震试验和火焰喷烧试验,研究两种涂层的热冲击性能。结果表明:相同试验条件下纳米Al2O3-13%TiO2涂层的热震失效循环次数明显高于常规涂层,且热震温度越高表现越明显;Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层可以显著提高钢板的抗火焰烧蚀能力,且纳米涂层具有更长抗烧蚀时间。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层的组织结构与抗冲蚀性能

采用等离子喷涂方法分别制备了常规和纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,用扫描电子显微镜分析了涂层的显微结构,并对涂层进行了抗冲蚀试验。结果表明:常规陶瓷涂层具有典型的片层状结构,但纳米陶瓷涂层片层状结构并不十分明显,且涂层裂纹数量明显减少;纳米陶瓷涂层中的显微结构的变化改善了涂层的韧性和结合性能;在冲蚀过程中,常规陶瓷涂层表面剥落严重,而纳米陶瓷涂层的冲蚀质量损失较小,抗冲蚀性能比常规陶瓷涂层提高了30%左右。

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。

La_2O_3对等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层显微结构与性能的影响

利用大气等离子喷涂工艺制备了Al2O3-13%TiO2(质量分数,简称AT13)及添加不同含量La2O3的陶瓷涂层,通过X射线衍射仪和扫描电镜对涂层的显微结构进行了分析,采用正态和Weibull分布统计分析方法研究了涂层的显微硬度分布,并用块-环磨损试验研究了涂层的干滑动摩擦磨损行为。结果表明:La2O3改善了AT13涂层层片之间的结合,且不会使涂层的主相发生变化;添加La2O3对AT13涂层的显微硬度没有明显影响,但使硬度分布的分散性降低,涂层的耐磨性能得到明显提高,尤以含质量分数6%La2O3的最佳,磨损机制为脆性剥落磨损和粘着磨损。

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.

Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的电刷镀参数敏感性分析

采用电刷镀技术在油墨刮刀刀口制备Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层,借助系统分析中的多因素敏感性分析方法,建立无量纲形式的敏感度函数,计算敏感度因子,对影响涂层厚度的工艺参数进行敏感性分析,找出影响厚度的最大敏感因素,并与中心组合设计实验的方差分析结果进行比较。结果表明:镀头运动速度对涂层厚度影响最大(敏感因子SV*=4.352 8),电流次之(S I*=0.289 3),电压的影响程度最小(SV*=0.249 2)。敏感性分析的结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的1种新方法。

特征喷涂参数对等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层微观结构及耐磨性能的影响

目的研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2的特征喷涂参数(CPSP)对涂层微观结构及耐磨性能的影响,探索更合理的等离子喷涂工艺参数。方法采用等离子喷涂,在Q235钢表面制备过渡层为NiCrAl、陶瓷层为纳米Al2O3-13%TiO2的涂层系统。对涂层试样进行高温和常温磨损性能测试,并对比分析喷涂粉末、涂层的微观结构和相组成。结果纳米涂层为微观双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成,存在裂纹、孔隙等缺陷,其主要物相为α-Al2O3,γ-Al2O3和rutile-TiO2。纳米涂层磨损失效的主要原因是内部板条的分层剥落和涂层表面材料的塑性变形切削。结论随着CPSP的增大,纳米涂层的耐磨性能增强,且高温磨损性能较室温磨损性能为差。纳米Al2O3-13%TiO2涂层微观结构中部分熔化区结构和纳米晶粒的存在显著提高了涂层的耐磨性。

激光重熔Al_2O_3+13%wt.TiO_2-SiC纳米复合陶瓷涂层组织

采用激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层技术,以纳米SiC材料为填料,在45钢表面,制备了Al2O3+13%wtT.iO2-SiC纳米复合陶瓷涂层。用X射线衍射、扫描电镜研究了纳米SiC复合陶瓷涂层的微观组织结构。结果表明,重熔层由α-Al2O3、TiO2、Si、SiC以及新相Al4C3组成。在激光的作用下,原等离子喷涂层的片层状组织结构得以消除;纳米SiC颗粒填充在大颗粒Al2O3或TiO2之间。

电刷镀Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的灰关联度分析

针对电刷镀制作Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层制作过程中工艺参数的控制,应用灰关联度法分析电刷镀工艺参数对涂层厚度的影响,根据试验结果生成各工艺参数的处理数据系列,建立涂层厚度关于各个参数的绝对灰关联矩阵,利用优势分析原则确定各工艺参数对涂层厚度的影响程度。结果表明,镀头运动速度、电流、电压的关联度均大于0.5,其中镀头运动速度关联度较大(ε13=0.9637),是主要影响因素。灰关联度分析结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的一种新方法。

等离子喷涂微米和纳米Al_2O_3-13wt%TiO_2涂层的防护性能

以微米和纳米Al2O3-13wt%TiO2为粉末材料,采用大气等离子喷涂在Q235钢基体表面制备了Al2O3-13wt%TiO2涂层,对涂层的显微结构、相组成和显微硬度等基本性能进行了表征,并对两种涂层的耐SiC砂粒磨损和耐电化学腐蚀防护性能进行了对比研究.结果表明,与微米粉末相比,纳米粉末作为热喷涂材料需要更高的喷涂功率才能获得致密的纳米和微米复合涂层;纳米粉末制备的涂层的显微硬度、耐砂粒磨损和电化学腐蚀性能均明显优于微米粉末制备的涂层,表明纳米粉末制备的涂层具有更优良的防护性能.