超音速火焰喷涂制备双峰WC-12Co涂层组织性能研究

采用JP-8000型超音速火焰(HVOF)喷涂设备,在低碳钢基体上制备了双峰WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能.并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损后的涂层表面形貌进行了观察.结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳...     

HVOF制备亚微米结构WC-12Co涂层性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了亚微米结构WC-12Co涂层,测试了这种亚微米涂层的结合强度、显微硬度及抗磨粒磨损性能,并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行观察.研究结果表明:喷涂过程中,亚微米结构WC粒子没有明显的脱碳分解发生,涂层组织结构致密,其显微硬度平均值高达HV1105;在相同的试验条件下,16Mn钢的磨粒磨损量是亚微米WC-12Co涂层的7.8倍,这表明亚微米结构涂层具有优异的抗磨粒磨损性能.     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的滑动磨损特性

利用超音速火焰喷涂工艺在铜基复合材料表面制备WC-12Co涂层. 分析了涂层的微观结构、相组成和含量以及表面和截面硬度,并对涂层的摩擦磨损性能进行测试. 结果表明:涂层组织和截面硬度分布均匀,耐磨性好,摩擦过程中会形成两种摩擦膜. 磨损率随载荷增加而呈增大趋势,随转速的增加呈先减小后增大的趋势. 涂层最适用的环境为300 ~500 r· min-1和2~3 N,磨损率与滑动速度间的回归方程满足一元二次函数;磨损率与载荷间的回归方程满足指数方程.     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的磨粒磨损行为研究

对超音速火焰WC-12Co涂层进行了磨粒磨损试验,研究了磨粒磨损试验参数对涂层性能的影响,并通过SEM对涂层表面的显微形貌进行了观察分析,探讨了WC-12Co涂层的磨粒磨损失效机制.结果表明:涂层的失重随试验载荷及磨料直径的增加而增加;在载荷或磨料粒度较大时.涂层的磨损失效形式为晶粒剥落及犁沟切削相结合;当载荷或磨料粒度较小时,其失效形式主要为晶粒剥落方式.     

超音速火焰喷涂WC—Co涂层结构的研究

用Ｘ射线衍射研究超音速火焰喷涂ＷＣ－Ｃｏ涂层的结构及其影响因素的结果表明，超音速火焰喷涂过程中，ＷＣ的分解也会发生，但受ＷＣ－Ｃｏ喷少粉末结构的影响很大。当粉末中的结合相为复合碳化钨（如Ｃｏ３Ｗ３Ｃ，Ｃｏ６Ｗ６Ｃ）而非金属钴时，ＷＣ最容易发生分解，依赖于燃气的种类，将分解为Ｗ２Ｃ或金属钨。钴包覆ＷＣ型粉末喷制的涂层结构明确显示了涂层中Ｃｏ－Ｗ－Ｃ非晶态相的形成。Ｃｏ－Ｗ－Ｃ三元非晶合金经结晶化热处     

反应超音速火焰喷涂TiC-TiB2-Ni涂层的组织性能

基于反应超音速火焰喷涂技术,以钛粉、炭化硼、石墨和镍粉为原材料,在45#钢基体上制备3种TiC-TiB2-Ni涂层,并对涂层组织与相关性能进行研究.结果表明:Ti-B4C-C-Ni粉末组元在喷涂过程中发生剧烈的放热反应,可以合成TiC-TiB2-Ni金属陶瓷涂层,Ti-B4C之间发生反应的趋势和剧烈程度明显大于Ti-C之间的;涂层中除主要组成相TiC,TiB2和Ni外,还含有一定量的Ti(C,N),TiO2,Ti2O3和NiO相;随着TiB2含量的减少,涂层中的气孔和夹杂物含量增多,显微硬度和结合强度逐渐降低,滑动磨损量明显升高,涂层耐磨性能下降;利用Ti-B<4>C-Ni材料组元制备的TiC-TiB2-Ni涂层的性能最优,涂层的滑动磨损失效形式主要表现为脆性剥落和犁削.     

添加剂铜在等离子喷涂WC-12Co涂层中的作用研究

以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料,采用等离子喷涂系统制备涂层,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的显微组织和相结构进行观察与分析,并使用MH-6维氏硬度仪测量涂层的显微硬度HV,研究添加铜对WC-12Co涂层微观组织、相组成和硬度的影响规律。结果表明：添加铜后,WC-12Co涂层的显微组织更加致密,但显微硬度降低;涂层主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO,添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用;喷涂过程中铜具有很好的流动性,填充到涂层形成过程中颗粒间的孔隙,降低涂层孔隙率。     

喷距对低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层性能的影响

以粒度为5~15μm的WC-10Co4Cr为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备WC-10Co4Cr涂层,并利用粒子收集技术研究喷距对涂层显微结构和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、粗糙度测试仪和显微硬度仪分别对涂层的显微结构、粗糙度、硬度和韧性进行测试分析。实验结果表明:WC-10Co4Cr涂层的显微硬度(HV0.3)和致密度随着喷距的增大而降低,分别由喷距100 mm时的1 484.19和0.5%降低至喷距310 mm时的930.50和2.2%;涂层的结构和性能与粉末在焰流中的熔融状态和飞行速度相关,喷距在100~190 mm范围内粉末呈未熔化状态,220~310 mm范围内呈微熔化状态,粉末的飞行速度随喷距的增加呈下降趋势;粉末呈微熔化状态时断裂韧性与HVOF涂层相当且明显高于粉末呈未熔化状态的断裂韧性;优化的喷涂距离为220~280 mm,该段距离内可以获得涂层粗糙度约为2μm、孔隙率小于1%、显微硬度大于1 018(HV0.3)、断裂韧性大于3.323 1 MPa·m1/2的涂层。     

添加剂铜对等离子喷涂WC-12Co涂层的相的影响研究

本文以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料，采用等离子喷涂系统制备涂层，利用x射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的相结构进行分析，研究添加铜对WC-12Co涂层相组成的影响规律。结果表明：添加铜后，WC-12Co涂层的主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO，添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用。     

螺杆泵转子表面HVOF喷涂WC涂层的耐磨抗蚀性能

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在螺杆泵转子基材45钢表面分别制备WC-12Co和WC-10Co-4Cr涂层,并利用SEM、EDS、XRD及显微硬度计等手段,表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构和维氏硬度.在摩擦磨损试验和电化学试验基础上,探讨了涂层磨损和腐蚀机理.研究结果表明：WC-12Co涂层和WC-10Co-4Cr涂层组织结构致密,孔隙率分别为0.58%和0.48%,平均维氏硬度分别为1 385.87 HV_0.3和1 268.62 HV_0.3,磨损量分别为基体的19.5%和21.8%,WC-12Co涂层耐磨性最优;两种涂层磨损机制均为轻微的磨粒磨损,而基体以磨粒磨损为主,黏着磨损为辅;WC-12Co和WC-10Co-4Cr涂层的腐蚀电流密度分别为基体的21.1%和12.8%;WC-10Co-4Cr涂层电荷转移电阻最大,可见Cr氧化物所形成的钝化膜使WC-10Co-4Cr涂层的抗腐蚀性最佳;两种涂层均在WC与金属黏结相之间发生微电偶腐蚀,导致黏结相溶解和部分WC颗粒脱落,腐蚀产物起到保护涂层作用.     

HVOF制备的Ni60/WC-10Co4Cr涂层组织和滑动磨损性能研究

为了降低超音速火焰(HVOF)喷涂金属陶瓷涂层的材料和加工成本,使其在更大范围内替代会给环境带来严重污染的电镀硬铬(EHC)涂层,本文将不同比例的Ni60与WC-10Co4Cr相混合,并采用HVOF喷涂工艺分别制备了5种金属陶瓷复合涂层.研究了这些涂层的显微组织、基本性能和滑动磨损性能,并将其与EHC涂层进行对比.结果表明:所有HVOF喷涂工艺制备的Ni60/WC-10Co4Cr涂层都很致密(孔隙率小于1%),随着WC-10Co4Cr比例的增加,Ni60/WC-10Co4Cr涂层的硬度从688.3 HV0.3增加到1 203.4HV0.3,磨损率由2.75×10~(-5) mm~3/N·m降低到7.29×10~(-7) mm~3/N·m.并且,所有HVOF喷涂工艺制备的涂层和与其配对的摩擦副的磨损率以及磨擦系数均低于EHC涂层,表现出良好的抗滑动磨损性能.     

NiCrBSi超音速火焰喷涂层的电化学腐蚀机制

采用超音速火焰喷涂方法在普通碳钢表面制备了NicrBsi合金涂层，然后将涂层在利用冰醋酸调整pH值到3的3．5％NaCl(质量分数)溶液中进行全浸泡试验．应用化学成分分析、电子探针分析方法分析了涂层腐蚀后的成分变化和分布，用高频等离子体发射光谱仪分析了腐蚀液中的离子存在情况，用X射线能谱分析了腐蚀产物，用扫描电镜观察了涂层腐蚀后的形貌．结果发现：NiCrBSi合金涂层没有发生成分选择性腐蚀；涂层的腐蚀包括表面宏观均匀腐蚀和腐蚀介质侵入涂层内部引发的腐蚀，后者起关键作用；腐蚀首先在涂层表面存在未熔颗粒及孔隙、夹杂和微裂纹的局部阳极区发生，随后沿孔隙、夹杂、微裂纹、层状组织等形成的阳极通道扩展；涂层的主要失效形式是片状或层状剥离；调整喷涂工艺参数以降低涂层的电化学不均匀性或进行封孔处理有助于提高涂层的耐蚀性能．     

基体热导率对超音速火焰喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层相组成的影响

为研究基体热导率对超音速火焰(HVOF)喷涂Al-Cu-Cr准晶涂层相组成的影响规律,采用相同的热喷涂参数,分别在304不锈钢、45#钢、工业纯铝和紫铜基体表面制备涂层.X射线衍射分析结果表明:喷涂准晶粉末Al65Cu20Cr15中含有二十面体准晶相I-Al65Cu24Cr11和极少量具有单斜结构的晶体相-θAl13Cr2(即Al83Cu4Cr13);而超音速火焰喷涂形成涂层中除这两相外,还生成了一种新相,即具有体心立方结构的晶体相-αAl69Cu18Cr13,为I相的晶体类似相.晶体相θ和α与准晶相I之间对应衍射峰的强度比值θ/I和α/I随基体热导率的提高而增大.304不锈钢为基体的涂层中,准晶相I含量比紫铜为基体的涂层中的高,而晶体相θ和α的含量比后者低.     

陶瓷涂层的火焰喷涂及其耐磨性能

本文介绍了采用氧乙炔火焰喷涂Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２陶瓷材料。对其耐磨性能和机理进行的试验研究结果表明，在Ａｌ２Ｏ３中加入一定量的ＴｉＯ２不仅使Ａｌ２Ｏ３可以采用氧乙炔火焰喷涂，并且涂层的孔隙率下降，抗压强度增加，耐磨性能提高。     

表面熔融粒子结构对超音速火焰喷涂层结合性能的影响

探讨了在超音速火焰喷涂（HVOF）过程中所形成的表面金属层熔化而芯部陶瓷相不熔化的表面熔融粒子结构。研究了这种粒子结构对HVOF涂层结合性能的影响规律,发在态颗粒的密度及体积分数与结合强度有直接的对应关系。提出了综合考虑固态粒子密度、体积分数及速度,表征半熔结构状态对涂层结合性能影响的有效固相质量和有效固相动能两个参量。有效固相质量定义为固态粒子密度和其体积分数平方的乘积,有效固相动能定义为有效固相质量与粒子速度平方的乘积。试验结果表明,涂层的结合强度随这两个参量的增加而增加。     

Ti-Ni-C系反应超音速火焰喷涂合成研究

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料,制备了3种喷涂粉末,研究了制粒方式和粉末组成对超音速火焰合成金属陶瓷涂层组织的影响。结果表明,制粒方式在喷涂过程中对反应程度和涂层相组成起到关键的影响作用,聚乙烯醇(PVA)制粒比混合制粒更有利于喷涂过程中反应的进行,PVA制粒粉末喷涂涂层的相组成为TiC,Ni和少量Ti与Ni的氧化物,混合制粒粉末喷涂涂层中含有大量的氧化物相;超音速火焰喷涂合成过程中,粉末组分中一定量的Ti和Ni被氧化,增加Ni与C的含量对喷涂粉末的氧化有一定的抑制作用。     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的冲蚀磨损特性

实验研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对超音速火焰 (HVOF)喷涂Cr3C2 NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响 ,在对不同角度冲蚀后涂层表面和横截面结构分析的基础上 ,探讨了其冲蚀磨损失效机制 .结果表明 :Cr3C2 NiCr涂层的冲蚀磨损呈现脆性材料的冲蚀磨损特征 ,在 90°冲蚀率最大 ;磨料冲击引起的裂纹沿涂层内粒子界面萌生、扩展并最终导致粒子剥落 ,是涂层主要的冲蚀磨损机制 .     

反应火焰喷涂TiC-Fe涂层的耐磨性能

研究以钛铁,石墨和纯铁粉为原料,用反应火焰喷涂技术制备TiC-Fe金属陶瓷涂层的耐磨性能,结果表明,涂层中富ＴiC和贫TiC片层的显微硬度分别达11．9－13．7GPa和3．3－6．0GPa,在SRV磨损试验机上经20min的干磨擦试验表明,反应火焰喷涂TiC-Fe涂层具有良好的耐磨性能,大约是常规火焰喷涂WC－Ni45金属陶瓷涂层的5倍,综合磨痕的轮廓曲线及其SEM形貌发现,其磨损机理主要是粘着磨损,但也有少量细小的硬质相相剥落。     

超音速火焰喷涂WC涂层替代电镀硬铬：疲劳和摩擦磨损性能

以WC涂层在飞机起落架的应用作为研究背景,对300 M超高强钢基体上电镀硬铬和超音速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳及与Al—Ni—Bronze合金的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,有WC涂层300 M钢的疲劳寿命与无涂层300 M钢的疲劳极限和过载下的疲劳寿命相当,WC涂层对300 M钢的疲劳寿命不会产生不良影响;而电镀硬铬使300 M钢的疲劳极限降低120 MPa,疲劳寿命则降低70 %～90 %。疲劳失效分析表明, WC涂层中的疲劳裂纹在界面上发生偏斜,转向沿界面扩展,因此对基体的疲劳寿命没有影响;而电镀硬铬中的的疲劳裂纹扩展到基体表面,显著降低基体的疲劳寿命。10#航空液压油润滑下涂层与Al—Ni—Bronze合金的摩擦磨损表明,与电镀硬铬对磨时,Al—Ni—Bronze合金发生明显的磨损,同时因质量转移而导致电镀硬铬的质量显著增加;而WC涂层仅略有失重,相应地Al—Ni—Bronze合金的失重仅为与电镀硬铬层磨损失重的1/50～1/100。WC涂层与Al—Ni—Bronze合金的磨损机理主要为磨粒磨损;电镀硬铬与Al—Ni—Bronze合金的磨损机理主要为黏着磨损。