等离子喷焊耐磨涂层制备及性能分析

针对石油化工行业中关键零部件的磨损问题,采用等离子喷焊技术喷焊Fe基和Ni基自熔性合金粉末,获得超厚涂层,从而达到表面改性的目的.结果表明,采用该工艺制备的涂层与基体呈冶金结合,耐磨性能相较于基体金属分别提高约6倍和4倍,大大延长了零部件的使用寿命.进而对涂层的微观组织和耐磨机理进行了分析和研究,并且与氧乙炔火焰喷焊技术所制备的涂层进行了对比测试分析,结果表明,利用等离子喷焊技术所制备的超厚涂层耐磨性能更为出色.     

新型高铝铜合金喷焊层的组织与形成过程

利用等离子喷焊技术在45#钢表面制备新型高铝铜合金(Cu-14Al-X)喷焊层.采用光学显微镜、场发射扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)研究喷焊层金相组织特征、宏观硬度和显微硬度、喷焊层与基体的结合特点以及喷焊层形成过程.结果表明,该合金粉末喷焊层的重熔过程具有快速凝固的特征.在重结晶过程中,富含Fe、Co等元素的高熔点、高硬度相首先析出,在喷焊层中形成硬质相,使得合金喷焊层的宏观硬度和显微硬度均较普通铜合金涂层高,宏观硬度高达261 HV,显微硬度高达424.2 HV.     

熔焊工艺对自熔合金涂层组织的影响

利用显微镜和X射线衍射仪对感应熔焊、火焰喷焊、等离子堆焊Ni基自熔合金涂层的金相组织、结合面形态、涂层微区成分及焊层合金化学成分进行了分析。研究结果表明，感应熔焊涂层与基体界面出现了白亮带，焊层底部形成了明显的针条状组织，并且涂层中部w（Fe）整体高于粉末本身；火焰喷焊层得到均匀一致的奥氏体和碳化物共晶析出物，涂层与基体也属于冶金结合，扩散熔合区w（Cr）和w（Ni）较感应熔焊涂层的有所降低；等离子堆焊层在快速冷凝过程中生成了树枝状结晶组织，焊层中的C、B、Si、Cr等元素烧损率以等离子堆焊最大，火焰喷焊重熔次之，感应熔焊最小；感应熔焊对基体与涂层界面处Fe原子的激活度最大。     

Ce对Cu-14Al-X合金涂层组织的影响

利用等离子喷焊技术,将含Ce的铝青铜合金粉末涂覆在45#钢表面,通过对熔覆层表面金相组织观察、XRD分析、表面EDS分析、界面金相观察、界面EPMA线分析和表面硬度测试,研究元素Ce对铝青铜粉末熔覆层组织和性能的影响.结果表明:元素Ce能够促进熔覆层硬质相(K相)的生成,使K相分布均匀,细化晶粒,减少其他元素的偏聚,提高熔覆层的表面硬度.     

自蔓延喷焊耐磨涂层的基础研究

采用铝热自蔓延高温合成法在钢板表面进行喷焊，研究不同用量自熔性合金粉末所制得的喷焊层的组织及性能，分析了合金元素对基体组织和性能的影响。结果表明：自熔性合金粉末熔化后向基体和喷焊层扩散，在喷焊层中形成大量碳化物，在基体表层形成大片珠光体，大大提高了喷焊层和基体的硬度及耐磨性。将自蔓延用于喷焊，该方法切实可行。     

等离子喷焊Mo-Fe-Cr-B合金覆层的组织性能研究

采用等离子喷焊法在Q235钢表面熔敷一层Mo-Fe-Cr-B合金覆层,借助光学显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计及电化学工作站等对该覆层的组织结构及性能进行表征分析。结果表明,Mo-Fe-Cr-B合金覆层组织由均匀分布的α-Fe、Mo_2FeB_2、(Mo,Cr,Fe)_3B_2和(Cr,Fe)7C3等相组成;覆层与Q235钢基体形成良好的冶金结合,在熔合线附近存在元素的相互扩散;覆层显微硬度最高可达871HV0.3,其为Q235钢基体硬度的4倍;覆层耐腐蚀性能强于Q235钢及Ni60覆层。     

强流脉冲电子束作用下CoCrAlY熔敷铝膜的表面微观形貌和元素分布

采用大气等离子喷涂在镍基高温合金表层制备CoCrAlY涂层,采用物理气相技术在其表面沉积纳米级铝膜,再使用强流脉冲电子束对表层镀铝后的涂层进行辐照处理,获得表层富Al的涂层.并进行了表面化学元素及形貌分析.形貌分析表明,粘结层表层铝膜熔敷可以消除原始涂层的未熔颗粒、空隙以及孔洞等缺陷,获得致密且连续的胞状凸起,使得涂层粗糙度适当增加;表面能谱分析表明,表层的凹区形成了Al_2O_3,凸起区域存在含有氧化铝的CoAl相.表面处理后的表面形貌和表层元素有利于提高涂层抗氧化性能和热震寿命.     

不锈钢基体NiCrBSi/NiCrBSi(SiC-Mo)合金层的激光熔敷

为提高不锈钢叶片的耐磨损和气蚀的性能,在材料表面以激光熔敷NiCrBSi合金层。对合金层的显微结构、与不锈钢基体结合方式和SiC等颗粒增强改性对组织结构的影响进行了研究。采用5kW连续二氧化碳激光器对不锈钢上等离子喷涂预置NiCrBSi合金层进行表面熔敷。扫描电子显微镜和X射线衍射分析结果表明:涂层显微结构为细化树枝晶,由γ基体与γ/γ′和NiB的共晶组成。合金粉中添加SiC-Mo颗粒后,熔敷层显微组织更加细化,成为与基体具有一定取向关系的枝晶组织,形成过饱和固溶体和极细的共晶体。SiC弥散分布于自溶性镍基合金中,熔敷不出现裂纹,可进一步提高涂层抗磨蚀性。该激光熔敷自溶性NiCrBSi合金挂片在黄河三门峡3号水轮机中环上现场测试结果表现出优良的抗磨蚀性。     

Ce对高铝青铜超音速等离子喷涂层组织结构的影响

将稀土Ce和高铝青铜粉体通过研磨混合,采用超音速等离子喷涂技术制备含稀土Ce的高铝青铜合金粉体涂层,采用XRD、SEM、EDS等手段对不同铈含量的高铝青铜合金粉体喷涂层表面组织、微观应力和界面元素扩散进行观察和分析,研究微量稀土元素铈对高铝青铜合金粉体涂层组织结构和界面元素扩散的影响.结果表明:粉体研磨后,铈粉以片状和碎块状方式粘结在高铝青铜粉体颗粒表面,并且出现微合金化现象.高铝青铜合金粉体的喷涂流动性和熔覆性随含铈量的增加而变大,涂层表面存在微观压应力,并随着含铈量的增加压应力呈现先降低后增加的趋势.随铈含量的增加,涂层合金与基体表面润湿性能增强,界面处Cu、Al元素贫化现象减弱.     

喷焊层对焊缝组织性能的影响规律

为解决油田管线焊接接头防护问题 ,利用金相显微镜对焊缝组织形貌进行了观察。得到了镍基喷焊层元素熔入量对奥氏体焊缝显微组织及裂纹敏感性的影响规律。结果表明 ,镍基合金喷焊层的合金元素对奥氏体焊缝显微组织有明显影响 ,随着喷焊层元素熔入量的增加 ,焊缝柱状晶变得粗大 ,且方向性变得更明显。在一定范围内 ,增加喷焊层元素熔入量 ,焊缝的热裂纹敏感性将增大 ,但当熔入量再继续增加时 ,由于过量的喷焊层形成的大量低熔共晶物对焊缝冷却过程中的微裂纹起到了“愈合作用” ,使焊缝裂纹敏感性有所降低。同时 ,熔入过量喷焊层元素使得焊缝的薄弱位置发生了变化 ,热裂纹产生的位置由等轴晶区转移到柱状晶区。为了降低焊缝的热裂纹敏感性 ,应该在保证喷焊层耐蚀性的前提下 ,尽量降低喷焊层的厚度     

Ce对铝青铜合金粉体材料涂层微观组织结构的影响

利用等离子喷焊技术,将自主研究开发的多元铜合金粉体(含Ce和不含Ce)涂覆在45等对熔覆层表面微观组织观察,采用X射线衍射、表面EDS、EPMA等分析手段,研究Ce在多元铝青铜粉末熔覆层中的分布及其对微观组织结构的影响.结果表明:稀土Ce在多元铝青铜合金粉体材料涂层中以化合物的形式存在,主要富集在晶界,少量分布在晶粒内...     

羟基磷灰石涂层的骨结合行为

使用等离子喷涂技术，在钛合金表面制备了羟基磷灰石涂层。采用动物实验的方法，研究羟基磷灰石涂层的生物相容性。生物力学实验结果表明，使用羟基磷灰石涂层，可以显著提高骨组织与种植体的界面结合强度。扫描电镜观察显示，羟基磷灰石涂层与骨组织形成骨性结合，而钛合金种植体与骨组织之间存在纤维组织结构。两种不同的界面结构，是导致种植体与骨组织结构强度差异的主要原因。     

络合剂对Ni－P化学镀层耐蚀性的影响

本文研究了络合剂对化学镀Ｎｉ－Ｐ镀层磷含量及分布、表面形貌、耐蚀性等方面的影响。浸泡实验、镀层腐蚀后表面扫描电镜观察及能谱成分分析表明：镀层耐蚀性主要受镀层磷含量影响，并且与镀层表面形貌、磷含量变化等因素有关。分析表明：以上因素均可归因于络合剂种类的选择。     

超声波在Ni-Si3N4纳米复合电镀中的作用

采用超声波分散技术在纯铜板上制备了含有纳米Si3N4镍基复合镀层,研究了超声波对纳米颗粒含量、复合镀层显微硬度及组织结构的影响.用扫描电镜观察镀层表面显微组织,利用MM-200磨损实验机检测所得复合镀层的耐磨性能,结果表明,采用超声波分散技术可获得性能优良的复合镀层.     

镁合金表面MoS2/树脂杂化涂层的制备及其摩擦磨损和电化学性能研究

以水作为分散介质,制备了含丙烯酸树脂和MoS2颗粒的分散液,以阳极氧化为前处理,采用电化学共沉积法在镁合金表面制备了MoS2/树脂杂化涂层;采用MR 060型多功能摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制;采用PARSTAT2273型电化学工作站测试涂层的电化学阻抗谱及极化曲线;利用扫描电子显微镜和能谱仪分析涂层的表面形貌及结构.结果表明：所制备的涂层厚度高达50 μm,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中表现出优异的耐腐蚀性能;MoS2的加入,能够有效降低涂层的摩擦系数,提高其耐磨性.     

ZrO2陶瓷表面Cu-Ti复合渗镀研究

应用加弧辉光复合渗镀技术和自制Cu-Ti二元金属复合靶,对ZrO2陶瓷表面进行Cu-Ti复合渗镀。采用X射线能量色散谱分析(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)面扫描、X射线衍射(XRD)、声发射划痕等试验方法对渗镀层的元素组成、成分分布、相组成、界面结合强度进行分析测试。结果表明渗镀层中存在Cu、Ti及Fe元素,各组分分布较为均匀,没有明显的成分偏聚现象;渗镀层由Cu2Ti、Cu2Ti4O、Ti8O15组成;渗镀层与陶瓷基体结合良好,在100 N最大载荷下未出现剥离和崩落现象。     

镍基高温合金表面渗铝层的抗氧化行为

随着科学技术的进步,高科技产品对材料的性能要求逐渐提高,镍基合金以其优越的性能被广泛使用。为了提高合金的抗氧化性能,在表面制备渗铝涂层是简单有效的方法。通过对镍基合金表面渗层性能的研究,发现渗铝后的合金抗氧化性能更强。     

La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金表面包覆铜及其电化学性能

以A2B7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni7为研究对象,研究未包覆和表面包覆Cu以及对包覆铜的贮氢合金进行再包覆Ni、Co处理的合金电极电化学性能.实验结果表明,表面包覆Cu和Cu-Ni后的贮氢合金电极循环稳定性有所提高,而包覆Cu-Co的合金电极稳定性较差,但电极容量有所提高.线性极化扫描和电化学阻抗图谱分析结果表明,包覆Cu、Cu-Co及Cu-Ni处理改善合金电极的交换电流密度I0,降低电化学阻抗,说明包覆处理改善合金表面的电催化活性,加快合金表面电荷的迁移速率,从而提高高倍率放电能力.     

硬脂酸改性处理TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究

在Ti₆Al₄V合金微弧氧化膜层上采用硬脂酸改性处理实现了陶瓷膜层的疏水化转变，显著提高了钛合金的耐蚀性能。利用接触角测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对膜层的润湿性、稳定性、微观结构和化学组成进行了分析，并通过动电位极化曲线和电化学阻抗分析了其腐蚀行为。结果表明，改性处理得到的疏水微弧氧化膜层试样能有效修复微弧氧化膜层缺陷，提高钛合金的耐蚀性能，说明硬脂酸改性处理与微弧氧化技术相结合有助于拓宽微弧氧化技术在钛合金上的应用。