2024第1期目录
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    综述
  • 赵王鑫,马新野,曹毓鹏,王全胜
    摘要:
    悬浮液等离子喷涂(SPS)采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。本文综述了近些年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐述了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性(包括固含量、粘度、表面张力)、喷涂工艺参数(包括喷枪类型、喷涂距离)、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。
  • 张晓宇,霍皓灵,李纪龙,慈世伟,阳颖飞,杨俊杰,李杰,任盼,陈德馨,张鹏,王启伟
    2024,16(1):18-34 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    陶瓷增强金属基复合材料(MMCs)因其优异的耐磨性、韧性、高温蠕变性能和疲劳强度,已被广泛应用于生物医学、航空航天、电子等高端工程行业。激光熔覆是在基体表面,利用激光束使陶瓷及其他特殊粉末与基体表层融化,并自激冷却形成冶金结合涂层的环保新技术,具有沉积效率高、厚度可控、热变形小、冷却快、稀释率小以及冶金结合等优点。本文介绍了激光熔覆陶瓷颗粒的形成方式对MMCs性能的影响,随后讨论了激光熔覆辅助能场及高速激光熔覆技术对MMCs的界面强化效应,并分析了陶瓷颗粒的强化机制和激光辅助能场的作用机制。最后,对目前激光熔覆陶瓷颗粒增强基金属复合材料研究的发展进行了展望。
  • 材料与涂层性能
  • 徐雷,丁宁,李彰,陈立,王长亮,郭孟秋,石仲川,田浩亮
    2024,16(1):35-47 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数(气体温度、压力、喷枪距离及压力)对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明:冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为温度310℃;气体压力2.0MPa;喷涂最佳距离20mm;基板相对移动速度30~50mm.s-1。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2和MgCl2。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200h。
  • 王森源,丁宁,汤智慧,陈立,李彰,王长亮,房永超,田浩亮
    2024,16(1):48-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。研究结果表明:进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比(IDR)值仍较大,在叶片叶尖电镀BN涂层后,进给速率为5μm/s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。
  • 赵宇,李奎,郑兆然,行峰涛,陈芝来,谢琪远,李建华
    2024,16(1):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    本文针对五种MCrAlY材料进行了700℃的热盐腐蚀试验,通过对材料表面、腐蚀产物、腐蚀截面、腐蚀失重等方面进行分析,研究Co、Cr、Al等MCrAlY的基本元素对700℃下含硫热腐蚀的影响。结果表明,700℃下,腐蚀产物以氧化铬、氧化铝为主,伴随少量尖晶石生成。腐蚀以网状氧化铝形貌向深处蔓延,网状氧化铝的附近往往伴随硫化铬的生成。Co、Cr为抗热盐腐蚀的有益元素,其中,Cr对抗700℃热盐腐蚀的提升作用优于Co元素。
  • 邹旸,梁加宽,龚文娟,韩日飞,史天杰,庞小肖,贾芳
    2024,16(1):64-70 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    随着航空航天技术的快速发展,飞行器热端部件的服役温度越来越高,YSZ热障涂层已经无法满足目前航空发动机热端部件的服役需求,稀土元素钆(Gd)与镱(Yb)对YSZ进行掺杂得到的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3共稳定氧化锆(GYYZO)被广泛认为在超高温工况下具有广阔的应用前景。本研究采用固相反应法与化学沉淀法分别制备了两种球形GYYZO粉末,并采用大气等离子喷涂法制备了两种GYYZO陶瓷热障涂层,研究了粉末制备工艺对粉体结构以及涂层结构与性能的影响。
  • 任佳奇,胡平生,李春光,乔志刚,崔永静,王天颖,王长亮,胡宇田,刘宇
    2024,16(1):71-79 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用爆炸喷涂技术制备了Cr3C2-25NiCr涂层,采用SEM测试、显微硬度测试、沉积效率测试、弯曲性能表征等手段研究了喷涂距离及氧燃充枪比对Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响,结果表明,当喷涂距离为250mm以及氧燃充枪比为45%时,Cr3C2相熔融较为充分,制备的涂层性能最优,孔隙率仅为0.52%,显微硬度达878.6HV0.3。涂层沉积效率随喷涂距离增大而降低,随氧燃充枪比增大而上升。喷涂距离及氧燃充枪比对涂层弯曲性能无显著影响。
  • 顾宗强,雷秋骏,姚春欢,徐逸铭,徐浩博
    2024,16(1):80-85 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为改善铝硅合金的摩擦学性能,以YL113铝硅合金为基体,喷涂功率、总气流量和喷涂距离为试验因素,显微硬度和孔隙率为考核指标,采用三因素三水平的正交试验法得到了超音速等离子喷涂Al-35Si-4Fe涂层的最佳制备工艺;研究了此工艺下涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂功率为65 kW,总气流量为110 L/min,喷涂距离为95 mm时,涂层质量为最佳。此时,Al-35Si-4Fe涂层的显微硬度达到465±24.4 HV0.2,涂层孔隙率为1.3%。实验条件下,Al-35Si-4Fe涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,磨粒磨损为辅。Al-35Si-4Fe涂层的磨损率为1.88 ×10-4 mm3/Nm,摩擦因数为0.37。优化后的Al-35Si-4Fe涂层能有效保护内部YL113铝硅合金,延长其使用寿命,并应对更加复杂的工况。
  • 李姝,王森源,谭海兵,王静,钟燕,朱昌洪,房永超,田浩亮
    2024,16(1):86-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究镍铜/氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响。本文采用等离子喷涂在TC4基体上制备NiAl底层和NiCu-BN面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:NiCu-BN涂层经过192h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要微NaCuO2和Cu64O。喷涂态涂层的平均IDR值为9.76±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值则为13.01±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能,涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。
  • 温雨
    2024,16(1):95-99 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用机械合金化技术制备TiB2 -Co金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2 -Co金属陶瓷涂层.对TiB2 -Co金属陶瓷涂层的显微结构、硬度、耐磨损性能及磨损损机制进行研究。研究结果表明,涂层表面存在完全熔化区和部分熔化区;涂层呈典型的叠层状结构,与基材结合良好;涂层的硬度明显高于基体金属,是基体金属的4.5倍;磨损失重量仅为基体金属的磨损失重量的1/4;涂层磨损试样表面存在空穴和犁沟,其磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。
  • 梁锐辉,钟鑫,洪督,赵芳霞,牛亚然,张振忠,郑学斌
    2024,16(1):100-108 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    新一代高推重比航空发动机的发展对环境障涂层(EBCs)的服役寿命和温度提出了苛刻的要求。稀土硅酸盐作为EBCs材料应用于面层,在服役过程中易产生纵向裂纹,为腐蚀性介质的侵蚀提供通道,严重影响EBCs的寿命。二硅化钼(MoSi2)具有优异的高温性能,有望改善稀土硅酸盐 EBCs体系的高温性能。本工作中采用MoSi2改性Yb2SiO5面层,通过真空等离子喷涂技术(VPS)分别制备了Yb2SiO5-XMoSi2(X=0,5和10vol.%)为面层,Yb2Si2O7为中间层,Si为粘结层的三种环境障涂层体系。研究了涂层在1350 ℃长时间氧化前后显微结构演化过程。结果发现,掺杂MoSi2涂层体系在高温氧化500 h后仍能保持结构完整且面层裂纹减少。原因在于,MoSi2可消耗氧化剂,减缓涂层内部TGO的增长速率,反应产物Yb2Si2O7与中间层成分一致,具有较好的化学相容性,有效改善了涂层体系的高温性能。
    综述
  • 赵王鑫,马新野,曹毓鹏,王全胜
    摘要:
    悬浮液等离子喷涂(SPS)采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。本文综述了近些年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐述了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性(包括固含量、粘度、表面张力)、喷涂工艺参数(包括喷枪类型、喷涂距离)、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。
  • 张晓宇,霍皓灵,李纪龙,慈世伟,阳颖飞,杨俊杰,李杰,任盼,陈德馨,张鹏,王启伟
    2024,16(1):18-34 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    陶瓷增强金属基复合材料(MMCs)因其优异的耐磨性、韧性、高温蠕变性能和疲劳强度,已被广泛应用于生物医学、航空航天、电子等高端工程行业。激光熔覆是在基体表面,利用激光束使陶瓷及其他特殊粉末与基体表层融化,并自激冷却形成冶金结合涂层的环保新技术,具有沉积效率高、厚度可控、热变形小、冷却快、稀释率小以及冶金结合等优点。本文介绍了激光熔覆陶瓷颗粒的形成方式对MMCs性能的影响,随后讨论了激光熔覆辅助能场及高速激光熔覆技术对MMCs的界面强化效应,并分析了陶瓷颗粒的强化机制和激光辅助能场的作用机制。最后,对目前激光熔覆陶瓷颗粒增强基金属复合材料研究的发展进行了展望。
  • 材料与涂层性能
  • 徐雷,丁宁,李彰,陈立,王长亮,郭孟秋,石仲川,田浩亮
    2024,16(1):35-47 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数(气体温度、压力、喷枪距离及压力)对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明:冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为温度310℃;气体压力2.0MPa;喷涂最佳距离20mm;基板相对移动速度30~50mm.s-1。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2和MgCl2。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200h。
  • 王森源,丁宁,汤智慧,陈立,李彰,王长亮,房永超,田浩亮
    2024,16(1):48-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。研究结果表明:进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比(IDR)值仍较大,在叶片叶尖电镀BN涂层后,进给速率为5μm/s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。
  • 赵宇,李奎,郑兆然,行峰涛,陈芝来,谢琪远,李建华
    2024,16(1):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    本文针对五种MCrAlY材料进行了700℃的热盐腐蚀试验,通过对材料表面、腐蚀产物、腐蚀截面、腐蚀失重等方面进行分析,研究Co、Cr、Al等MCrAlY的基本元素对700℃下含硫热腐蚀的影响。结果表明,700℃下,腐蚀产物以氧化铬、氧化铝为主,伴随少量尖晶石生成。腐蚀以网状氧化铝形貌向深处蔓延,网状氧化铝的附近往往伴随硫化铬的生成。Co、Cr为抗热盐腐蚀的有益元素,其中,Cr对抗700℃热盐腐蚀的提升作用优于Co元素。
  • 邹旸,梁加宽,龚文娟,韩日飞,史天杰,庞小肖,贾芳
    2024,16(1):64-70 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    随着航空航天技术的快速发展,飞行器热端部件的服役温度越来越高,YSZ热障涂层已经无法满足目前航空发动机热端部件的服役需求,稀土元素钆(Gd)与镱(Yb)对YSZ进行掺杂得到的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3共稳定氧化锆(GYYZO)被广泛认为在超高温工况下具有广阔的应用前景。本研究采用固相反应法与化学沉淀法分别制备了两种球形GYYZO粉末,并采用大气等离子喷涂法制备了两种GYYZO陶瓷热障涂层,研究了粉末制备工艺对粉体结构以及涂层结构与性能的影响。
  • 任佳奇,胡平生,李春光,乔志刚,崔永静,王天颖,王长亮,胡宇田,刘宇
    2024,16(1):71-79 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用爆炸喷涂技术制备了Cr3C2-25NiCr涂层,采用SEM测试、显微硬度测试、沉积效率测试、弯曲性能表征等手段研究了喷涂距离及氧燃充枪比对Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响,结果表明,当喷涂距离为250mm以及氧燃充枪比为45%时,Cr3C2相熔融较为充分,制备的涂层性能最优,孔隙率仅为0.52%,显微硬度达878.6HV0.3。涂层沉积效率随喷涂距离增大而降低,随氧燃充枪比增大而上升。喷涂距离及氧燃充枪比对涂层弯曲性能无显著影响。
  • 顾宗强,雷秋骏,姚春欢,徐逸铭,徐浩博
    2024,16(1):80-85 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为改善铝硅合金的摩擦学性能,以YL113铝硅合金为基体,喷涂功率、总气流量和喷涂距离为试验因素,显微硬度和孔隙率为考核指标,采用三因素三水平的正交试验法得到了超音速等离子喷涂Al-35Si-4Fe涂层的最佳制备工艺;研究了此工艺下涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂功率为65 kW,总气流量为110 L/min,喷涂距离为95 mm时,涂层质量为最佳。此时,Al-35Si-4Fe涂层的显微硬度达到465±24.4 HV0.2,涂层孔隙率为1.3%。实验条件下,Al-35Si-4Fe涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,磨粒磨损为辅。Al-35Si-4Fe涂层的磨损率为1.88 ×10-4 mm3/Nm,摩擦因数为0.37。优化后的Al-35Si-4Fe涂层能有效保护内部YL113铝硅合金,延长其使用寿命,并应对更加复杂的工况。
  • 李姝,王森源,谭海兵,王静,钟燕,朱昌洪,房永超,田浩亮
    2024,16(1):86-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究镍铜/氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响。本文采用等离子喷涂在TC4基体上制备NiAl底层和NiCu-BN面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:NiCu-BN涂层经过192h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要微NaCuO2和Cu64O。喷涂态涂层的平均IDR值为9.76±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值则为13.01±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能,涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。
  • 温雨
    2024,16(1):95-99 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用机械合金化技术制备TiB2 -Co金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2 -Co金属陶瓷涂层.对TiB2 -Co金属陶瓷涂层的显微结构、硬度、耐磨损性能及磨损损机制进行研究。研究结果表明,涂层表面存在完全熔化区和部分熔化区;涂层呈典型的叠层状结构,与基材结合良好;涂层的硬度明显高于基体金属,是基体金属的4.5倍;磨损失重量仅为基体金属的磨损失重量的1/4;涂层磨损试样表面存在空穴和犁沟,其磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。
  • 梁锐辉,钟鑫,洪督,赵芳霞,牛亚然,张振忠,郑学斌
    2024,16(1):100-108 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    新一代高推重比航空发动机的发展对环境障涂层(EBCs)的服役寿命和温度提出了苛刻的要求。稀土硅酸盐作为EBCs材料应用于面层,在服役过程中易产生纵向裂纹,为腐蚀性介质的侵蚀提供通道,严重影响EBCs的寿命。二硅化钼(MoSi2)具有优异的高温性能,有望改善稀土硅酸盐 EBCs体系的高温性能。本工作中采用MoSi2改性Yb2SiO5面层,通过真空等离子喷涂技术(VPS)分别制备了Yb2SiO5-XMoSi2(X=0,5和10vol.%)为面层,Yb2Si2O7为中间层,Si为粘结层的三种环境障涂层体系。研究了涂层在1350 ℃长时间氧化前后显微结构演化过程。结果发现,掺杂MoSi2涂层体系在高温氧化500 h后仍能保持结构完整且面层裂纹减少。原因在于,MoSi2可消耗氧化剂,减缓涂层内部TGO的增长速率,反应产物Yb2Si2O7与中间层成分一致,具有较好的化学相容性,有效改善了涂层体系的高温性能。
    综述
  • 赵王鑫,马新野,曹毓鹏,王全胜
    摘要:
    悬浮液等离子喷涂(SPS)采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。本文综述了近些年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐述了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性(包括固含量、粘度、表面张力)、喷涂工艺参数(包括喷枪类型、喷涂距离)、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。
  • 张晓宇,霍皓灵,李纪龙,慈世伟,阳颖飞,杨俊杰,李杰,任盼,陈德馨,张鹏,王启伟
    2024,16(1):18-34 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    陶瓷增强金属基复合材料(MMCs)因其优异的耐磨性、韧性、高温蠕变性能和疲劳强度,已被广泛应用于生物医学、航空航天、电子等高端工程行业。激光熔覆是在基体表面,利用激光束使陶瓷及其他特殊粉末与基体表层融化,并自激冷却形成冶金结合涂层的环保新技术,具有沉积效率高、厚度可控、热变形小、冷却快、稀释率小以及冶金结合等优点。本文介绍了激光熔覆陶瓷颗粒的形成方式对MMCs性能的影响,随后讨论了激光熔覆辅助能场及高速激光熔覆技术对MMCs的界面强化效应,并分析了陶瓷颗粒的强化机制和激光辅助能场的作用机制。最后,对目前激光熔覆陶瓷颗粒增强基金属复合材料研究的发展进行了展望。
  • 材料与涂层性能
  • 徐雷,丁宁,李彰,陈立,王长亮,郭孟秋,石仲川,田浩亮
    2024,16(1):35-47 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数(气体温度、压力、喷枪距离及压力)对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明:冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为温度310℃;气体压力2.0MPa;喷涂最佳距离20mm;基板相对移动速度30~50mm.s-1。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2和MgCl2。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200h。
  • 王森源,丁宁,汤智慧,陈立,李彰,王长亮,房永超,田浩亮
    2024,16(1):48-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。研究结果表明:进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比(IDR)值仍较大,在叶片叶尖电镀BN涂层后,进给速率为5μm/s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。
  • 赵宇,李奎,郑兆然,行峰涛,陈芝来,谢琪远,李建华
    2024,16(1):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    本文针对五种MCrAlY材料进行了700℃的热盐腐蚀试验,通过对材料表面、腐蚀产物、腐蚀截面、腐蚀失重等方面进行分析,研究Co、Cr、Al等MCrAlY的基本元素对700℃下含硫热腐蚀的影响。结果表明,700℃下,腐蚀产物以氧化铬、氧化铝为主,伴随少量尖晶石生成。腐蚀以网状氧化铝形貌向深处蔓延,网状氧化铝的附近往往伴随硫化铬的生成。Co、Cr为抗热盐腐蚀的有益元素,其中,Cr对抗700℃热盐腐蚀的提升作用优于Co元素。
  • 邹旸,梁加宽,龚文娟,韩日飞,史天杰,庞小肖,贾芳
    2024,16(1):64-70 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    随着航空航天技术的快速发展,飞行器热端部件的服役温度越来越高,YSZ热障涂层已经无法满足目前航空发动机热端部件的服役需求,稀土元素钆(Gd)与镱(Yb)对YSZ进行掺杂得到的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3共稳定氧化锆(GYYZO)被广泛认为在超高温工况下具有广阔的应用前景。本研究采用固相反应法与化学沉淀法分别制备了两种球形GYYZO粉末,并采用大气等离子喷涂法制备了两种GYYZO陶瓷热障涂层,研究了粉末制备工艺对粉体结构以及涂层结构与性能的影响。
  • 任佳奇,胡平生,李春光,乔志刚,崔永静,王天颖,王长亮,胡宇田,刘宇
    2024,16(1):71-79 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用爆炸喷涂技术制备了Cr3C2-25NiCr涂层,采用SEM测试、显微硬度测试、沉积效率测试、弯曲性能表征等手段研究了喷涂距离及氧燃充枪比对Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响,结果表明,当喷涂距离为250mm以及氧燃充枪比为45%时,Cr3C2相熔融较为充分,制备的涂层性能最优,孔隙率仅为0.52%,显微硬度达878.6HV0.3。涂层沉积效率随喷涂距离增大而降低,随氧燃充枪比增大而上升。喷涂距离及氧燃充枪比对涂层弯曲性能无显著影响。
  • 顾宗强,雷秋骏,姚春欢,徐逸铭,徐浩博
    2024,16(1):80-85 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为改善铝硅合金的摩擦学性能,以YL113铝硅合金为基体,喷涂功率、总气流量和喷涂距离为试验因素,显微硬度和孔隙率为考核指标,采用三因素三水平的正交试验法得到了超音速等离子喷涂Al-35Si-4Fe涂层的最佳制备工艺;研究了此工艺下涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂功率为65 kW,总气流量为110 L/min,喷涂距离为95 mm时,涂层质量为最佳。此时,Al-35Si-4Fe涂层的显微硬度达到465±24.4 HV0.2,涂层孔隙率为1.3%。实验条件下,Al-35Si-4Fe涂层的磨损机制以疲劳磨损为主,磨粒磨损为辅。Al-35Si-4Fe涂层的磨损率为1.88 ×10-4 mm3/Nm,摩擦因数为0.37。优化后的Al-35Si-4Fe涂层能有效保护内部YL113铝硅合金,延长其使用寿命,并应对更加复杂的工况。
  • 李姝,王森源,谭海兵,王静,钟燕,朱昌洪,房永超,田浩亮
    2024,16(1):86-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究镍铜/氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响。本文采用等离子喷涂在TC4基体上制备NiAl底层和NiCu-BN面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:NiCu-BN涂层经过192h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要微NaCuO2和Cu64O。喷涂态涂层的平均IDR值为9.76±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值则为13.01±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能,涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。
  • 温雨
    2024,16(1):95-99 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    采用机械合金化技术制备TiB2 -Co金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术制备TiB2 -Co金属陶瓷涂层.对TiB2 -Co金属陶瓷涂层的显微结构、硬度、耐磨损性能及磨损损机制进行研究。研究结果表明,涂层表面存在完全熔化区和部分熔化区;涂层呈典型的叠层状结构,与基材结合良好;涂层的硬度明显高于基体金属,是基体金属的4.5倍;磨损失重量仅为基体金属的磨损失重量的1/4;涂层磨损试样表面存在空穴和犁沟,其磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。
  • 梁锐辉,钟鑫,洪督,赵芳霞,牛亚然,张振忠,郑学斌
    2024,16(1):100-108 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    新一代高推重比航空发动机的发展对环境障涂层(EBCs)的服役寿命和温度提出了苛刻的要求。稀土硅酸盐作为EBCs材料应用于面层,在服役过程中易产生纵向裂纹,为腐蚀性介质的侵蚀提供通道,严重影响EBCs的寿命。二硅化钼(MoSi2)具有优异的高温性能,有望改善稀土硅酸盐 EBCs体系的高温性能。本工作中采用MoSi2改性Yb2SiO5面层,通过真空等离子喷涂技术(VPS)分别制备了Yb2SiO5-XMoSi2(X=0,5和10vol.%)为面层,Yb2Si2O7为中间层,Si为粘结层的三种环境障涂层体系。研究了涂层在1350 ℃长时间氧化前后显微结构演化过程。结果发现,掺杂MoSi2涂层体系在高温氧化500 h后仍能保持结构完整且面层裂纹减少。原因在于,MoSi2可消耗氧化剂,减缓涂层内部TGO的增长速率,反应产物Yb2Si2O7与中间层成分一致,具有较好的化学相容性,有效改善了涂层体系的高温性能。

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