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  • 曹沁,袁洁燕,王进双,曹学强
    2019,11(1):9-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)已广泛应用于航空、航天和地面燃机等发动机热端部件和 武器装备的防护。TBCs 应用的基底材料种类繁多,常见的是镍基高温合金,还有碳钢、铜合金、铝合金、镁合 金、复合材料等。氧化钇稳定化的氧化锆(Yttria Stabilized Zirconia,YSZ)涂层的常见颜色是白色和灰色,颜 色决定于氧空位含量。TBCs 产品的表面可能出现腐蚀斑点现象,特别是在高温潮湿环境下,腐蚀斑点出现机会 多、现象更明显。腐蚀斑点的颜色取决于基底或粘结层材料,碳钢和铜合金产生棕色腐蚀斑点,镍基高温合金产 生绿色腐蚀斑点,钴基高温合金产生浅红色腐蚀斑点,铝合金、镁合金、树脂则不会出现彩色腐蚀斑点。在镍基 高温合金基底表面,依次用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)方法制备钴基高温合金粘结层 (Bond Coat,BC)和纳米 YSZ(n-YSZ)涂层,在自然环境下贮存一段时间后,部分产品的表面出现了大量腐 蚀斑点。采用体式显微镜、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)和激光烧蚀 - 耦合等离子 - 质谱(Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy,LA-ICP-MS)方法证明,腐蚀斑点来源于 BC 的腐蚀产物。 BC 的主要成分是 Ni、Co 和 Cr,在涂层制备过程中分别被氧化生成氧化物 NiO、CoO 和 Cr2O3。YSZ 粉末中含有 大量残余的原料 ZrOCl2 和 YCl3,在潮湿空气中水解产生 HCl,将 BC 的氧化物溶解,便出现了 Ni2+(翠绿色)、 Co2+(浅红色)和 Cr3+(墨绿色)特有的颜色。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2020,12(4):1-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    铁基非晶合金涂层以其良好的力学性能、 优异的耐磨耐蚀性以及较低的经济成本已成为较有前景的非晶涂层材料之一。 本文综述了铁基非晶涂层材料的设计准则与材料体系, 介绍了激光熔覆技术和热喷涂技术制备铁基非晶涂层的进展和发展趋势, 结合铁基非晶涂层的性能特点介绍了其工程应用概况。 指出了目前铁基非晶涂层研 究领域存在的问题并展望了发展方向。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(1):85-90    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用激光熔覆在 45# 钢基体上制备了不同 Mo 含量的 FeCrNi 熔覆层, 探讨 Mo 元素含量对熔覆层组织和 性能的影响。 试验结果表明, 五种熔覆层均主要由马氏体和 M7C3 碳化物组成, 当 Mo 添加量大于等于 1wt.% 时, 熔覆层中出现了少量 Mo2C 和 Laves 相。 Mo 元素能够改善熔覆层中的碳化物分布和形态, 使鱼骨状共晶碳化物 增多, 提高熔覆层的硬度和耐磨性, 但 Mo 加入过多时, 碳化物聚集长大成粗网状, 使熔覆层耐磨性降低。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2020,12(2):17-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    磁控溅射技术是制备钛基薄膜常用的方法。 本文综述了磁控溅射法的基本原理、 特点及方法种类, 并总 结了磁控溅射法制备 TiO2、 TiN、 TiC 薄膜和 Ti 复合薄膜的最新研究进展, 最后展望了磁控溅射技术制备 Ti 基薄 膜的发展方向。
  • 刘雨蒙,郝建洁,李佳艳,谭毅,邹兵林,蔡晓龙
    2021,13(1):22-32    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    为了提升碳/碳 (C/C) 复合材料的抗氧化性能, 通过大气等离子喷涂技术在 C/C-SiC 复合材料表面制备了添 加剂改性的 ZrB2 陶瓷涂层, 分别为 ZrB2-SiC、 ZrB2-TiB2 涂层, 对涂层样品进行 1200 ℃ 的氧化性能测试。 结果 表明, 氧化 5 h 后, ZrB2-SiC 涂层仍有 2.62 wt.% 增重量, 与 ZrB2 涂层相比(氧化失重率为 10.76 wt.%) , ZrB2- SiC 涂层抗氧化性能大幅度提升, 主要由于 SiC 的添加降低了涂层热膨胀系数, 缓解热失配, 提升了涂层结合强 度, 而且氧化后形成致密的硼硅酸盐熔融玻璃表面, 填充了涂层裂缝、 孔洞, 为基材提供更为优异的抗氧化防护。 而 ZrB2-TiB2 涂层表现出较差的抗氧化性, 氧化 5 h 后, 失重量达到 18.76 wt.%, ZrB2-TiB2 涂层极差的抗氧化性 是因为 TiB2 的引入改变了涂层的形貌, 氧化后形成疏松多孔的组织结构, 无法有效隔绝氧气。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,沈婕,章德铭
    2019,11(3):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文主要从复合电镀理论发展、复合电镀参数影响、复合电镀研究应用现状三个方面对复合电镀技术进行了概述,并简要介绍了国内外复合电镀技术发展差距。
  • 孙浩,董昕远,任媛,雒晓涛,李成新,Mahrukh M.,朱永胜,李长久
    2021,13(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    针对如何降低 NiCrCu 涂层氧化物含量以改善涂层内粒子层间结合的问题, 本研究设计了含 B 的 NiCrCu 粉末, 以期通过 B 在高温熔滴飞行中的牺牲氧化并蒸发去除氧化物机制, 在大气等离子喷涂条件下获得无氧化 物的熔滴制备高致密的金属涂层。 为此, 采用粒度 30~50 μm 的 NiCrCu1.5B 和 NiCrCu4B 喷涂粉末, 研究了粉末 成分与大气等离子喷涂工艺参数对涂层成分、 组织结构及力学性能的影响。 结果表明, 等离子喷涂制备 NiCrCuB 涂层时, 基体在等离子射流中的受热程度对涂层氧化物含量影响显著, 随喷枪移动速率和喷涂距离的增加, 等离 子射流对基体加热效果减弱, 涂层氧化物含量显著降低。 采用 NiCrCu4B 粉末制备涂层时, 涂层氧含量随喷涂距 离的增加而显著减小, 这与迄今等离子喷涂金属合金涂层的氧含量随距离的增加而增加的规律完全相反, 该结果 表明 NiCrCuB 熔融粒子中的硼在粒子飞行中具有优先氧化的去氧化效应。 采用含硼量为 1.2 wt.% 的 NiCrCu1.5B 粉末喷涂涂层时, 涂层内氧元素含量呈先降低后增加趋势, 表明 B 含量低于约 0.6 wt.% 的临界值时, 无法实现 完全的氧化保护, 致使其他元素随飞行距离的增加逐步氧化所致。 针对等离子喷涂中金属熔滴飞行中的氧化与碰 撞基体沉积后的氧化两种机制, 采用较高 B 含量粒子可使飞行中氧化得到抑制, 通过强化熔滴沉积后的冷却过程, 可显著降低涂层氧含量, 达到最低氧含量值, 约 0.6 wt.%。 研究表明涂层的结合强度约为 40MPa, 受喷涂参数的 影响有限。 涂层中的 B 以硼化物弥散分布使得涂层的硬度显著增加, 当 B 含量从 0.2 wt.% 增加至 3.2 wt.% 时, 涂层的硬度呈线性相关, 从 280HV0.3 增加至 700HV0.3。
  • 孟玲,陈星,杜开平
    2021,13(1):60-64    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    非晶合金以其独特的原子排列和优异的性能引起人们的广泛关注, 但由于尺寸、 晶化等问题严重限制了 实际工程中的应用, 激光增材制造技术具有高升温 - 冷却速率和逐点熔融沉积的特点, 为制备非晶合金提供了新 思路。 本文采用选择性激光熔融成型技术制备 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8 非晶合金。 对制备出的样品的成分和组织结构进 行了表征。 结果表明, 样品主要由非晶相构成, 晶化主要发生在热影响区叠加区。 随激光功率的降低, 晶化区面 积和晶化颗粒数量减少。 但过低的功率会产生未熔合缺陷和裂纹, 严重影响非晶合金的成形质量和非晶率。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2019,11(4):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    电弧喷涂技术具有高效率、 低能耗、 操作简单等优点, 是制备复合金属涂层最常用的手段。 本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、 铁基合金涂层、 镍基合金涂层的最新研究进展。 最后, 展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。
  • 杨康,易新林,斯松华,张海鸿
    2021,13(1):65-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    利用空气燃料超音速火焰喷涂技术 (HVAF) 在 D2 钢表面制得 Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层。 借用光学显微镜 (OM)、 维氏硬度计、 扫描电镜 (SEM)、 拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、 力学性能及摩擦磨 损性能进行表征与测试, 研究了不同比例纳米 - 微米 Cr3C2 陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响。 试验 结果表明: Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层主要由 Fe、 Cr3C2、 Cr2O3 及 Cr7C3 相组成。 在优化的粉末比例参数下, Cr3C2- FeCrBSi 复合涂层与基体 D2 钢的结合强度达到了 43MPa, 孔隙率约为 2.4%。 由于陶瓷相的存在, Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层的表面硬度平均值为 449HV0.3, 远大于 D2 钢基体的硬度 287HV0.3。 在常温条件下, Cr3C2-FeCrBSi 复合 涂层具有较好的耐磨损性能, 摩擦磨损机制主要是磨粒磨损。
  • 袁建鹏,于月光,刘安强
    2021,13(1):13-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用销 - 盘往复干摩擦磨损试验研究了 30wt.% 碳化物含量的由原位自生 (Cr,Fe)7C3 颗粒弥散强化的 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层的形貌、 硬度, 以及室温和 400℃下的磨损性能。 为了便于对比, 同时测定了不同 温度下的 RuT350 基体、 Fe3Al 涂层硬度。 此外, 在相同条件下, 测定了室温和 400℃时 RuT350 基体和 NiCr-MoCr3C2 涂层的摩擦磨损情况。 结果表明, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层硬度随温度升高衰减较慢, 且在相同的接触载荷下, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层的摩擦系数明显低于 RuT350 铸铁, 其与摩擦副的总磨损量 400℃ 下仅为 RuT350 基体与摩 擦副总磨损量的 45.8%, 其室温与 400℃ 下的耐磨性优于 Fe3Al 涂层和 NiCr-Mo-Cr3C2 涂层。 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具 有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物 Fe3Al 粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的 R 现象, 致使 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具有较高的高温硬度, 并存在大量弥散分布的细小 (Cr, Fe)7C3 晶粒, 不易造成陶瓷颗粒从金属相 中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。
  • 李丹,陈德馨,何叶青,王启伟,康志新,朱胜,李卫
    2020,12(4):29-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    镍基复合涂层是一项有望替代电镀铬涂层的先进绿色环保表面处理技术。 本文在铝合金表面制备了纯 Ni、 NiP及其与SiC复合涂层, 利用SEM、 EDS和XRD研究了Ni、 NiP及其复合涂层的微观形貌、 成分与组织结构, 利用显微硬度计与电化学工作站研究了其硬度与耐腐蚀性能。 研究结果表明: SiC 复合电镀纯镍涂层的表面较为 粗糙, SiC 复合电镀镍磷合金涂层中晶粒轮廓明显; 电沉积镍磷合金涂层的相结构包括晶体 Ni2P、 Ni12P5 和非晶 NiP。 铝合金基体表面 Ni-P 合金涂层的显微硬度显著高于纯 Ni 涂层, 引入 SiC 纳米颗粒形成复合涂层可提高其 显微硬度; SiC 颗粒有助于提高复合涂层在氯化钠溶液中的腐蚀电位, 降低腐蚀电流密度, 提高其耐蚀性能。
  • 贾贤赏,马尧,王旭
    2021,13(1):73-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用激光熔覆工艺, 在试样表面制备了不同碳含量的不锈钢熔覆层, 并对其组织结构、 耐磨及耐腐蚀性能 进行了研究。 结果表明: 不锈钢合金粉末中碳含量由 0.05 wt.% 提高至 0.2 wt.% 时, 熔覆层中 γ-Fe 相逐渐增多, α-Fe 相逐渐减小。 对于熔覆层性能方面, 碳元素含量的增加有利于提高熔覆层的硬度和耐磨性能, 但会降低熔覆 层的耐蚀性能。
  • 郭星晔,黄杰,周正,杜开平,王国红,贺定勇,于月光
    2020,12(4):12-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求, 采用 FeCrNiMo 马氏体不锈钢粉末在 27SiMn 结构钢基体表面进行激光熔覆, 以改善基体表面的耐磨、 耐蚀综合性能。 本文旨在研究激光能量密度对 FeCrNiMo 熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响, 采用热力耦合有限元模拟方法, 基于双椭圆平面热源模型, 计算分析了 FeCrNiMo 不锈钢粉在 27SiMn 钢基板表面的激光熔覆过程中, 在不同的激光输入能量密度条件下, 熔覆层的温度场和应力场的演变过程。 并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验, 通过稀释率(熔覆层横截面中, 母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比) 和熔宽情况的对比, 以验证模拟结果的可靠性。 进而研究激光 能量密度对熔覆层稀释率、 熔宽及其开裂倾向的影响规律。 熔覆层的稀释率、 熔宽均随输入能量密度的增加而增 大, 当输入功率达到 3000W, 熔覆速度 6mm/s 时可获得较理想的稀释率和熔宽。 而熔覆层边缘的应力随输入能 量密度的增加而增大, 其开裂倾向增大; 而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。 在激光熔覆过程中 提高输入能量虽有利于增大熔宽, 提高熔覆效率, 但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。
  • 梁和平,王鑫,薛召露,张鑫,汪榆海,钱立宏,张世宏
    2021,13(1):43-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂技术制备了不同 Y3Al5O12 含量的 YSZ@Y3Al5O12/NiCrAlY 热障涂层, 研究了 Y3Al5O12 对 YSZ@Y3Al5O12 热障涂层的微观组织结构和高温相稳定性的影响。 结果表明: 等离子喷涂 YSZ@ Y3Al5O12 涂层呈典型的层状结构, Y3Al5O12 和 YSZ 交替沉积。 随着 Y3Al5O12 含量的升高, 层与层之间的柱状晶结 构逐渐消失。制备态的YSZ@Y3Al5O12涂层主要含有c-ZrO2晶相。1250℃下烧结50h后YSZ涂层发生了明显的相变, 而 1150℃和 1250℃热处理后 YSZ@Y3Al5O12 涂层含有相同的 c-ZrO2 和 Y3Al5O12 两种晶相, 表明 Y3Al5O12 可以改 善 YSZ 的高温相稳定性。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,章德铭,于月光
    2019,11(2):1-4    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    作为 MCrAlY 高温防护涂层制备手段之一的复合电镀技术具有低能耗、低成本等诸多优点。在过去近四十 年内,该技术在国外得到了广泛的发展与应用。本文主要对比介绍了国内外 MCrAlY 涂层复合电镀工艺技术的研 究进展,并对国内 MCrAlY 涂层复合电镀技术的发展作了展望。
  • 王旭,于月光,黄恩泽,杜开平,李正秋
    2019,11(4):10-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    激光熔覆熔池内存在传质、 传热、 对流及气-液-固界面间的反应, 熔覆过程中温度场的变化对熔覆层组织和性能产生重要影响, 正确解析这一复杂物理冶金过程, 对激光技术发展有重要指导作用。 本文回顾了近年国内外激光熔覆温度场的模拟研究进展, 重点评述了激光加工温度场从数学分析到数值模拟的研究历程, 并针对这一 领域今后的发展提出了一些看法。
  • 原慷,张睿,黄琛,董文静
    2021,13(1):53-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    低温固体氧化物燃料电池 (LT-SOFC) 因具有放电功率高、 性能优异而广受关注, 但目前此类电池的稳定性 尚待提高以满足商用需求。 本文使用 LT-SOFC 常用的材料体系 (NCAL、 SDC), 采用共压法制备了样品并进行了 放电试验。 电池失效后对其组织进行了解剖, 重点分析了失效组织演变行为, 探索了引起电池失效可能的机制。 本研究还采用等离子喷涂方法在金属支撑体上制备了电极涂层, 并应用到电池片制备中。 结果表明, 通过热喷涂 技术制备电池涂层在一定程度上能够缓解电池由于结构失效造成的性能过早衰退现象。
  • 陈建国,张淑婷,杜开平,欧阳佩旋
    2019,11(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用真空雾化的方法制备了 Ta 含量为 0、2% 及 5% 的 NiCoCrAlYTa 合金粉末,利用超音速火焰喷涂制备 了三种涂层,研究了 Ta 对合金粉末微观组织及物相的影响,绘制了 1050°C条件下涂层的高温氧化动力学曲线, 研究了 500h 氧化试验后涂层组织和 β 相的分布,初步探讨了 Ta 元素对改善涂层抗氧化性能的作用机理。研究结 果表明:Ta 通过提高 MCrAlY 体系抗氧化元素的溶质浓度,促进了氧化膜的形成,随着 Ta 含量的增加,涂层的 内氧化程度降低,涂层抗氧化性能提高。但含 Ta 涂层在长时间氧化条件下会生成 CrTaO4 、AlTaO4 等尖晶石类 氧化物,且 Ta 的氧化物 PBR 值较大,对涂层的抗热震性能不利。
  • 刘安强,袁建鹏,谢建刚
    2021,13(1):33-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用非平衡磁控溅射技术在 Q235 钢基体上制备了 TiAlN 薄膜, 研究了沉积工艺参数对薄膜微观形貌、 力 学性能及耐腐蚀性能的影响规律, 通过扫描电镜、 纳米力学探针、 划痕测试仪对薄膜的微观形貌和力学性能进行 表征, 并利用盐雾试验和电化学极化测试研究了薄膜在含 Cl- 环境中的腐蚀行为。 结果表明, 随着 N2 流量的升 高, TiAlN 薄膜的硬度和结合力先升高后降低, 当 N2 流量为 10sccm 时, 薄膜具有最高的硬度和结合力, 分别为 30.7GPa 和 44.2N, 其耐腐蚀性能最优。 随着 Al 靶功率的增加, 薄膜的硬度和结合力先增大后减小, 当 Al 靶功 率为 90W 时, 薄膜的硬度和结合力达到了最大值, 分别为 28.6GPa 和 38.4N, 具有最佳的抗腐蚀性能。 随着基体 温度的升高, 薄膜的硬度和结合力逐渐增大, 基体温度低于 300℃时, 增大幅度较明显, 基体温度高于 300℃时, 二者增加幅度趋于平缓, 薄膜表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 马春春,于月光,章德铭,陈美英,王会,李正秋
    2020,12(2):11-16    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    高压冷喷涂是一种高压气流加速微小颗粒形成超音速 (300~1200m/s) 气固双相流轰击金属或绝缘基体表面 形成涂层的工艺。 与传统热喷涂相比, 该技术具有喷涂温度低、 涂层对基体热影响小、 送粉速度快、 涂层孔隙率 低等优点, 这使得高压冷喷涂技术适用范围较广, 且喷涂粉末可以回收利用, 降低了喷涂成本。 本文从高压冷喷 涂技术原理出发, 介绍了技术特点、 影响因素, 综述了高压冷喷涂技术的应用及相关领域, 展望了高压冷喷涂技 术的未来发展和要求。
  • 王斌利,胡江波,王建锋,黄宝庆,江鹏,刘建明
    2019,11(4):55-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用低压等离子工艺制备耐高温可磨耗涂层, 通过光学显微镜观察了耐高温涂层的显微结构, 采用逐层法与曲率法相结合的检测技术, 对不同厚度涂层残余应力进行检测, 形成了涂层厚度与残余应力分布及趋势图,运用热处理技术控制和消除涂层内部残余的涂层应力。 结果表明, 低压等离子喷涂的耐高温涂层表面残余应力随 着涂层厚度的增加而增大, 当涂层厚度达到 0.6mm 左右极限时, 涂层会发生自然开裂, 采用热处理的工艺方法可以减少涂层内的热应力导致的涂层残余应力。
  • 郑南松,姬小兰,张志远,张远应,郭建云
    2020,12(4):69-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    厚热障涂层因具有优异的隔热效果, 在航空发动机热端部件防护上获得应用。 在高温燃气冲蚀环境中服役 后, 致密厚热障涂层呈局部块状剥落而失效。 本文对涂层失效后的截面形貌、 元素分布、 相结构等进行分析。 结 果表明, 涂层失效的主要原因是表面附着物的渗入和焰流冲蚀下致密厚热障涂层内部应力的增加。 采用高能等离 子喷涂制备具有弥散分布裂纹的厚热障涂层有望提高涂层寿命。
  • 刘海飞
    2020,12(4):57-63    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](181)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](1192)
    摘要:
    采用干筛分法、 激光衍射法和扫描电子显微镜法测试了粉末涂层材料的粒度, 对比了不同方法的测试结果, 研究了粉末材料的形貌对粒度测试的影响。 结果表明: 干筛分法测试球形的粉末、 不规则形粉末、 片状粉末的粒 度分布具有较好的重复性; 三种方法测试的结果相差较大, 且粒度越大, 差异越大。
  • 侯伟骜,卢晓亮,高丽华,冀晓鹃,章德铭
    2019,11(3):7-13    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](386)     [HTML全文] ()     [PDF1.35 M]  [下载量](1176)
    摘要:
    环境障涂层体系历经三代的发展,稀土硅酸盐因其具有低热膨胀系数、优良的抗水氧腐蚀性能与相稳定性, 且与中间层莫来石化学相容性好,已成为研究热点。本文重点论述稀土硅酸盐 Yb2SiO5 环境障涂层的制备方法、 涂层形貌、相结构影响以及裂纹机制、抗高温水蒸气腐蚀及抗 CMAS 腐蚀性能的研究进展。并指出了以 Yb2SiO5 为代表的稀土硅酸盐体系值得关注的问题及未来环境障涂层的发展趋势。
  • 高丽华,邓霞,彭浩然,章德铭
    2020,12(4):22-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](254)     [HTML全文] ()     [PDF3.29 M]  [下载量](1160)
    摘要:
    La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明: (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。
  • 吕昆仑
    2020,12(4):74-82    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](197)     [HTML全文] ()     [PDF5.88 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    基于国内汽车主机厂对量产发动机缸孔喷涂的需求, 以某公司某型号发动机为例, 开发了基于 APS 的缸 孔涂层工业化量产工艺, 并对大气热喷涂缸孔内壁的工作机理、 前处理、 后处理等加工工序、 质量检测方法进行 研究和介绍, 为 APS 缸孔涂层工业化量产工艺开发提供理论支持和应用分析。
  • 周小彬,原慷,王芦燕
    2021,13(1):79-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](202)     [HTML全文] ()     [PDF5.42 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    本文通过“等离子球化 + 氢还原” 的方法制备了高致密度低氧含量的 3D 打印用球形钼粉, 分析了球形钼 粉的特性。 通过优化等离子过程中的功率、 送粉量和气体流量参数, 制备了高致密度球形钼粉; 并且采用氢气还 原球形钼粉, 降低其氧含量。 试验结果表明: 与原始粉末相比, 制备的 3D 打印用球形钼粉的松比从 2.3 g/cm3 提 高到 6.01 g/cm3; 流动性从 35 s/50 g 提高到 10.5 s/50 g; 氧含量降低到 270 ppm。
  • 刘侠,薛召露,丁毅,朱广宏,王硕煜,张世宏
    2020,12(3):60-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](364)     [HTML全文] ()     [PDF6.26 M]  [下载量](1146)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。
  • 王世兴,李建超,王秋童,由晓明,郭腾,何箐
    2020,12(3):18-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](365)     [HTML全文] ()     [PDF4.15 M]  [下载量](1126)
    摘要:
    作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层, 扩散型铂改性铝化物涂层( PtAl 涂层) 在国外已获得批量 化应用, 自 PtAl 涂层商业化应用至今约 50 年时间内, PtAl 涂层在制备工艺技术、 微观结构和成分控制等方面得 到了系统优化和发展, 已形成了系列化涂层。 在 PtAl 涂层技术方面, 国内与国外尚存较大的差距, 在单晶高温 合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下, 国内大力开展了 PtAl 及改性 PtAl 涂层的研制 工作。 在此背景下, 本文对 PtAl 涂层的发展、 应用、 性能特征、 Pt 的作用机理和最新研究进展进行了综述, 并系统介绍了 PtAl 涂层组织结构特征及其制备技术, 最后展望了国内在 PtAl 涂层发展方向。
  • 李胜峰,杜开平,沈婕
    2019,11(2):58-67    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](267)     [HTML全文] ()     [PDF5.57 M]  [下载量](1124)
    摘要:
    本研究系统考察了激光功率和扫描速度对 316L 不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及 力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出 现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔 洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温 / 冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功 率为 350 W,扫描速度为 1750 mm/s 时,SLM 成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为 731 MPa、屈服强 度为 638 MPa、断后伸长率为 40.0%,致密度为 96.27%。
  • 徐良辉,周香林,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](365)     [HTML全文] ()     [PDF2.09 M]  [下载量](1112)
    摘要:
    本文设计了一种 laval 喷管结构雾化器,并利用 CFD 软件模拟研究了雾化气压 P、雾化气体温度 T、气体 喷口孔心距 D、气体喷射角度 α 以及导流管伸出长度 d 五大因素对流场结构的影响。结果表明:laval 喷管雾化 流场结构与狭缝喷嘴不同,气流喷出后不发生膨胀,不形成闭涡结构;随着 P 的增大,流场速度增加,区域扩大, 回流区静态压力 Ps 不随 P 变化而变化;增加气体温度 T 可以提升流场速度和流场温度;气体喷口孔心距 D 会影 响回流区压力和流场速度;增大气体喷射角度 α 可以提升流场速度,同时会导致回流区压力升高;随着导流管伸 出长度 d 的增加,回流区静压先下降后升高。
  • 沈艳芳,宋婉,崔新宇,熊天英,李铁藩
    2020,12(4):45-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF4.80 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    冷喷涂陶瓷涂层的现有研究表明, 大部分商业陶瓷粉末不适合用于冷喷涂, 而实验室制备的纳米团聚粉末 更易于冷喷涂。 溶胶 - 凝胶法是制备纳米 TiO2 最常用的方法之一, 具有工艺简单、 重复性高、 反应易控制等优点, 而且可以通过实验参数的改变从分子水平对反应进行控制, 从而获得结构形态各异的纳米粒子。 本文采用基于钛 酸四正丁酯水解反应的溶胶-凝胶法制备纳米锐钛矿TiO2, 研究粉末的微观结构并考察其冷喷涂性能, 在此基础上, 分析原料粉末性能对其冷喷涂性能的影响。 研究结果表明, 与商业 TiO2 粉末相比, 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉 末具有良好的冷喷涂工艺适应性。 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉末微观结构为不规则形, 经过热处理后由无定形态 转变为锐钛矿相。 冷喷涂 TiO2 涂层晶体结构及涂层内部 TiO2 颗粒的微观形貌均与溶胶 - 凝胶 TiO2 粉末保持一致。 冷喷涂 TiO2 涂层的光催化活性受原始喷涂粉末影响, 当原始喷涂粉末的光催化活性高时, 冷喷涂 TiO2 涂层的光 催化活性也较高。
  • 马尧,胡宇,杜开平,王立新
    2020,12(4):64-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](182)     [HTML全文] ()     [PDF3.63 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    采用不同熔覆工艺进行了铁基粉末的熔覆试验, 结果表明, 随着熔覆功率的增大, 熔覆层组织逐渐变粗大, 耐蚀性下降。 通过腐蚀位置组织结构观察发现, 腐蚀沿晶界从熔覆层表面向内部发展, 并逐渐向晶粒内部发展。 枝晶间的硼化物成分组成改变及碳化物在冷却过程中析出造成基体进一步贫铬, 是熔覆层耐蚀性下降的主要原因。
  • 闫峰,刘建明,黄凌峰,章德铭
    2021,13(3):11-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](446)     [HTML全文] ()     [PDF1.99 M]  [下载量](1025)
    摘要:
    航空发动机封严涂层体系是控制其转子和静止件间隙的主要措施, 其中叶片叶尖耐磨封严涂层可以使叶尖 在与机匣或外环块封严结构或涂层刮擦时得到保护, 并达到缝隙最小化的设计要求。 本文综述了国内外叶片叶尖 耐磨封严涂层的材料组成、 制备工艺、 应用及其优缺点, 简述了国内耐磨封严涂层技术现状及发展要求, 提出了 针对新型高性能航空发动机的发展迫切需要加强对具有耐磨颗粒凸出于粘结金属相的高性能叶尖耐磨封严涂层、 钛合金和镍基单晶高温合金叶片叶尖涂覆工艺研究的建议, 以进一步提高航空发动机封严结构体系的可靠性, 延 长使用寿命, 有效提高发动机燃油效率。
  • 崔慧然,李宏然,崔启政,任建伟,翟永杰,张乔
    2019,11(1):82-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](539)     [HTML全文] ()     [PDF1.94 M]  [下载量](1022)
    摘要:
    主要介绍了航空发动机和燃气轮机压气机叶片和涡轮叶片涉及涂层的分类、制备技术及主要性能指标;阐 述了相关涂层的研究现状、发展趋势及存在问题,指明了后续这些涂层的重点攻关方向。
  • 张东博,于越,赵中昱,田忠原
    2020,12(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF5.73 M]  [下载量](1010)
    摘要:
    热障涂层 (TBCs) 是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。 La2Zr2O7 是最具潜力的顶层材料, 但其韧性差等问题限制了其应用。 本研究采用双相复合陶瓷技术对 La2Zr2O7 进行改性, 以 LaPO4 与 La2Zr2O7 的 双相复合材料为热障涂层顶层材料。 采用机械混合和喷雾造粒技术制备双相陶瓷材料, 利用等离子喷涂的方法制 备双相陶瓷顶层。 通过热循环和冲蚀实验检测双相复合涂层的性能。 利用 X 射线衍射仪 (XRD) 检测涂层的相结构, 利用扫描电镜(SEM)检测涂层的表面和剖面形貌。结果表明, 双相复合结构涂层表面微细裂纹增多, 粗大裂纹减少, 裂纹会产生曲折和分叉。 LaPO4 的加入提高了双相陶瓷材料的韧性和断裂强度, 和单相 La2Zr2O7 涂层相比, 双相 陶瓷涂层在冲蚀过程中失重较少。
  • 张春青,王鲁
    2020,12(3):88-92    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](226)     [HTML全文] ()     [PDF3.61 M]  [下载量](1005)
    摘要:
    本文主要研究了热镀锌机组喷涂碳化钨的工艺辊在使用过程中发生表面喷涂层发生剥落的原因。 工艺辊基 体材质为 45 号钢, 表面采用超音速喷涂碳化钨涂层, 该工艺辊服役不到一年时间, 发现辊面中部喷涂层剥落。 针对辊面喷涂层剥落问题, 进行了喷涂材料的成分分析、 涂层的微观分析等。 研究发现喷涂前的喷砂工艺非常关 键, 在喷涂层剥落之处可以发现残留的砂粒。 通过涂层断面分析, 进一步的证明了在喷涂前的喷砂毛化工序中, 没有完全清除残留的砂粒会导致在使用过程中喷涂层的剥落。
  • 吴超,刘建明,刘通,高峰,鲍君峰,章德铭
    2020,12(3):44-53    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.32 M]  [下载量](1004)
    摘要:
    本文主要在初始 WC-Co 体系中加入 Mo 和 B4C 粉末, 采用球磨混料-喷涂造粒-真空烧结技术制备出含有 三元硼化物的热喷涂粉体, 通过超音速火焰 (HVOF) 喷涂工艺制备出 WC-MoCoB 涂层。 采用扫描电子显微镜、 硬度计、 压痕仪、 X 射线衍射和滑动磨损试验表征了涂层的微观结构、 力学性能、 物相组成以及滑动磨损性能。 结果表明: 与常规 WC-Co 涂层相比, WC-MoCoB 涂层具有低孔隙、 结合致密的微观结构; 涂层的硬度分布稳定 性、 弹性模量和断裂韧性均得到了提高。 WC-MoCoB 涂层滑动磨损性能的增强主要体现在更低的摩擦系数和显 著降低的磨损率; 同时提高的塑性变形极限和对微犁切削的抑制作用、 增强的界面结合和改善的力学性能均对磨 损过程起到了关键作用, 有效地抵抗了磨损。
  • 武笑宇,谢述锋,许康威,魏大岭,黄磊
    2020,12(3):76-80    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](229)     [HTML全文] ()     [PDF4.19 M]  [下载量](992)
    摘要:
    采用等离子喷涂制备了铝硅-聚苯酯复合涂层, 研究喷涂电流对复合涂层组织和沉积率的影响。 结果表明: 随着喷涂电流的增加, 等离子喷涂功率增加, 传导为喷涂粒子的热能和动能, 粒子的温度和速度提高, 伴随着高 分子聚苯酯的高温烧蚀和高速铝硅液滴的飞溅, 复合涂层的沉积率逐渐降低。
  • 许贞元,原慷,张思源,彭浩然,张鑫,周恒,衣晓红
    2020,12(4):37-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](215)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](955)
    摘要:
    表面强化处理可以大幅提升钛合金的耐磨性, 也有利于钛合金在高温环境中应用。 钛合金高温固相渗硼是 重要的表面强化方式, 添加稀土提高渗硼效率是重要技术手段。 为深入研究稀土的渗硼催化机制, 本文开展了 900~1050℃渗硼试验, 重点分析了渗硼剂在试验后的相组成变化。 结果表明, 稀土可通过与硼源、 氧发生化学反 应, 生成熔点较低的稀土硼酸盐。 本文对该硼酸盐发挥的作用进行了解释, 论述了稀土在渗硼反应过程中的作用。 经过渗硼的钛合金表面形成了 TiB/TiB2 双相渗层, 显微组织分析表明该渗层与基材结合紧密、 无孔洞缺陷。 本文 还对渗硼钛合金的拉伸性能、 表面摩擦系数、 维氏硬度、 高温洛氏硬度、 结合力等基础力学性能进行了测试, 结 果表明, 渗硼钛合金具有优良的综合力学性能。
  • 国俊丰,崔崇,夏春阳
    2020,12(4):53-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](165)     [HTML全文] ()     [PDF2.21 M]  [下载量](927)
    摘要:
    本文提出了一种基于饱和磁滞回线特征参数的热喷涂层与基材结合强度的无损测试方法。 采用 MA-WF-05 型磁滞多参数评估系统, 对在 #45 碳钢基材上制备的系列 NiCr 基合金涂层进行了测试, 同时对上述样品采用拉 伸试验方法测试了结合强度。 并通过多元回归分析方法建立了涂层结合强度的预测方程。 结果表明预测值与拉伸 试验测试值的平均偏差为 3.25%, 该方法有望推广应用于其他热喷涂层样品。
  • 谢明劭,马壮,柳彦博,徐俊杰,赵伟伟,赵云
    2020,12(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](453)     [HTML全文] ()     [PDF8.04 M]  [下载量](917)
    摘要:
    高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热, 而 C/C 复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了 航天领域的广泛关注, 但也存在高温抗氧化能力不足的问题。 本文以硼化锆、 碳化硅、 二硅化钽为原料制备了复合粉体材料, 通过大气等离子喷涂 (APS) 工艺在 C/C 基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层; 采用 SEM、 EDS 等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征, 并选用氧乙炔火焰在 1800℃下对涂层样品进行了 300s 烧蚀考核。 研究结果表明, TaSi2 的加入可以降低复合粉体的共熔温度, 在喷涂时粉末可以产生更多的共熔 共晶组织, 提高粉末沉积效率; 采用大气等离子喷涂制备得到的 ZrB2/SiC/TaSi2 复合陶瓷涂层表现出了优异的高 温抗氧化性能, 涂层无明显剥落破碎等现象; 烧蚀过程中 TaSi2 可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发 的玻璃相, 涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物, 起到阻氧屏障的作用, 从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。
  • 鲍君峰,于月光,贾成厂
    2019,11(4):60-66    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](287)     [HTML全文] ()     [PDF2.55 M]  [下载量](888)
    摘要:
    本文以碳化钨、 碳化硼、 钴和钼粉末为原料, 按一定比例进行机械混合, 采用团聚烧结工艺制备了 WCMoCoB 复合金属陶瓷粉末, 并利用扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 和 X 射线衍射分析 (XRD) 对其微观形貌、 元素含量和相组成进行了表征; 进而采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 工艺制备了 WC-MoCoB 复合金属陶瓷 涂层, 并对涂层的微观组织、 显微硬度、 结合强度及抗腐蚀等性能进行研究。 研究结果表明: 该团聚烧结工艺制备的 WC-MoCoB 复合金属陶瓷粉末具有流动性好、 松装密度较高的特点。 该粉末经过超音速火焰喷涂加工形成的复合金属陶瓷涂层, 结合强度高、 孔隙率低, 同时表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 岳建锋,李勇,杨冬
    2020,12(3):81-87    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](262)     [HTML全文] ()     [PDF3.55 M]  [下载量](870)
    摘要:
    水轮机过流部件的空蚀损伤引起设备本体材料流失, 破坏机组结构, 降低机组运行安全性。 涂层防护是抗 空蚀损伤的主要手段, 本文拟通过降低涂层孔隙率提高涂层的抗空蚀性能。 采用空气助燃超音速火焰喷涂技术 (AC-HVAF) 制备了微纳米复合 WC 涂层, 分别采用静态振动空蚀试验和高速流体空蚀试验进行涂层抗空蚀性能 表征, 结果表明, AC-HVAF 喷涂的微纳米复合 WC 涂层孔隙率为 0.2%, 涂层孔隙细小, 分布均匀, 涂层抗空蚀 性能优于传统 HVOF 喷涂涂层。 在水电站现场应用结果表明, 经过 5.5 年运行后, 涂层完好。 AC-HVAF 喷涂微 纳米复合 WC 涂层可有效提高水电设备的抗空蚀能力, 提高了机组的安全性。
  • 李发国,杨丽,周益春
    2019,11(4):1-9    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](269)     [HTML全文] ()     [PDF948.98 K]  [下载量](868)
    摘要:
    随着“深蓝战略” 的实施, 航空发动机热端部件耐海洋大气腐蚀性能的研究引起人们的重视。 从海洋大气特点, 高温涂层种类, 海洋大气腐蚀研究现状, 腐蚀机制, 检测技术等方面论述了航空发动机高温涂层耐海洋大气腐蚀的研究进展。
  • 祁航,周香林,徐良辉,胡云飞,温薇,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2020,12(3):54-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文设计了一种超音速气雾化喷嘴, 采用水代替金属熔体进行雾化模拟实验, 使用高速摄影机拍摄所获得 的雾化流场并进行分析。 结果表明, 水的雾化破碎过程遵循二次破碎理论, 水流先产生扰动, 发展为波状并破碎 成条带, 最后发生二次破碎形成细小的液滴。 在流场的形状、 结构上, 水的雾化与使用 Fluent 软件模拟的结果一 致, 不同参数下的实验结果也与计算机模拟的结果相似, 验证了计算机模拟结果的可靠性, 计算机模拟的结果在 一定程度上可以作为工业设计的参考。
  • 倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋,杨杰
    2020,12(3):70-75    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用低压等离子喷涂技术制备了 TaSi2/MoSi2 涂层。 通过 XRD、 SEM 、 EDS 等手段分析了涂层氧化前后 组织结构及相结构。 结果表明, TaSi2/MoSi2 涂层呈现典型的层状结构, 组织结构均匀致密 , 孔隙率为 3.1%; 涂 层由 TaSi2 和 MoSi2 两相组成, 喷涂过程中未发生相结构转变; 空气中 1650℃氧化 30min 后, 涂层表面生成致密 和玻璃态 SiO2 保护膜, 涂层具有良好的自愈合能力 , 表现出良好的高温抗氧化性能。
  • 任宇鹏,邱翔,刘晗珲,李铁藩,崔新宇,王吉强,熊天英
    2020,12(3):1-17    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.63 M]  [下载量](832)
    摘要:
    作为一种固态沉积技术, 冷喷涂增材制造(CS-AM) 存在的主要问题是喷涂制备材料的塑性较差, 而后续热处理可以有效改善这一问题, 相关研究涉及冷喷涂 Cu、 Zn、Al、 铝合金、 Ti、 Ti6Al4V、 低碳不锈钢等金属涂层(材料)。本文概述了热处理对冷喷涂增材制造上述金属涂层( 材料) 电阻率、 耐腐蚀性能以及力学性能的影响,为热处理在冷喷涂增材制造中的应用提供参考。
  • 韩日飞,王吉强,熊天英,周琦,彭浩然,章德铭
    2022,14(2):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](254)     [HTML全文] ()     [PDF2.76 M]  [下载量](801)
    摘要:
    随着红外探测技术的不断进步, 以红外辐射为信号源的武器装备(红外夜视仪、 红外制导导弹等) 的识别、 探测和追踪能力越来越强, 使战斗机、 车辆和坦克等武器装备极易受到攻击甚至摧毁。 为了应对这些红外威胁, 提高武器装备在战场上的生存能力, 多种技术手段被研发和应用, 其中红外隐身涂层发挥着越来越重要的作用。 本文将简单介绍红外隐身涂层的工作原理, 从涂层材料和制备技术两个方面综述目前红外隐身涂层的研究进展, 并对其未来研究发展方向提出展望。
  • 夏春阳,王旭,章德铭
    2020,12(2):66-70    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF1.66 M]  [下载量](794)
    摘要:
    为提高石油钻井行业中工件表面涂层的硬度和耐磨性, 提升工件使用寿命, 本文设计开发了含 Cr、 V 元素 的三种铁基激光粉末, 通过激光熔覆加工工艺进行涂层制备, 对铁基激光涂层的物相、 硬度和摩擦磨损性能检测, 成功开发了硬度高达 60 HRC, 摩擦系数为 0.6094, 15 分钟 50N 载荷条件下磨损量仅为 0.0007 g 的高耐磨铁基激 光熔覆涂层, 满足石油钻井行业对于高硬度、 高耐磨、 长寿命的涂层需求。
  • 王芦燕,李曹兵,张宇晴
    2019,11(3):70-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF2.54 M]  [下载量](787)
    摘要:
    为解决钨粉团聚及粒度控制对后续制品的影响,研究了四种分散分级方式,分析了不同钨粉产物的 SEM 形貌与粒度分布。结果表明采用射流分级技术实现了钨粉精确分级,分级后中粉产物粒径收窄明显。该技术对于 喷涂粉末以及致密 / 多孔材料的制备提供了可控技术手段。
  • 李春,倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋
    2021,13(2):28-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](414)     [HTML全文] ()     [PDF6.02 M]  [下载量](776)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂 (APS) 技术制备了稀土元素掺杂量为 19 mol.% 的 HfO2 涂层, 即 Hf0.81Y0.19O1.905 (YSH19)/ YSZ 与 Hf0.81Yb0.0475Y0.1425O1.905(YbYSH19)/YSZ 双陶瓷层热障涂层, 研究了其在 1300℃下耐高温燃气热冲击性能。 结果表明, 两种热障涂层的隔热能力约为 200℃, YbYSH19/YSZ 体系热障涂层经 280 次燃气热冲击循环后涂层 结构依然较为完整, 性能显著优于 YSH19/YSZ 及 YSZ 热障涂层体系。 涂层的失效模式为因中心区域处较大冲击 载荷造成的涂层逐层剥落, 以及边缘位置处轴向应力和剪切应力导致的涂层剥落。
  • 冀国娟,李振铎,程旭莹
    2020,12(2):41-46    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](200)     [HTML全文] ()     [PDF3.43 M]  [下载量](755)
    摘要:
    本文采用热处理工艺和表面活性剂对石墨表面进行改性处理, 采用氢还原包覆工艺制备镍包石墨粉末, 对 比了不同石墨热处理工艺和表面活性剂的添加对镍包石墨粉末表面形貌和物理性能的影响。 研究表明 , 在热处理 温度 500℃, 采用醇类活性剂表面处理石墨后, 通过加压氢还原工艺制备的镍包石墨粉末具有较好的表面包覆完 整性和优异的粉末松装密度和流动性。
  • 孟玲
    2021,13(2):85-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](311)     [HTML全文] ()     [PDF2.16 M]  [下载量](751)
    摘要:
    本文综述了共沉淀法、 溶胶 - 凝胶法、 水热法、 高能球磨法等常用 CexZr1-xO2 储氧材料的合成方法, 并进 行了比较。 阐述了 CexZr1-xO2 的基本改性机制, 详述了稀土元素、 碱土元素以及过渡金属对 CexZr1-xO2 的改性效 果及原理。 相关研究结果表明, CexZr1-xO2 晶体结构、 形貌、 比表面积与其合成方法有很大关系, 从而影响其储 氧性能和热稳定性。 通过掺杂第三种元素与 CexZr1-xO2 形成三元固溶体能进一步改善其储氧性能和热稳定性, 从 而使 CO 和 HC 在还原条件下以及 NOx 在氧化条件下的转化率大大提高。 最后, 本文指出了 CexZr1-xO2 储氧材料 目前存在的问题和今后的研究方向。
  • 黄恩泽,杜开平,王旭,皮自强,章德铭
    2020,12(1):19-24    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](403)     [HTML全文] ()     [PDF3.72 M]  [下载量](737)
    摘要:
    采用激光熔覆技术, 在基体 45# 钢板上熔覆了含 Nb 的双相不锈钢涂层。 采用扫描电子显微镜 (SEM) 和能 谱分析仪 (EDS) 对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析, 测试了涂层沿深度方向上的显微硬度, 在 20℃条 件下进行了 UMT 摩擦磨损试验, 并在 3.5 wt.% 的 NaCl 水溶液中进行电化学测试。 结果表明: 在双相不锈钢合 金粉中添加 Nb 进行激光熔覆, 所制备的熔覆层中碳化物由 Cr 和 Nb 的碳化物组成, 同时 Cr 含量显著降低; 熔 覆层中添加 Nb 后, 其硬度和耐磨性比未添加 Nb 的熔覆层有显著提高, Nb 含量为 1.4% 的时候效果最好; 随着 Nb 含量的增大, 自腐蚀电位逐渐增大, 自腐蚀电流密度逐渐降低, 说明 Nb 含量越高熔覆层的耐蚀性越好。 综上 所述, 当熔覆层中 Nb 含量为 1.4% 的时候, 其耐磨性和耐蚀性最好。
  • 代雪婷,南健,程庆元
    2021,13(2):55-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](390)     [HTML全文] ()     [PDF3.46 M]  [下载量](727)
    摘要:
    碳化钨涂层内部为复合相组织, 硬度高脆性大, 金相制备易导致涂层内部出现裂纹、 分层、 拔出等缺陷。 本文利用超音速火焰喷涂制备 WC-10Co-4Cr 涂层, 采用不同的金相研磨和抛光工艺, 分别评定 WC-10Co-4Cr 涂 层的组织。 结果表明: 不同的金相研磨和抛光工艺对 WC-10Co-4Cr 涂层的孔隙率的评定结果有明显影响。 随着 磨抛压力的上升, 涂层内部孔隙的尺寸明显增大, 涂层原有孔隙周边被压裂、 脱落, 且脱落碳化钨颗粒进一步增 强了对涂层表面的磨削效果, 使得涂层表面的局部区域出现大范围脱落, 从而导致随着研磨压力的上升, 涂层的 孔隙率升高了 12.5% 至 30%, 随着抛光压力的上升, 涂层的孔隙率升高了近一倍。 因此, 为降低磨抛工艺对涂层 组织评定的影响, 建议使用 15N 的磨抛压力开展碳化钨涂层的金相制备, 以获得更加准确的金相评定结果。
  • 黎红英,罗朝勇,谢善,刘雅朋
    2020,12(1):62-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](352)     [HTML全文] ()     [PDF4.31 M]  [下载量](724)
    摘要:
    本文采用大气等离子 (APS) 和超音速火焰 (HVOF) 两种喷涂工艺制备了高硬度、 高结合强度 CoMoCrSi 耐磨涂层, 并进行了性能和成本对比分析。 结果表明, 通过参数优化后, APS 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 86HR15N, 464HV300gf, 结合强度 45MPa; HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 89HR15N, 699HV300gf, 结合强度 69MPa。 HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层, 组织和各项性能均优于 APS。 XRD 检测显示 HVOF 涂层为非晶态, APS 则为晶态和非晶态, 这可能与两种喷涂方式不同冷速有关。 非晶态组织的出现, 也可印证涂层性能的优异。 APS 生产效率为 HVOF 的 2 倍, 每小时喷涂成本为 HVOF 的 80%。 两种工艺各有优势, 可针对不同应用环境和需求 选择合适的工艺。
  • 刘琦峰,章德铭,程旭莹,刘建明,刘通
    2019,11(3):57-62    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](315)     [HTML全文] ()     [PDF2.13 M]  [下载量](723)
    摘要:
    抗冲蚀性能是可磨耗封严涂层的重要性能之一。本文采用氧 - 乙炔火焰喷涂技术,在 45# 钢基体上分别制 备了 CuAl 复合涂层、NiCr-Al 复合涂层和 NiCrFe/Al( 基 ) 复合涂层。利用自制的冲蚀试验机,研究了三种涂层在 不同角度下的冲蚀行为,对冲蚀后涂层的表面形貌以及截面形貌进行了 SEM 观察,结果表明:相同工艺参数制 备的三种涂层,CuAl 复合涂层抗冲蚀性能最好,NiCr-Al 复合涂层次之,NiCrFe/Al 基复合涂层性能最差,软性 材质 hBN 的加入不利于涂层抗冲蚀性。冲蚀角度对涂层的冲蚀磨损行为特征有显著影响。低冲蚀角度涂层的磨 损行为主要表现为显微切削和疲劳剥落;高冲蚀角度时涂层的磨损行为主要表现为片状剥落。
  • 田玉亮,李杰,皮自强
    2020,12(2):52-58    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](227)     [HTML全文] ()     [PDF2.63 M]  [下载量](713)
    摘要:
    通过对激光熔覆铁基合金进行成分设计和试验, 获得了无裂纹熔覆层, 探讨 Ni 元素含量变化对熔覆层物 相组成、 显微组织及其性能的影响。 试验结果表明, 三种熔覆层组织均匀, 均为细密枝晶组织; 不同 Ni 含量熔 覆层的物相主要由 γ-Fe 相和 α-Fe 相组成, 随着 Ni 含量的增加, 熔覆层中 γ-Fe 相增加, 而 α-Fe 相减少, 熔覆层 晶粒尺寸增大, 表面里氏硬度降低, 但抗腐蚀性能随着 Ni 增加而增强, 熔覆层具有优良耐蚀性能的本质原因是 复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。
  • 贾坤乐,张鑫,张思源,王彦军
    2020,12(2):30-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](220)     [HTML全文] ()     [PDF1.98 M]  [下载量](705)
    摘要:
    硼化铪 (HfB2) 具有优异的抗氧化性能, 作为超高温材料在耐磨涂层、 航空领域具有极高的应用价值, 而 纯度是影响其应用的关键因素。 本文采用烧结工艺制备 HfB2 粉末, 利用 X 射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 X 射 线能谱仪等表征了粉末的结晶性能、 形貌、 元素分布等。 研究了硼源、 混料方式对 HfB2 粉末结构的影响, 测定 C、 O 等杂质含量, 通过差减法计算得 HfB2 纯度。 结果表明, 碳化硼 (B4C) 作为硼源、 混料采用机械混合的 HfB2 性 能最佳, X 射线衍射中仅有 HfB2 结晶峰, 扫描电镜中均为 HfB2 紧密团聚形貌, 通过化学分析测定杂质含量, 差 减法计算 HfB2 纯度可达到 98.19%。
  • 彭浩然,贾芳,张鑫,原慷,史天杰
    2022,14(2):9-14    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](155)     [HTML全文] ()     [PDF2.67 M]  [下载量](694)
    摘要:
    纳米粉体因具有较为独特的应用性能, 其高效制备方法是材料领域研究的热点。 等离子体技术是一种快速 发展的新型纳米粉体制备技术, 其热源温度可达 10000 K 以上, 具有高热焓、 高化学反应活性的优势, 近年来得 到了国内外研究工作者的广泛关注。 本文从等离子体技术及分类、 不同原料介质的等离子体纳米粉体制备、 等离 子体主要工艺参数对纳米粉体性能的影响等几个方面简要地介绍了等离子体技术制备纳米粉体的研究现状, 阐述 了等离子制备纳米粉体的重要意义和面对的挑战。
  • 杨曦,马文,韩继鹏,高元明,占浩,陈伟东
    2019,11(1):71-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](441)     [HTML全文] ()     [PDF5.56 M]  [下载量](681)
    摘要:
    Fe 基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本 文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的 Fe 基非晶涂层的孔 隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对 Fe 基非晶涂层的孔隙率、硬度、 耐磨性能进行了表征。采用 X 射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分 析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量 0.41 L/min,氧气流量 830 L/min,喷涂距离 430 mm,送粉速率 40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进 而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加 而降低。制备的 Fe 基非晶涂层硬度达到 1158.9HV0.2,孔隙率为 1.22%,磨损实验的质量损失量只有 316L 不锈钢 的一半。
  • 闫祖鹏,张世宏,温永红,刘侠,薛召露
    2019,11(3):44-50    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](323)     [HTML全文] ()     [PDF2.10 M]  [下载量](666)
    摘要:
    采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对 Al2O3 陶瓷涂层结合强 度和显微硬度的影响,通过 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用 WDW-50 微机 控制电子万能试验机、HV-1000 维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和 方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而 成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂 Al2O3 涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷 涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。 大气等离子喷涂 Al2O3 最优工艺参数为喷涂功率 44KW,主气流量 40L/min,送粉量 40g/min,制备的涂层结合强 度 52MPa,显微硬度 1219.4HV0.3,孔隙率值为 4.00%。
  • 汪超,周鑫,解旭阳,张宏琦,何磊,曹学强
    2019,11(3):14-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](362)     [HTML全文] ()     [PDF4.88 M]  [下载量](662)
    摘要:
    重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为 保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的 J 级燃气轮机的透平进 口温度已经达到 1600°C,热端部件表面温度超过 1250°C,传统的 YSZ 热障涂层已经不能满足这一发展需求, 因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对 La2(Zr0.7Ce0.3)2O7( 以下简称 LZ7C3) 热障涂层 在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3 涂层具有比常规 YSZ 热障涂层更低的热导率 (0.79~0.48Wm-1K-1,相对传统 YSZ 涂层下降 30% 以上),且在 1250°C的高温火焰台架试验中表现出优良的热 循环寿命(> 7370 次),具有良好的应用前景。
  • 李佩,云海涛,姜嫄嫄,刘建明
    2020,12(2):36-40    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](219)     [HTML全文] ()     [PDF3.27 M]  [下载量](662)
    摘要:
    飞机发动机及燃气轮机的发展要求更高的燃气进口温度, 从而获得更高的推重比或功率输出, 抗氧化 MCrAlY 涂层在其中发挥至关重要的作用。 本文采用含有 Ta 元素的 Amdry997 粉末进行超音速火焰喷涂, 研究涂 层的高温氧化行为, 并重点关注Al和Ta元素在涂层内不同相中的分布, 及其对涂层与基体元素互扩散行为的影响。 研究表明, Ta 元素对提高 γ'-Ni3(Al,Ta) 相稳定性起到重要作用。
  • 李春,赵常益,张子昌,李婷,马康智,倪立勇,曲栋,杨震晓,文波
    2022,14(1):68-77    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](228)     [HTML全文] ()     [PDF7.97 M]  [下载量](659)
    摘要:
    为了探明喷砂工艺对铝合金薄壁件表面粗糙度、基体变形以及涂层结合强度的影响,在 2 mm 厚的 6061 铝合金薄壁件表面采用 24 目和 60 目棕刚玉砂喷砂处理。喷砂压力选择 0.3~0.5 MPa,喷砂次数 1~15 次,测试喷 砂前后厚度、质量和表面粗糙度的变化,并分别采用扫描电镜、光学体式显微镜观察喷砂后表面形貌。在不同喷 砂次数的铝合金表面喷涂 YSZ 热障涂层或涂覆丙烯酸聚氨酯涂层,采用拉伸法和划格法测试涂层的粘结强度。 结果表明,1 次喷砂后,铝合金基体的表面粗糙度 (Ra) 由 0.35 μm 提高至 4.747~11.49 μm,厚度也略微增加,质 量变化不明显,24 目喷砂会造成基体表面明显变形。铝合金薄壁件多次喷砂后质量和厚度线性降低,随着砂粒 粒径和喷砂压力的提高,质量和厚度的降低速率提高。铝合金 1 次、5 次和 15 次喷砂后,其表面 YSZ 热喷涂涂 层结合强度分别为 23.53 MPa、24.80 MPa 和 17.28 MPa,有机涂层的附着力均达到 0 级。砂粒过大会造成铝合金 薄壁件变形。影响喷砂表面粗化效果的主要因素是砂粒粒度,喷砂压力的影响较小。多次喷砂对表面粗糙度和涂 层结合强度的影响不显著,但会造成基体厚度的减少和表面状态不均匀。
  • 侯伟骜,原慷,冀晓鹃,刘建明,章德铭
    2019,11(2):12-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、 送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末 无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶 基材表面采用高速火焰 (HVOF) 喷涂制备 MCrAlY 涂层过程中,送粉路径残留的 WC 杂质颗粒 (WC-10Co4Cr) 在 涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用 SEM、EDS 分析了 WC 杂质在喷涂态、热处理态涂层中的 微观组织和相组成。研究结果表明,WC 杂质颗粒确实存在于 MCrAlY 涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进 一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含 W 碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织, 改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用 ThermoCalc 软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了 WC 分解及 W 与 C 元素在显微组织中的遗传特性。对于 WC 类粉末和 MCrAlY 粉末共用的 HVOF 喷涂设备,建议给 MCrAlY 粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。
  • 陈楠,卜晓晨,熊思琪,雒晓涛,李长久
    2023,15(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    全固态钠离子电池由于安全性和元素丰度等天然优势, 在大规模储能领域具有巨大的应用潜力。 全固态电 池的核心是固态电解质, NASICON 型的 Na3Zr2Si2PO12(NZSP) 电解质因为离子电导率高、 热稳定性与力学性能优 异等优点而受到广泛关注。 本研究采用大气等离子喷涂沉积单个 NZSP 扁平粒子和沉积体, 系统研究了粉末粒度 分布和喷涂参数对 NZSP 粒子元素蒸发和沉积体组织结构的影响。 通过沉积单个粒子, 揭示了等离子喷涂参数对 NZSP 粉末粒子的熔化程度和 Na、 P 元素优先蒸发的影响规律。 结果表明, 等离子电弧功率与氢气流量对其蒸发 影响显著, 元素蒸发损失量存在明显的粒子尺寸效应, 粒径小于约 35 μm 时, 随粒径的减小, Na 与 P 的蒸发损 失量显著增加, 当粒径增加至 35 μm 以上时, Na 与 P 的蒸发损失量受粒径的影响显著减小且整体损失量也有限; 通过对粒径范围的控制能够将等离子喷涂过程中 Na 元素的损失量控制在 10 % 以下, P 元素损失量控制在 20 % 以下。 采用粒径范围 30~50 μm 的 NZSP 粉末, 结合大气等离子喷涂参数控制可以得到无明显层状结构的良好层 间结合的组织结构致密电解质, 表明大气等离子喷涂在全固态钠离子电池固态电解质的制备中具有广阔的应用前 景。
  • 方帅帅,陈旭,李长久
    2021,13(2):48-54    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用不同粒径的 NiO/YSZ 团聚造粒粉末, 通过 Ar/H2 大气等离子喷涂制备了固体氧化物电解池 Ni/YSZ 氢电极, 系统研究了不同粒径粉末形成的氢电极微观结构对电化学性能的影响。 采用 X 射线衍射与扫描电镜表 征了电极的微观结构与成分分布, 采用电化学方法测试了电极的阻抗与电解池的电化学性能。 结果表明不同粉 末制备的涂层成分变化不大, 涂层主要由均匀分布的 NiO 和 YSZ 构成。 电化学性能测试结果表明, 氢电极的催 化活性受粒子熔化程度影响显著, 中等尺度粉末的熔化程度适中, 由其制备的氢电极极化阻抗在 800℃ 为 0.12 Ω·cm2、 600℃为 0.48 Ω·cm2, 由 1 mm 氧化钪稳定氧化锆电解质作为支撑体组装电解池测试表明, 该氢电极的性 能最高, 在电解电压为 1.5 V, 800℃时的电解电流密度为 0.64 A/cm2。
  • 付耀耀,李华
    2019,11(1):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF1.89 M]  [下载量](610)
    摘要:
    纳米二氧化钛(TiO2)因稳定、廉价、无毒等优势,成为研究与应用最广泛的光催化剂。为了解决颗粒状 催化剂难以回收、易于造成二次污染等缺点,制备 TiO2 涂层是较为理想的选择。热喷涂技术具有成本低、效率高、 容易实现大面积制备等优势,在 TiO2 涂层制备研究中得到广泛关注。基于此,本文综述了等离子喷涂、火焰喷涂、 超音速火焰喷涂、冷喷涂技术在制备纳米 TiO2 涂层方面的研究现状,并分析了影响 TiO2 涂层光催化性能的关键 制备因素,讨论了多种热喷涂技术在涂层微观结构控制与性能调控方面的研究现状,并对未来发展做了展望。
  • 杨旸,李克智,赵春,王杰
    2020,12(1):9-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](408)     [HTML全文] ()     [PDF7.04 M]  [下载量](609)
    摘要:
    采用 SAPS 法在包埋有 SiC 内涂层的 C/C 复合材料的表面制备了 HfC 抗烧蚀涂层; 通过改变工艺过程中 的电流和电压等参数, 制备了不同的 HfC 涂层试样; 结合 XRD、 SEM、 声发射 - 载荷试验及共聚焦显微镜等表 征手段, 研究了在喷涂电流及电压变化时, 制备出的 HfC 涂层结构、 形貌的变化情况; 通过氧乙炔火焰对不同 涂层的烧蚀性能进行了测试, 并研究了烧蚀后不同涂层形貌和结构的变化。 结果表明, 在喷涂电流为 400 A、 喷 涂电压为 130 V 时制备的涂层综合性能最佳。
  • 胡伟,张振宇,梁补女,胡春霞,龚成功,陈百明,司凤娟
    2019,11(2):36-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](364)     [HTML全文] ()     [PDF3.35 M]  [下载量](596)
    摘要:
    以高能球磨后的镍基合金、银、氟化物共晶复合粉末为原料,采用喷雾干燥和烧结技术制备了粒径为 20~110μm 的热喷涂喂料,利用等离子喷涂技术制备了镍基复合涂层。分析了喂料粒子物理性能及涂层的微观组 织结构。结果表明:造粒后的粉末球形度较好,流动性大为提高。造粒烧结处理过程中,随着温度增加,粉末的 流动性和松装密度均提高。经 800°C热处理烧结后形貌圆整光滑,密实,平均粒径为 32.92μm,松装密度为 1.37g/ cm3,流动性为 12.18s/50g,适合用作热喷涂喂料。制备的涂层为典型的层状结构,厚度约为 320μm。涂层总体 比较致密,局部存在孔洞,涂层孔隙率约 3.6%。所含物相为 NiCr、Ni3Al、NiAl、Ag,BaF2、CaF2 等相,喷涂过程中未见新物相生成。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(2):77-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](384)     [HTML全文] ()     [PDF3.08 M]  [下载量](593)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在高锰钢基体上制备了不同 WC 含量的 Fe-WC 复合熔覆层, 研究了 WC 添加量对熔覆 层组织和性能的影响。 试验结果表明, 不同 WC 含量的 Fe-WC 熔覆层均含有马氏体、 M7C3 碳化物和未熔 WC 颗 粒, 当加入 20wt.% 的 WC 时, 熔覆层中出现了残余奥氏体, 共晶碳化物呈鱼骨状沿晶界析出。 Fe-WC 熔覆层的 硬度和耐磨性随着 WC 添加量的增多而增大, 熔覆层中 WC 颗粒减小熔覆层基体与对磨副的接触面积, 合金基 体固定和支撑 WC 颗粒避免其剥落, 二者协同作用使得熔覆层耐磨性增加。
  • 杜学芸,澹台凡亮,田洪芳,候庆玲
    2019,11(3):63-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](326)     [HTML全文] ()     [PDF3.12 M]  [下载量](591)
    摘要:
    围绕矿山机械领域激光加工技术应用,综述了大功率激光熔覆、高速激光熔覆、激光 - 电弧复合焊接、3D 打印技术等典型激光加工技术、装备系统以及工业化应用。
  • 谢杨,马凯,李成新,杨冠军,李长久
    2019,11(1):30-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空 冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池, 基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(NMC)三元材料正极涂层,使用 扫面电子显微镜(SEM)观察了 NMC 涂层的表面及截面微观形貌,使用 X 射线衍射(XRD)对涂层的相结构进 行了测试,使用 3D 激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条 件对 NMC 涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂 NMC 涂层中可以观察到明显颗粒破 碎沉积现象,涂层结构致密。NMC 粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气 流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留 下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致 NMC 颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类 似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂 层厚度的线性调控。
  • 李长久
    2018,10(4):1-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](610)     [HTML全文] ()     [PDF3.46 M]  [下载量](563)
    摘要:
    热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有, 但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过 50% 孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材 料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过 100 余年的发展 已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域, 包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力 不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用 方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、 或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态 直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为 代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比 60%,随着我国燃气轮机 技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。 热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材 料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件, 防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密 涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法 近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、 民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本 文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要 挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技 术提供参考。
  • 刘通,刘建明,郭丹,黄凌峰,章德铭
    2020,12(1):57-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](487)     [HTML全文] ()     [PDF3.89 M]  [下载量](560)
    摘要:
    本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料, 添加粘结剂, 采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末; 采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀, 聚苯酯和孔隙占比 45.3%, 涂层硬度为 56.3 HR15Y、 结合强度 ≥6.9MPa、 650℃下抗热震性能良好, 涂层在 96 小时室温中性盐雾试验外观评级达到 4 级, 可 满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。
  • 朱广宏,王硕煜,倪振航,姜自滔,辛越,杨康,张世宏
    2023,15(1):19-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](543)     [HTML全文] ()     [PDF11.98 M]  [下载量](548)
    摘要:
    WC-Co-Cr 是一类具有高硬度、 耐磨损、 耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料, 常用于工业生产中苛刻服役环 境的工件表面防护。 本试验采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 技术在 Q235 钢表面分别制备了 WC-12Co-4Cr 和 WC- 12Co 复合涂层。 使用 XRD、 光学显微镜、 SEM 以及附带的 EDS、 显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、 微观形貌、 元素分布、 显微硬度和孔隙率。 采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温 (25 ℃ )、 300 ℃、 600 ℃ 下的摩擦磨损性能。 实验结果表明, 加入 Cr 元素的 WC-12Co-4Cr 复合涂层的硬度为 1050 HV0.5 比 WC- 12Co 涂层的 995 HV0.5 更高。 常温和 300 ℃ 下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似, 其中常温下 WC-12Co-4Cr 复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为 0.4、 2.61× 10-17 m3 (N·m)-1, 磨损机制为磨粒磨损。 而在高温 (600 ℃ ) 条 件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于 WC-12Co 涂层; 摩擦系数为 0.62、 磨损率为 1.1× 10-15 m3 (N·m)-1, 相同条件下的 WC-12Co 涂层磨损率为 7.2× 10-15 m3 (N·m)-1。
  • 胡云飞,李景昊,周香林,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(2):19-23    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](279)     [HTML全文] ()     [PDF955.57 K]  [下载量](534)
    摘要:
    气雾化过程中合金液流被高压气流破碎后,要飞行一段距离才开始冷却凝固,这称为熔滴的飞行过程。本 文以重载耐磨耐腐蚀激光熔覆涂层用 FeNiCrSiMoMnC 合金为对象,通过建立熔滴飞行过程的模型,并对该过程 进行数值模拟,计算讨论了雾化气体初始速率、熔滴直径对熔滴的速度、传热系数等参数的影响。结果表明,熔滴速度呈现先增大至最大值后逐渐减小的趋势,且随熔滴直径的增大,熔滴速度最大值点逐渐降低;传热系数与 速度曲线相反,呈先下降后上升的趋势,极小值为 2kg/d,熔滴直径越大,与气体速度差越小,传热系数越小; 随气体初始速率的增大,熔滴最大速度点上移,同时传热系数也逐渐增大。
  • 杨延坤,于月光,高峰,鲍君峰,吴超
    2020,12(1):39-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](324)     [HTML全文] ()     [PDF3.37 M]  [下载量](529)
    摘要:
    本文用高速火焰喷涂方法 (HVOF) 对 WC-Co 粉末进行喷涂, 采用水冷法对喷涂中的飞行粒子进行收集, 并以 45# 钢为基体制备了相应涂层。 采用聚焦离子束 (FIB) 切割的方法, 分别制备了粉末、 飞行粒子和涂层的薄 片状透射电镜样品。 采用能谱检测了样品中各元素的分布情况, 选区电子衍射法鉴定了样品中的物相。 结果表明, W 和 C 元素在喷涂过程中向 Co 基体中扩散, 在冷却过程中与 Co 形成非晶相。 η 相在 WC 颗粒的边缘形成。
  • 杜学芸,田洪芳,董仕营,澹台凡亮,侯庆玲
    2019,11(2):31-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](299)     [HTML全文] ()     [PDF1.94 M]  [下载量](529)
    摘要:
    为提升液压支架用油缸缸体等内孔部件的服役性能,集成大功率光纤激光器开发了内孔熔覆装备,进行了 27SiMn 缸体内壁熔覆工艺验证,并取样进行了显微结构、硬度、耐磨性能检测,结果表明:缸体内壁熔覆表面 平整无缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合;熔覆层主要组织为马氏体;熔覆层硬度较基体略高,且耐磨性能约为基 体的 1.5 倍,既提升了缸体内壁的使用性能又便于缸体内壁熔覆层的机械加工。
  • 任建伟,崔启政,李宏然,崔慧然
    2022,14(4):42-47    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](198)     [HTML全文] ()     [PDF3.24 M]  [下载量](529)
    摘要:
    本文以某型航空发动机涡轮导叶为研究对象, 采用化学气相沉积 (CVD) 方法制备了铝化物涂层, 通过扫 描电子显微镜 (SEM) 和能谱 (EDS) 分析渗铝涂层的显微形貌及化学构成, 并就其对叶片尺寸、 气体流量和力学 性能产生的影响进行分析, 采用 1000 ℃ , 100 h 抗氧化性能试验研究了涂层的抗高温氧化性能。 结果表明化学气 相沉积铝涂层为外扩散型组织, 流道面、 内腔及气膜孔渗层区域涂层均匀完整, 对基体材料起到较好的保护作用, 渗铝涂层的尺寸效应对叶片影响较小, CVD 热过程对叶片材料的力学性能无明显影响, 涂层的抗氧化性能良好, 1000 ℃ , 100 h 后氧化动力学曲线符合抛物线演变规律。
  • 叶林,阮新宇,胡海城,陆海峰,尹嵩,覃恩伟,吴树辉
    2020,12(1):69-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](361)     [HTML全文] ()     [PDF4.34 M]  [下载量](522)
    摘要:
    焚烧是市政垃圾最为有效的处置方式。 然而, 垃圾焚烧气氛产生的腐蚀及磨损对锅炉安全运行存在极大的 风险。 采用功能涂层技术隔绝锅炉管与腐蚀气氛, 从而实现对管壁的保护, 是可行方案。 本文对比了熔覆、 耐火 材料及热喷涂等防护方案, 最终采用电弧喷涂制备耐氯腐蚀涂层, 通过分析涂层的基本性能、 锅炉内现场施工及 实际焚烧环境运行等多方面, 验证了采用电弧喷涂对垃圾焚烧炉管防护的可行性。
  • 孙建刚,马春春,王会
    2019,11(2):5-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](306)     [HTML全文] ()     [PDF2.09 M]  [下载量](520)
    摘要:
    封严涂层应用于飞机发动机转动部件与机匣之间,能够有效提高发动机效率、降低油耗,同时对叶片起到 保护作用。可磨耗性为封严涂层的重要评价指标,本文综述了国内外可用于封严涂层可磨耗性评价的相关设备及 评价体系,对比分析了转速、最高加热温度、试样进给速率等设备参数,评述了涂层表面粗糙度、叶片磨损量、 刮擦速度等检测评价方法,并在此基础上对用于封严涂层可磨耗性的评价设备及体系的发展方向进行了展望。
  • 刘若愚,李军,苗小锋,姬小兰,唐湘林,汪云程,覃春媛
    2023,15(1):38-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](581)     [HTML全文] ()     [PDF11.43 M]  [下载量](520)
    摘要:
    采用真空等离子喷涂技术在 DD407 合金和 DD6 合金上制备了 NiCoCrAlYTa 涂层。 通过 SEM、 EDS 等方 法研究了 900 ℃ 不同氧化时间下经热处理后 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金和 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金的 界面组织。 结果表明, 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金界面扩散层组织析出 σ 相, σ 相形状 发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 13.32 μm/h; 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金界面扩散层析出 TCP 相(σ 相和 μ 相) , TCP 相形状未发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 3.85 μm/h。
  • 刘通,于月光,刘建明,程旭莹,章德铭
    2019,11(2):24-30    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](321)     [HTML全文] ()     [PDF4.16 M]  [下载量](511)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂方法制备了铝硅氮化硼封严涂层,通过对涂层显微结构、硬度、结合强度和飞行粒子 状态的研究,分析了喷涂工艺参数(功率 22~34kW、送粉量 30~50g/min 及喷涂距离 90~150mm)的变化对涂层 组织和性能的影响规律。研究结果表明:随着功率的增加,飞行粒子温度和速度均增加,涂层的孔隙率和 BN 含 量降低,硬度和结合强度提高;随送粉量增加,粒子温度和速度均减小,涂层孔隙率和 BN 含量增加,硬度和结 合强度降低;随着喷涂距离的增加,粒子飞行速度降低的影响大于温度升高的影响,导致涂层孔隙率和 BN 含量 提高,硬度和结合强度降低。
  • 王玉,袁建鹏,高峰,沈婕
    2019,11(2):68-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF919.75 K]  [下载量](509)
    摘要:
    采用热喷涂方法在灰铸铁基体沉积 Cr7C3-(Ni,Cr)3(Al,Cr) 涂层。通过 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)分析涂层的形貌及结构,涂层厚度约 235μm,涂层主要相成分为 Cr7C3 相和 Ni3Al 相。纳米压痕仪测定涂层硬度为16.022±2.125GPa,弹性模量为247.75±16.873GPa。利用sin2ψ法分析CrC 相在(522)晶面在不同夹角(Ψ=0°、 73±9°、±18°、±27°、±36° 和 ±45°)下的残余应力。结果表明涂层表面为残余压应力,残余应力大约为 -1375.9 MPa,其中本征应力为主要来源约 -1267.9 MPa,热应力为次要来源约 -108 MPa。
  • 原慷,侯伟骜,冀晓鹃,卢晓亮
    2023,15(1):13-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](470)     [HTML全文] ()     [PDF7.13 M]  [下载量](509)
    摘要:
    硅酸镱是重要的环境障涂层 (EBC) 材料, 本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层, 对其进行了热冲击 考核, 包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击, 并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。 结果表明, 高温下双 硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变, 这可能是因为涂层材料和水汽发生了反应。 在 1350 ℃燃气环境下, 涂 层表层发生了明显的烧结现象。 在含钙离子水汽热冲击(加热温度 1250 ℃) 条件下, 硅酸镱涂层表层形成了鼓 泡特征, 同时受到了钙离子腐蚀。 本文通过对涂层显微组织的分析, 提供了可能的组织演变与化学反应机制。
  • 程旭莹,于月光,沈婕,刘建明,章德铭,刘通
    2022,14(1):1-7    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    随着航空发动机向大推力、高推重比发展,发动机涡轮进口温度进一步升高,要求高压涡轮用可磨耗封严 涂层的工作温度能够达到 1000℃以上,超过了金属基封严涂层的应用极限,因此陶瓷基高温封严涂层近年来引 起了研究者的广泛关注。本文从陶瓷基封严涂层的研究背景、涂层材料与制备工艺、涂层组织性能调控、涂层孔 隙率对性能的影响以及新概念陶瓷可磨耗涂层等几个方面介绍了陶瓷基高温封严涂层的研究现状,阐述了陶瓷基 封严涂层研究的重要意义和关键问题。
  • 颜景军,杨丽,周益春
    2021,13(4):64-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](260)     [HTML全文] ()     [PDF4.13 M]  [下载量](507)
    摘要:
    在地面台或核心机上开展热障涂层试车需耗费巨大的人力物力, 且无法捕捉涂层损伤演化的关键信息。 通 过研制高速旋转涡轮叶片热障涂层动态服役环境模拟与测试装置, 并在转子叶片热障涂层表面敷设高温电阻应变 计与热电偶可实现服役过程中的应变损伤与温度场的实时检测。 敷设方法选择陶瓷棒火焰喷涂, 应变计的温度补 偿通过高温升降炉来实现, 同时也开展了静态热冲击考核对比实验。 结果表明转速 6000 r/min、 服役温度 1000℃ 时涡轮叶片截面温差为 103℃, 提高转速后热障涂层温度降低但主应变显著提高, 吸力面主应变大于压力面, 在 平行于缘板方向应变梯度最大。 在动态热冲击循环测试中涂层失效前测点主应变为 0.23%~0.82%, 高于静态测试 的 0.04%~0.67%, 各测点均为拉伸变形。 高速旋转热障涂层经历 128 次热循环剥落失效, 失效原因为应变损伤的 累积以及离心载荷作用下裂纹的迅速扩展。
  • 胡晓蕾,郭丹,刘建明,卢晓亮,彭浩然,黄兆晖
    2023,15(1):45-51+37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文采用高能等离子喷涂方法制备了孔隙率为 14.03%~28.22% 的多孔 YSZ 涂层, 研究了喷涂工艺参数对 涂层孔隙率以及涂层基本性能的影响。 结果表明: 随孔隙率的增加, 涂层的硬度和结合强度整体呈现下降的趋势, 孔隙率 14.03% 时硬度为 92.4, 孔隙率 26.04% 时硬度降低到 84.2, 强度则由 9.62 MPa 降低到 5.03 MPa; 涂层在 1060 ℃下抗热震次数呈现先明显增加后降低的趋势, 当孔隙率为 26.04% 时, 涂层在 464 次水冷热震后保持完好, 涂层抗热震性能最优。
  • 倪振航,胡凯,刘侠,张世宏,薛召露,王硕煜,解明祥
    2020,12(1):25-33    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](370)     [HTML全文] ()     [PDF6.50 M]  [下载量](496)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 20G 钢表面制备了掺杂 1wt.%、 3wt.%、 5wt.% 三种不同含量 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究了其在 650℃, Na2SO4/K2SO4 熔盐环境中的热腐蚀性能。 利用扫 描电镜 (SEM)、 显微硬度计、 拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 利用 X 射线衍射仪 (XRD)、 拉曼光谱、 X 射线能谱仪 (EDS) 对复合涂层热腐蚀产物形貌、 物相进行分析。 结果表明掺杂 1wt.% Y2O3 的 NiCrCr3C2 复合涂层结构致密、 孔隙率低、 结合强度高, 显微硬度达到 801HV。 热腐蚀过程中掺杂 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的 Cr2O3 膜。 随着 Y2O3 掺杂量的增加, 涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降, 当 Y2O3 掺杂量为 1wt.% 时, 复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。
  • 胡晓蕾,李正秋,黄恩泽,杜开平
    2019,11(3):51-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](296)     [HTML全文] ()     [PDF2.40 M]  [下载量](494)
    摘要:
    针对现有煤矿液压支架表面激光熔覆层抗腐蚀性差、裂纹敏感性高的问题,通过提高合金成分中 Ni 元素含量, 添加 Nb 元素及控制 C 元素含量的方法,以期提高熔覆层抗腐蚀性并降低裂纹敏感性。本文通过扫描电镜、EDS 等测试方法对成分改进前后的熔覆层组织结构进行了分析,并对 200h 盐雾腐蚀后的熔覆层组织结构及腐蚀机理 进行了分析探讨。结果表明,Ni 含量的提高使得熔覆层内残余奥氏体含量增加,从而增加熔覆层韧性,有效降低 裂纹敏感性;添加 Nb 元素及控制 C 元素后,有效控制了 Cr23C6 的形成,提高熔覆层抗腐蚀性。
  • 陈文龙,刘 敏,肖晓玲,张吉阜
    2019,11(3):22-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF3.49 M]  [下载量](491)
    摘要:
    为提高 PS-PVD 热障涂层的抗沙尘冲刷性能,采用等离子喷涂 - 物理气相沉积技术 (PS-PVD) 在粘结层表 面制备 7YSZ 热障涂层,在大气环境下进行了抗沙尘冲刷试验,研究了 PS-PVD 热障涂层的冲刷行为及失效机制。 通过等离子喷涂技术 (APS) 在 PS-PVD 热障涂层表面制备了一层致密层状涂层,重点研究了致密层厚度对 PS- PVD 热障涂层抗冲刷失效性能的影响。结果表明 PS-PVD 热障涂层冲刷过程经历了快速、中速、慢速冲刷三个阶段。 随着致密层厚度的增加,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能的提升愈加明显。当致密层厚度为 5μm 时,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能无明显影响;当致密层厚度为 10μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能提高了约 30%;当致 密层厚度为 20μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能约提高了 4 倍。
  • 李斌,赵昕熠,吴震坤,李松山
    2023,15(1):77-82 44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](440)     [HTML全文] ()     [PDF8.40 M]  [下载量](489)
    摘要:
    当前大型燃煤锅炉由于进行了低氮燃烧改造以及掺烧高硫分煤种, 导致水冷壁管发生严重的高温腐蚀, 管 壁减薄, 容易发生爆管泄漏事故。 本文综述了燃煤锅炉常见的四种高温腐蚀类型, 对大型燃煤锅炉水冷壁进行表 面改性, 已成为解决水冷壁管高温腐蚀问题的重要手段。 从堆焊涂层、 渗铝涂层、 纳米陶瓷涂层、 热喷涂涂层四 种防护涂层技术角度介绍了材料及应用现状。 在当前技术相对成熟的高速电弧喷涂技术的基础上提出一种防护效 果良好的复合喷涂技术, 并在一台 640 MW 超临界机组上成功应用。
  • 詹华,李振东,汪瑞军,王亦奇,张艳静
    2021,13(4):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](369)     [HTML全文] ()     [PDF2.17 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为减少材料和能源的损耗, 延长零部件使用寿命, 硬质涂层被应用于喷砂型冲蚀磨损环境。 本文介绍了喷 砂型冲蚀磨损的危害和硬质涂层的应用情况, 综述了硬质涂层力学性能、 基体材料性能、 粒子特性和喷砂参数等 对涂层抗喷砂型冲蚀磨损的影响趋势, 总结了喷砂型冲蚀磨损的动力学模拟和冲击试验的研究情况, 指出了涂层 硬度和韧性以及基体与涂层性能的匹配有助于提高涂层抗喷砂型冲蚀磨损, 展望了通过数字模拟与试验验证相结 合的方式获得各种硬质涂层抗喷砂型冲击磨损机理模型的前景。
  • 吴敏,张国涛,党力,陈哲,汪耀源,韩艳松
    2023,15(1):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](385)     [HTML全文] ()     [PDF6.19 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为解决某型号固体火箭发动机铝合金壳体的热防护功能以及侧面初始通气面积不足等问题, 采用等离子热 喷涂技术在铝合金壳体内表面喷涂厚度为 0.1 mm NiCrAlY 与 0.3 mm ZrO2 涂层作为隔热材料, 充分利用 YSZ 涂 层熔点高、 热导率低的特点, 实现大幅度减小绝热层厚度 (0.4 mm) 及增加装填空间的目的, 结合仿真计算结果 表明采用涂层技术可实现铝合金壳体隔热在安全使用的温度范围内; 同时解决了软质绝热层在高温燃气流动过程 中存在烧蚀、 冲刷、 脱落等缺陷引起的壳体烧穿的故障。 各项试验考核表明采取喷涂 YSZ 涂层措施达到对铝合 金壳体的良好热防护作用, 满足固体火箭发动机燃烧室壳体在 2200 ℃、 1.5 s 的隔热要求; 可将该措施应用于工 作时间较短、 燃温较高的其它固体火箭发动机的隔热防护措施当中。
  • 姜嫄嫄,张志远,皮自强,杜开平,陈星,郑兆然
    2021,13(4):49-57    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF4.88 M]  [下载量](476)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。
  • 佘定君,李卫侠,康飞远,刘通
    2023,15(1):66-71+12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](376)     [HTML全文] ()     [PDF8.86 M]  [下载量](469)
    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂工艺在典型零件支承环上制备了铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层, 测试了涂层硬度、 结合强度、 微观组织等性能, 重点考核了在转速 20000 r/min, 输入扭矩 800 N?m, 滑油温度 90~100℃, 滑油压 力 0.2~0.3 MPa, 运行时间 50 h 条件下的支撑环涂层整机台架试验后的耐磨性能; 试验结果表明, 制备的铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层硬度 89.6 HR15Y, 结合强度 25.5 MPa, 涂层组织均匀、 孔隙率为 15.18%, 采用目视和体视显微 镜检查台架试验后的典型件涂层外观状态, 通过高精度三坐标测量方法计算涂层的磨损量, 台架考核试验结果表 明, 典型件铝青铜 - 聚苯酯涂层完整、 光滑, 无开裂、 剥离、 剥落, 涂层磨损最严重位置的磨损量为 0.006 mm, 涂层耐磨性能优异。
  • 曹沁,袁洁燕,王进双,曹学强
    2019,11(1):9-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3831)     [HTML全文] ()     [PDF7.89 M]  [下载量](3094)
    摘要:
    热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)已广泛应用于航空、航天和地面燃机等发动机热端部件和 武器装备的防护。TBCs 应用的基底材料种类繁多,常见的是镍基高温合金,还有碳钢、铜合金、铝合金、镁合 金、复合材料等。氧化钇稳定化的氧化锆(Yttria Stabilized Zirconia,YSZ)涂层的常见颜色是白色和灰色,颜 色决定于氧空位含量。TBCs 产品的表面可能出现腐蚀斑点现象,特别是在高温潮湿环境下,腐蚀斑点出现机会 多、现象更明显。腐蚀斑点的颜色取决于基底或粘结层材料,碳钢和铜合金产生棕色腐蚀斑点,镍基高温合金产 生绿色腐蚀斑点,钴基高温合金产生浅红色腐蚀斑点,铝合金、镁合金、树脂则不会出现彩色腐蚀斑点。在镍基 高温合金基底表面,依次用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)方法制备钴基高温合金粘结层 (Bond Coat,BC)和纳米 YSZ(n-YSZ)涂层,在自然环境下贮存一段时间后,部分产品的表面出现了大量腐 蚀斑点。采用体式显微镜、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)和激光烧蚀 - 耦合等离子 - 质谱(Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy,LA-ICP-MS)方法证明,腐蚀斑点来源于 BC 的腐蚀产物。 BC 的主要成分是 Ni、Co 和 Cr,在涂层制备过程中分别被氧化生成氧化物 NiO、CoO 和 Cr2O3。YSZ 粉末中含有 大量残余的原料 ZrOCl2 和 YCl3,在潮湿空气中水解产生 HCl,将 BC 的氧化物溶解,便出现了 Ni2+(翠绿色)、 Co2+(浅红色)和 Cr3+(墨绿色)特有的颜色。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2020,12(4):1-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](350)     [HTML全文] ()     [PDF3.22 M]  [下载量](2188)
    摘要:
    铁基非晶合金涂层以其良好的力学性能、 优异的耐磨耐蚀性以及较低的经济成本已成为较有前景的非晶涂层材料之一。 本文综述了铁基非晶涂层材料的设计准则与材料体系, 介绍了激光熔覆技术和热喷涂技术制备铁基非晶涂层的进展和发展趋势, 结合铁基非晶涂层的性能特点介绍了其工程应用概况。 指出了目前铁基非晶涂层研 究领域存在的问题并展望了发展方向。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(1):85-90    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](331)     [HTML全文] ()     [PDF5.05 M]  [下载量](2071)
    摘要:
    采用激光熔覆在 45# 钢基体上制备了不同 Mo 含量的 FeCrNi 熔覆层, 探讨 Mo 元素含量对熔覆层组织和 性能的影响。 试验结果表明, 五种熔覆层均主要由马氏体和 M7C3 碳化物组成, 当 Mo 添加量大于等于 1wt.% 时, 熔覆层中出现了少量 Mo2C 和 Laves 相。 Mo 元素能够改善熔覆层中的碳化物分布和形态, 使鱼骨状共晶碳化物 增多, 提高熔覆层的硬度和耐磨性, 但 Mo 加入过多时, 碳化物聚集长大成粗网状, 使熔覆层耐磨性降低。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2020,12(2):17-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](308)     [HTML全文] ()     [PDF296.56 K]  [下载量](2029)
    摘要:
    磁控溅射技术是制备钛基薄膜常用的方法。 本文综述了磁控溅射法的基本原理、 特点及方法种类, 并总 结了磁控溅射法制备 TiO2、 TiN、 TiC 薄膜和 Ti 复合薄膜的最新研究进展, 最后展望了磁控溅射技术制备 Ti 基薄 膜的发展方向。
  • 刘雨蒙,郝建洁,李佳艳,谭毅,邹兵林,蔡晓龙
    2021,13(1):22-32    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](417)     [HTML全文] ()     [PDF7.71 M]  [下载量](1783)
    摘要:
    为了提升碳/碳 (C/C) 复合材料的抗氧化性能, 通过大气等离子喷涂技术在 C/C-SiC 复合材料表面制备了添 加剂改性的 ZrB2 陶瓷涂层, 分别为 ZrB2-SiC、 ZrB2-TiB2 涂层, 对涂层样品进行 1200 ℃ 的氧化性能测试。 结果 表明, 氧化 5 h 后, ZrB2-SiC 涂层仍有 2.62 wt.% 增重量, 与 ZrB2 涂层相比(氧化失重率为 10.76 wt.%) , ZrB2- SiC 涂层抗氧化性能大幅度提升, 主要由于 SiC 的添加降低了涂层热膨胀系数, 缓解热失配, 提升了涂层结合强 度, 而且氧化后形成致密的硼硅酸盐熔融玻璃表面, 填充了涂层裂缝、 孔洞, 为基材提供更为优异的抗氧化防护。 而 ZrB2-TiB2 涂层表现出较差的抗氧化性, 氧化 5 h 后, 失重量达到 18.76 wt.%, ZrB2-TiB2 涂层极差的抗氧化性 是因为 TiB2 的引入改变了涂层的形貌, 氧化后形成疏松多孔的组织结构, 无法有效隔绝氧气。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,沈婕,章德铭
    2019,11(3):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](372)     [HTML全文] ()     [PDF396.51 K]  [下载量](1759)
    摘要:
    本文主要从复合电镀理论发展、复合电镀参数影响、复合电镀研究应用现状三个方面对复合电镀技术进行了概述,并简要介绍了国内外复合电镀技术发展差距。
  • 孙浩,董昕远,任媛,雒晓涛,李成新,Mahrukh M.,朱永胜,李长久
    2021,13(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](394)     [HTML全文] ()     [PDF6.03 M]  [下载量](1747)
    摘要:
    针对如何降低 NiCrCu 涂层氧化物含量以改善涂层内粒子层间结合的问题, 本研究设计了含 B 的 NiCrCu 粉末, 以期通过 B 在高温熔滴飞行中的牺牲氧化并蒸发去除氧化物机制, 在大气等离子喷涂条件下获得无氧化 物的熔滴制备高致密的金属涂层。 为此, 采用粒度 30~50 μm 的 NiCrCu1.5B 和 NiCrCu4B 喷涂粉末, 研究了粉末 成分与大气等离子喷涂工艺参数对涂层成分、 组织结构及力学性能的影响。 结果表明, 等离子喷涂制备 NiCrCuB 涂层时, 基体在等离子射流中的受热程度对涂层氧化物含量影响显著, 随喷枪移动速率和喷涂距离的增加, 等离 子射流对基体加热效果减弱, 涂层氧化物含量显著降低。 采用 NiCrCu4B 粉末制备涂层时, 涂层氧含量随喷涂距 离的增加而显著减小, 这与迄今等离子喷涂金属合金涂层的氧含量随距离的增加而增加的规律完全相反, 该结果 表明 NiCrCuB 熔融粒子中的硼在粒子飞行中具有优先氧化的去氧化效应。 采用含硼量为 1.2 wt.% 的 NiCrCu1.5B 粉末喷涂涂层时, 涂层内氧元素含量呈先降低后增加趋势, 表明 B 含量低于约 0.6 wt.% 的临界值时, 无法实现 完全的氧化保护, 致使其他元素随飞行距离的增加逐步氧化所致。 针对等离子喷涂中金属熔滴飞行中的氧化与碰 撞基体沉积后的氧化两种机制, 采用较高 B 含量粒子可使飞行中氧化得到抑制, 通过强化熔滴沉积后的冷却过程, 可显著降低涂层氧含量, 达到最低氧含量值, 约 0.6 wt.%。 研究表明涂层的结合强度约为 40MPa, 受喷涂参数的 影响有限。 涂层中的 B 以硼化物弥散分布使得涂层的硬度显著增加, 当 B 含量从 0.2 wt.% 增加至 3.2 wt.% 时, 涂层的硬度呈线性相关, 从 280HV0.3 增加至 700HV0.3。
  • 孟玲,陈星,杜开平
    2021,13(1):60-64    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](331)     [HTML全文] ()     [PDF4.53 M]  [下载量](1634)
    摘要:
    非晶合金以其独特的原子排列和优异的性能引起人们的广泛关注, 但由于尺寸、 晶化等问题严重限制了 实际工程中的应用, 激光增材制造技术具有高升温 - 冷却速率和逐点熔融沉积的特点, 为制备非晶合金提供了新 思路。 本文采用选择性激光熔融成型技术制备 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8 非晶合金。 对制备出的样品的成分和组织结构进 行了表征。 结果表明, 样品主要由非晶相构成, 晶化主要发生在热影响区叠加区。 随激光功率的降低, 晶化区面 积和晶化颗粒数量减少。 但过低的功率会产生未熔合缺陷和裂纹, 严重影响非晶合金的成形质量和非晶率。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2019,11(4):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3420)     [HTML全文] ()     [PDF496.56 K]  [下载量](1613)
    摘要:
    电弧喷涂技术具有高效率、 低能耗、 操作简单等优点, 是制备复合金属涂层最常用的手段。 本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、 铁基合金涂层、 镍基合金涂层的最新研究进展。 最后, 展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。
  • 杨康,易新林,斯松华,张海鸿
    2021,13(1):65-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](272)     [HTML全文] ()     [PDF7.21 M]  [下载量](1519)
    摘要:
    利用空气燃料超音速火焰喷涂技术 (HVAF) 在 D2 钢表面制得 Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层。 借用光学显微镜 (OM)、 维氏硬度计、 扫描电镜 (SEM)、 拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、 力学性能及摩擦磨 损性能进行表征与测试, 研究了不同比例纳米 - 微米 Cr3C2 陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响。 试验 结果表明: Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层主要由 Fe、 Cr3C2、 Cr2O3 及 Cr7C3 相组成。 在优化的粉末比例参数下, Cr3C2- FeCrBSi 复合涂层与基体 D2 钢的结合强度达到了 43MPa, 孔隙率约为 2.4%。 由于陶瓷相的存在, Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层的表面硬度平均值为 449HV0.3, 远大于 D2 钢基体的硬度 287HV0.3。 在常温条件下, Cr3C2-FeCrBSi 复合 涂层具有较好的耐磨损性能, 摩擦磨损机制主要是磨粒磨损。
  • 袁建鹏,于月光,刘安强
    2021,13(1):13-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](310)     [HTML全文] ()     [PDF4.15 M]  [下载量](1457)
    摘要:
    采用销 - 盘往复干摩擦磨损试验研究了 30wt.% 碳化物含量的由原位自生 (Cr,Fe)7C3 颗粒弥散强化的 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层的形貌、 硬度, 以及室温和 400℃下的磨损性能。 为了便于对比, 同时测定了不同 温度下的 RuT350 基体、 Fe3Al 涂层硬度。 此外, 在相同条件下, 测定了室温和 400℃时 RuT350 基体和 NiCr-MoCr3C2 涂层的摩擦磨损情况。 结果表明, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层硬度随温度升高衰减较慢, 且在相同的接触载荷下, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层的摩擦系数明显低于 RuT350 铸铁, 其与摩擦副的总磨损量 400℃ 下仅为 RuT350 基体与摩 擦副总磨损量的 45.8%, 其室温与 400℃ 下的耐磨性优于 Fe3Al 涂层和 NiCr-Mo-Cr3C2 涂层。 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具 有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物 Fe3Al 粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的 R 现象, 致使 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具有较高的高温硬度, 并存在大量弥散分布的细小 (Cr, Fe)7C3 晶粒, 不易造成陶瓷颗粒从金属相 中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。
  • 李丹,陈德馨,何叶青,王启伟,康志新,朱胜,李卫
    2020,12(4):29-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    镍基复合涂层是一项有望替代电镀铬涂层的先进绿色环保表面处理技术。 本文在铝合金表面制备了纯 Ni、 NiP及其与SiC复合涂层, 利用SEM、 EDS和XRD研究了Ni、 NiP及其复合涂层的微观形貌、 成分与组织结构, 利用显微硬度计与电化学工作站研究了其硬度与耐腐蚀性能。 研究结果表明: SiC 复合电镀纯镍涂层的表面较为 粗糙, SiC 复合电镀镍磷合金涂层中晶粒轮廓明显; 电沉积镍磷合金涂层的相结构包括晶体 Ni2P、 Ni12P5 和非晶 NiP。 铝合金基体表面 Ni-P 合金涂层的显微硬度显著高于纯 Ni 涂层, 引入 SiC 纳米颗粒形成复合涂层可提高其 显微硬度; SiC 颗粒有助于提高复合涂层在氯化钠溶液中的腐蚀电位, 降低腐蚀电流密度, 提高其耐蚀性能。
  • 贾贤赏,马尧,王旭
    2021,13(1):73-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](316)     [HTML全文] ()     [PDF5.51 M]  [下载量](1435)
    摘要:
    采用激光熔覆工艺, 在试样表面制备了不同碳含量的不锈钢熔覆层, 并对其组织结构、 耐磨及耐腐蚀性能 进行了研究。 结果表明: 不锈钢合金粉末中碳含量由 0.05 wt.% 提高至 0.2 wt.% 时, 熔覆层中 γ-Fe 相逐渐增多, α-Fe 相逐渐减小。 对于熔覆层性能方面, 碳元素含量的增加有利于提高熔覆层的硬度和耐磨性能, 但会降低熔覆 层的耐蚀性能。
  • 郭星晔,黄杰,周正,杜开平,王国红,贺定勇,于月光
    2020,12(4):12-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求, 采用 FeCrNiMo 马氏体不锈钢粉末在 27SiMn 结构钢基体表面进行激光熔覆, 以改善基体表面的耐磨、 耐蚀综合性能。 本文旨在研究激光能量密度对 FeCrNiMo 熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响, 采用热力耦合有限元模拟方法, 基于双椭圆平面热源模型, 计算分析了 FeCrNiMo 不锈钢粉在 27SiMn 钢基板表面的激光熔覆过程中, 在不同的激光输入能量密度条件下, 熔覆层的温度场和应力场的演变过程。 并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验, 通过稀释率(熔覆层横截面中, 母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比) 和熔宽情况的对比, 以验证模拟结果的可靠性。 进而研究激光 能量密度对熔覆层稀释率、 熔宽及其开裂倾向的影响规律。 熔覆层的稀释率、 熔宽均随输入能量密度的增加而增 大, 当输入功率达到 3000W, 熔覆速度 6mm/s 时可获得较理想的稀释率和熔宽。 而熔覆层边缘的应力随输入能 量密度的增加而增大, 其开裂倾向增大; 而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。 在激光熔覆过程中 提高输入能量虽有利于增大熔宽, 提高熔覆效率, 但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。
  • 梁和平,王鑫,薛召露,张鑫,汪榆海,钱立宏,张世宏
    2021,13(1):43-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](380)     [HTML全文] ()     [PDF8.99 M]  [下载量](1394)
    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂技术制备了不同 Y3Al5O12 含量的 YSZ@Y3Al5O12/NiCrAlY 热障涂层, 研究了 Y3Al5O12 对 YSZ@Y3Al5O12 热障涂层的微观组织结构和高温相稳定性的影响。 结果表明: 等离子喷涂 YSZ@ Y3Al5O12 涂层呈典型的层状结构, Y3Al5O12 和 YSZ 交替沉积。 随着 Y3Al5O12 含量的升高, 层与层之间的柱状晶结 构逐渐消失。制备态的YSZ@Y3Al5O12涂层主要含有c-ZrO2晶相。1250℃下烧结50h后YSZ涂层发生了明显的相变, 而 1150℃和 1250℃热处理后 YSZ@Y3Al5O12 涂层含有相同的 c-ZrO2 和 Y3Al5O12 两种晶相, 表明 Y3Al5O12 可以改 善 YSZ 的高温相稳定性。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,章德铭,于月光
    2019,11(2):1-4    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](1595)     [HTML全文] ()     [PDF199.39 K]  [下载量](1391)
    摘要:
    作为 MCrAlY 高温防护涂层制备手段之一的复合电镀技术具有低能耗、低成本等诸多优点。在过去近四十 年内,该技术在国外得到了广泛的发展与应用。本文主要对比介绍了国内外 MCrAlY 涂层复合电镀工艺技术的研 究进展,并对国内 MCrAlY 涂层复合电镀技术的发展作了展望。
  • 王旭,于月光,黄恩泽,杜开平,李正秋
    2019,11(4):10-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](270)     [HTML全文] ()     [PDF1.36 M]  [下载量](1360)
    摘要:
    激光熔覆熔池内存在传质、 传热、 对流及气-液-固界面间的反应, 熔覆过程中温度场的变化对熔覆层组织和性能产生重要影响, 正确解析这一复杂物理冶金过程, 对激光技术发展有重要指导作用。 本文回顾了近年国内外激光熔覆温度场的模拟研究进展, 重点评述了激光加工温度场从数学分析到数值模拟的研究历程, 并针对这一 领域今后的发展提出了一些看法。
  • 原慷,张睿,黄琛,董文静
    2021,13(1):53-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](268)     [HTML全文] ()     [PDF4.27 M]  [下载量](1351)
    摘要:
    低温固体氧化物燃料电池 (LT-SOFC) 因具有放电功率高、 性能优异而广受关注, 但目前此类电池的稳定性 尚待提高以满足商用需求。 本文使用 LT-SOFC 常用的材料体系 (NCAL、 SDC), 采用共压法制备了样品并进行了 放电试验。 电池失效后对其组织进行了解剖, 重点分析了失效组织演变行为, 探索了引起电池失效可能的机制。 本研究还采用等离子喷涂方法在金属支撑体上制备了电极涂层, 并应用到电池片制备中。 结果表明, 通过热喷涂 技术制备电池涂层在一定程度上能够缓解电池由于结构失效造成的性能过早衰退现象。
  • 陈建国,张淑婷,杜开平,欧阳佩旋
    2019,11(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3388)     [HTML全文] ()     [PDF1.14 M]  [下载量](1326)
    摘要:
    采用真空雾化的方法制备了 Ta 含量为 0、2% 及 5% 的 NiCoCrAlYTa 合金粉末,利用超音速火焰喷涂制备 了三种涂层,研究了 Ta 对合金粉末微观组织及物相的影响,绘制了 1050°C条件下涂层的高温氧化动力学曲线, 研究了 500h 氧化试验后涂层组织和 β 相的分布,初步探讨了 Ta 元素对改善涂层抗氧化性能的作用机理。研究结 果表明:Ta 通过提高 MCrAlY 体系抗氧化元素的溶质浓度,促进了氧化膜的形成,随着 Ta 含量的增加,涂层的 内氧化程度降低,涂层抗氧化性能提高。但含 Ta 涂层在长时间氧化条件下会生成 CrTaO4 、AlTaO4 等尖晶石类 氧化物,且 Ta 的氧化物 PBR 值较大,对涂层的抗热震性能不利。
  • 刘安强,袁建鹏,谢建刚
    2021,13(1):33-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](274)     [HTML全文] ()     [PDF5.76 M]  [下载量](1278)
    摘要:
    采用非平衡磁控溅射技术在 Q235 钢基体上制备了 TiAlN 薄膜, 研究了沉积工艺参数对薄膜微观形貌、 力 学性能及耐腐蚀性能的影响规律, 通过扫描电镜、 纳米力学探针、 划痕测试仪对薄膜的微观形貌和力学性能进行 表征, 并利用盐雾试验和电化学极化测试研究了薄膜在含 Cl- 环境中的腐蚀行为。 结果表明, 随着 N2 流量的升 高, TiAlN 薄膜的硬度和结合力先升高后降低, 当 N2 流量为 10sccm 时, 薄膜具有最高的硬度和结合力, 分别为 30.7GPa 和 44.2N, 其耐腐蚀性能最优。 随着 Al 靶功率的增加, 薄膜的硬度和结合力先增大后减小, 当 Al 靶功 率为 90W 时, 薄膜的硬度和结合力达到了最大值, 分别为 28.6GPa 和 38.4N, 具有最佳的抗腐蚀性能。 随着基体 温度的升高, 薄膜的硬度和结合力逐渐增大, 基体温度低于 300℃时, 增大幅度较明显, 基体温度高于 300℃时, 二者增加幅度趋于平缓, 薄膜表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 马春春,于月光,章德铭,陈美英,王会,李正秋
    2020,12(2):11-16    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](313)     [HTML全文] ()     [PDF442.76 K]  [下载量](1270)
    摘要:
    高压冷喷涂是一种高压气流加速微小颗粒形成超音速 (300~1200m/s) 气固双相流轰击金属或绝缘基体表面 形成涂层的工艺。 与传统热喷涂相比, 该技术具有喷涂温度低、 涂层对基体热影响小、 送粉速度快、 涂层孔隙率 低等优点, 这使得高压冷喷涂技术适用范围较广, 且喷涂粉末可以回收利用, 降低了喷涂成本。 本文从高压冷喷 涂技术原理出发, 介绍了技术特点、 影响因素, 综述了高压冷喷涂技术的应用及相关领域, 展望了高压冷喷涂技 术的未来发展和要求。
  • 王斌利,胡江波,王建锋,黄宝庆,江鹏,刘建明
    2019,11(4):55-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3159)     [HTML全文] ()     [PDF830.64 K]  [下载量](1244)
    摘要:
    采用低压等离子工艺制备耐高温可磨耗涂层, 通过光学显微镜观察了耐高温涂层的显微结构, 采用逐层法与曲率法相结合的检测技术, 对不同厚度涂层残余应力进行检测, 形成了涂层厚度与残余应力分布及趋势图,运用热处理技术控制和消除涂层内部残余的涂层应力。 结果表明, 低压等离子喷涂的耐高温涂层表面残余应力随 着涂层厚度的增加而增大, 当涂层厚度达到 0.6mm 左右极限时, 涂层会发生自然开裂, 采用热处理的工艺方法可以减少涂层内的热应力导致的涂层残余应力。
  • 郑南松,姬小兰,张志远,张远应,郭建云
    2020,12(4):69-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](251)     [HTML全文] ()     [PDF4.71 M]  [下载量](1229)
    摘要:
    厚热障涂层因具有优异的隔热效果, 在航空发动机热端部件防护上获得应用。 在高温燃气冲蚀环境中服役 后, 致密厚热障涂层呈局部块状剥落而失效。 本文对涂层失效后的截面形貌、 元素分布、 相结构等进行分析。 结 果表明, 涂层失效的主要原因是表面附着物的渗入和焰流冲蚀下致密厚热障涂层内部应力的增加。 采用高能等离 子喷涂制备具有弥散分布裂纹的厚热障涂层有望提高涂层寿命。
  • 刘海飞
    2020,12(4):57-63    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](181)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](1192)
    摘要:
    采用干筛分法、 激光衍射法和扫描电子显微镜法测试了粉末涂层材料的粒度, 对比了不同方法的测试结果, 研究了粉末材料的形貌对粒度测试的影响。 结果表明: 干筛分法测试球形的粉末、 不规则形粉末、 片状粉末的粒 度分布具有较好的重复性; 三种方法测试的结果相差较大, 且粒度越大, 差异越大。
  • 侯伟骜,卢晓亮,高丽华,冀晓鹃,章德铭
    2019,11(3):7-13    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](386)     [HTML全文] ()     [PDF1.35 M]  [下载量](1176)
    摘要:
    环境障涂层体系历经三代的发展,稀土硅酸盐因其具有低热膨胀系数、优良的抗水氧腐蚀性能与相稳定性, 且与中间层莫来石化学相容性好,已成为研究热点。本文重点论述稀土硅酸盐 Yb2SiO5 环境障涂层的制备方法、 涂层形貌、相结构影响以及裂纹机制、抗高温水蒸气腐蚀及抗 CMAS 腐蚀性能的研究进展。并指出了以 Yb2SiO5 为代表的稀土硅酸盐体系值得关注的问题及未来环境障涂层的发展趋势。
  • 高丽华,邓霞,彭浩然,章德铭
    2020,12(4):22-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](254)     [HTML全文] ()     [PDF3.29 M]  [下载量](1160)
    摘要:
    La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明: (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。
  • 吕昆仑
    2020,12(4):74-82    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](197)     [HTML全文] ()     [PDF5.88 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    基于国内汽车主机厂对量产发动机缸孔喷涂的需求, 以某公司某型号发动机为例, 开发了基于 APS 的缸 孔涂层工业化量产工艺, 并对大气热喷涂缸孔内壁的工作机理、 前处理、 后处理等加工工序、 质量检测方法进行 研究和介绍, 为 APS 缸孔涂层工业化量产工艺开发提供理论支持和应用分析。
  • 周小彬,原慷,王芦燕
    2021,13(1):79-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](202)     [HTML全文] ()     [PDF5.42 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    本文通过“等离子球化 + 氢还原” 的方法制备了高致密度低氧含量的 3D 打印用球形钼粉, 分析了球形钼 粉的特性。 通过优化等离子过程中的功率、 送粉量和气体流量参数, 制备了高致密度球形钼粉; 并且采用氢气还 原球形钼粉, 降低其氧含量。 试验结果表明: 与原始粉末相比, 制备的 3D 打印用球形钼粉的松比从 2.3 g/cm3 提 高到 6.01 g/cm3; 流动性从 35 s/50 g 提高到 10.5 s/50 g; 氧含量降低到 270 ppm。
  • 刘侠,薛召露,丁毅,朱广宏,王硕煜,张世宏
    2020,12(3):60-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](364)     [HTML全文] ()     [PDF6.26 M]  [下载量](1146)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。
  • 王世兴,李建超,王秋童,由晓明,郭腾,何箐
    2020,12(3):18-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](365)     [HTML全文] ()     [PDF4.15 M]  [下载量](1126)
    摘要:
    作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层, 扩散型铂改性铝化物涂层( PtAl 涂层) 在国外已获得批量 化应用, 自 PtAl 涂层商业化应用至今约 50 年时间内, PtAl 涂层在制备工艺技术、 微观结构和成分控制等方面得 到了系统优化和发展, 已形成了系列化涂层。 在 PtAl 涂层技术方面, 国内与国外尚存较大的差距, 在单晶高温 合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下, 国内大力开展了 PtAl 及改性 PtAl 涂层的研制 工作。 在此背景下, 本文对 PtAl 涂层的发展、 应用、 性能特征、 Pt 的作用机理和最新研究进展进行了综述, 并系统介绍了 PtAl 涂层组织结构特征及其制备技术, 最后展望了国内在 PtAl 涂层发展方向。
  • 李胜峰,杜开平,沈婕
    2019,11(2):58-67    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](267)     [HTML全文] ()     [PDF5.57 M]  [下载量](1124)
    摘要:
    本研究系统考察了激光功率和扫描速度对 316L 不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及 力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出 现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔 洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温 / 冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功 率为 350 W,扫描速度为 1750 mm/s 时,SLM 成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为 731 MPa、屈服强 度为 638 MPa、断后伸长率为 40.0%,致密度为 96.27%。
  • 徐良辉,周香林,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](365)     [HTML全文] ()     [PDF2.09 M]  [下载量](1112)
    摘要:
    本文设计了一种 laval 喷管结构雾化器,并利用 CFD 软件模拟研究了雾化气压 P、雾化气体温度 T、气体 喷口孔心距 D、气体喷射角度 α 以及导流管伸出长度 d 五大因素对流场结构的影响。结果表明:laval 喷管雾化 流场结构与狭缝喷嘴不同,气流喷出后不发生膨胀,不形成闭涡结构;随着 P 的增大,流场速度增加,区域扩大, 回流区静态压力 Ps 不随 P 变化而变化;增加气体温度 T 可以提升流场速度和流场温度;气体喷口孔心距 D 会影 响回流区压力和流场速度;增大气体喷射角度 α 可以提升流场速度,同时会导致回流区压力升高;随着导流管伸 出长度 d 的增加,回流区静压先下降后升高。
  • 沈艳芳,宋婉,崔新宇,熊天英,李铁藩
    2020,12(4):45-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF4.80 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    冷喷涂陶瓷涂层的现有研究表明, 大部分商业陶瓷粉末不适合用于冷喷涂, 而实验室制备的纳米团聚粉末 更易于冷喷涂。 溶胶 - 凝胶法是制备纳米 TiO2 最常用的方法之一, 具有工艺简单、 重复性高、 反应易控制等优点, 而且可以通过实验参数的改变从分子水平对反应进行控制, 从而获得结构形态各异的纳米粒子。 本文采用基于钛 酸四正丁酯水解反应的溶胶-凝胶法制备纳米锐钛矿TiO2, 研究粉末的微观结构并考察其冷喷涂性能, 在此基础上, 分析原料粉末性能对其冷喷涂性能的影响。 研究结果表明, 与商业 TiO2 粉末相比, 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉 末具有良好的冷喷涂工艺适应性。 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉末微观结构为不规则形, 经过热处理后由无定形态 转变为锐钛矿相。 冷喷涂 TiO2 涂层晶体结构及涂层内部 TiO2 颗粒的微观形貌均与溶胶 - 凝胶 TiO2 粉末保持一致。 冷喷涂 TiO2 涂层的光催化活性受原始喷涂粉末影响, 当原始喷涂粉末的光催化活性高时, 冷喷涂 TiO2 涂层的光 催化活性也较高。
  • 马尧,胡宇,杜开平,王立新
    2020,12(4):64-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](182)     [HTML全文] ()     [PDF3.63 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    采用不同熔覆工艺进行了铁基粉末的熔覆试验, 结果表明, 随着熔覆功率的增大, 熔覆层组织逐渐变粗大, 耐蚀性下降。 通过腐蚀位置组织结构观察发现, 腐蚀沿晶界从熔覆层表面向内部发展, 并逐渐向晶粒内部发展。 枝晶间的硼化物成分组成改变及碳化物在冷却过程中析出造成基体进一步贫铬, 是熔覆层耐蚀性下降的主要原因。
  • 闫峰,刘建明,黄凌峰,章德铭
    2021,13(3):11-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](446)     [HTML全文] ()     [PDF1.99 M]  [下载量](1025)
    摘要:
    航空发动机封严涂层体系是控制其转子和静止件间隙的主要措施, 其中叶片叶尖耐磨封严涂层可以使叶尖 在与机匣或外环块封严结构或涂层刮擦时得到保护, 并达到缝隙最小化的设计要求。 本文综述了国内外叶片叶尖 耐磨封严涂层的材料组成、 制备工艺、 应用及其优缺点, 简述了国内耐磨封严涂层技术现状及发展要求, 提出了 针对新型高性能航空发动机的发展迫切需要加强对具有耐磨颗粒凸出于粘结金属相的高性能叶尖耐磨封严涂层、 钛合金和镍基单晶高温合金叶片叶尖涂覆工艺研究的建议, 以进一步提高航空发动机封严结构体系的可靠性, 延 长使用寿命, 有效提高发动机燃油效率。
  • 崔慧然,李宏然,崔启政,任建伟,翟永杰,张乔
    2019,11(1):82-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](539)     [HTML全文] ()     [PDF1.94 M]  [下载量](1022)
    摘要:
    主要介绍了航空发动机和燃气轮机压气机叶片和涡轮叶片涉及涂层的分类、制备技术及主要性能指标;阐 述了相关涂层的研究现状、发展趋势及存在问题,指明了后续这些涂层的重点攻关方向。
  • 张东博,于越,赵中昱,田忠原
    2020,12(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF5.73 M]  [下载量](1010)
    摘要:
    热障涂层 (TBCs) 是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。 La2Zr2O7 是最具潜力的顶层材料, 但其韧性差等问题限制了其应用。 本研究采用双相复合陶瓷技术对 La2Zr2O7 进行改性, 以 LaPO4 与 La2Zr2O7 的 双相复合材料为热障涂层顶层材料。 采用机械混合和喷雾造粒技术制备双相陶瓷材料, 利用等离子喷涂的方法制 备双相陶瓷顶层。 通过热循环和冲蚀实验检测双相复合涂层的性能。 利用 X 射线衍射仪 (XRD) 检测涂层的相结构, 利用扫描电镜(SEM)检测涂层的表面和剖面形貌。结果表明, 双相复合结构涂层表面微细裂纹增多, 粗大裂纹减少, 裂纹会产生曲折和分叉。 LaPO4 的加入提高了双相陶瓷材料的韧性和断裂强度, 和单相 La2Zr2O7 涂层相比, 双相 陶瓷涂层在冲蚀过程中失重较少。
  • 张春青,王鲁
    2020,12(3):88-92    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文主要研究了热镀锌机组喷涂碳化钨的工艺辊在使用过程中发生表面喷涂层发生剥落的原因。 工艺辊基 体材质为 45 号钢, 表面采用超音速喷涂碳化钨涂层, 该工艺辊服役不到一年时间, 发现辊面中部喷涂层剥落。 针对辊面喷涂层剥落问题, 进行了喷涂材料的成分分析、 涂层的微观分析等。 研究发现喷涂前的喷砂工艺非常关 键, 在喷涂层剥落之处可以发现残留的砂粒。 通过涂层断面分析, 进一步的证明了在喷涂前的喷砂毛化工序中, 没有完全清除残留的砂粒会导致在使用过程中喷涂层的剥落。
  • 吴超,刘建明,刘通,高峰,鲍君峰,章德铭
    2020,12(3):44-53    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.32 M]  [下载量](1004)
    摘要:
    本文主要在初始 WC-Co 体系中加入 Mo 和 B4C 粉末, 采用球磨混料-喷涂造粒-真空烧结技术制备出含有 三元硼化物的热喷涂粉体, 通过超音速火焰 (HVOF) 喷涂工艺制备出 WC-MoCoB 涂层。 采用扫描电子显微镜、 硬度计、 压痕仪、 X 射线衍射和滑动磨损试验表征了涂层的微观结构、 力学性能、 物相组成以及滑动磨损性能。 结果表明: 与常规 WC-Co 涂层相比, WC-MoCoB 涂层具有低孔隙、 结合致密的微观结构; 涂层的硬度分布稳定 性、 弹性模量和断裂韧性均得到了提高。 WC-MoCoB 涂层滑动磨损性能的增强主要体现在更低的摩擦系数和显 著降低的磨损率; 同时提高的塑性变形极限和对微犁切削的抑制作用、 增强的界面结合和改善的力学性能均对磨 损过程起到了关键作用, 有效地抵抗了磨损。
  • 武笑宇,谢述锋,许康威,魏大岭,黄磊
    2020,12(3):76-80    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](229)     [HTML全文] ()     [PDF4.19 M]  [下载量](992)
    摘要:
    采用等离子喷涂制备了铝硅-聚苯酯复合涂层, 研究喷涂电流对复合涂层组织和沉积率的影响。 结果表明: 随着喷涂电流的增加, 等离子喷涂功率增加, 传导为喷涂粒子的热能和动能, 粒子的温度和速度提高, 伴随着高 分子聚苯酯的高温烧蚀和高速铝硅液滴的飞溅, 复合涂层的沉积率逐渐降低。
  • 许贞元,原慷,张思源,彭浩然,张鑫,周恒,衣晓红
    2020,12(4):37-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](215)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](955)
    摘要:
    表面强化处理可以大幅提升钛合金的耐磨性, 也有利于钛合金在高温环境中应用。 钛合金高温固相渗硼是 重要的表面强化方式, 添加稀土提高渗硼效率是重要技术手段。 为深入研究稀土的渗硼催化机制, 本文开展了 900~1050℃渗硼试验, 重点分析了渗硼剂在试验后的相组成变化。 结果表明, 稀土可通过与硼源、 氧发生化学反 应, 生成熔点较低的稀土硼酸盐。 本文对该硼酸盐发挥的作用进行了解释, 论述了稀土在渗硼反应过程中的作用。 经过渗硼的钛合金表面形成了 TiB/TiB2 双相渗层, 显微组织分析表明该渗层与基材结合紧密、 无孔洞缺陷。 本文 还对渗硼钛合金的拉伸性能、 表面摩擦系数、 维氏硬度、 高温洛氏硬度、 结合力等基础力学性能进行了测试, 结 果表明, 渗硼钛合金具有优良的综合力学性能。
  • 国俊丰,崔崇,夏春阳
    2020,12(4):53-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](165)     [HTML全文] ()     [PDF2.21 M]  [下载量](927)
    摘要:
    本文提出了一种基于饱和磁滞回线特征参数的热喷涂层与基材结合强度的无损测试方法。 采用 MA-WF-05 型磁滞多参数评估系统, 对在 #45 碳钢基材上制备的系列 NiCr 基合金涂层进行了测试, 同时对上述样品采用拉 伸试验方法测试了结合强度。 并通过多元回归分析方法建立了涂层结合强度的预测方程。 结果表明预测值与拉伸 试验测试值的平均偏差为 3.25%, 该方法有望推广应用于其他热喷涂层样品。
  • 谢明劭,马壮,柳彦博,徐俊杰,赵伟伟,赵云
    2020,12(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](453)     [HTML全文] ()     [PDF8.04 M]  [下载量](917)
    摘要:
    高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热, 而 C/C 复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了 航天领域的广泛关注, 但也存在高温抗氧化能力不足的问题。 本文以硼化锆、 碳化硅、 二硅化钽为原料制备了复合粉体材料, 通过大气等离子喷涂 (APS) 工艺在 C/C 基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层; 采用 SEM、 EDS 等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征, 并选用氧乙炔火焰在 1800℃下对涂层样品进行了 300s 烧蚀考核。 研究结果表明, TaSi2 的加入可以降低复合粉体的共熔温度, 在喷涂时粉末可以产生更多的共熔 共晶组织, 提高粉末沉积效率; 采用大气等离子喷涂制备得到的 ZrB2/SiC/TaSi2 复合陶瓷涂层表现出了优异的高 温抗氧化性能, 涂层无明显剥落破碎等现象; 烧蚀过程中 TaSi2 可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发 的玻璃相, 涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物, 起到阻氧屏障的作用, 从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。
  • 鲍君峰,于月光,贾成厂
    2019,11(4):60-66    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](287)     [HTML全文] ()     [PDF2.55 M]  [下载量](888)
    摘要:
    本文以碳化钨、 碳化硼、 钴和钼粉末为原料, 按一定比例进行机械混合, 采用团聚烧结工艺制备了 WCMoCoB 复合金属陶瓷粉末, 并利用扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 和 X 射线衍射分析 (XRD) 对其微观形貌、 元素含量和相组成进行了表征; 进而采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 工艺制备了 WC-MoCoB 复合金属陶瓷 涂层, 并对涂层的微观组织、 显微硬度、 结合强度及抗腐蚀等性能进行研究。 研究结果表明: 该团聚烧结工艺制备的 WC-MoCoB 复合金属陶瓷粉末具有流动性好、 松装密度较高的特点。 该粉末经过超音速火焰喷涂加工形成的复合金属陶瓷涂层, 结合强度高、 孔隙率低, 同时表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 岳建锋,李勇,杨冬
    2020,12(3):81-87    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](262)     [HTML全文] ()     [PDF3.55 M]  [下载量](870)
    摘要:
    水轮机过流部件的空蚀损伤引起设备本体材料流失, 破坏机组结构, 降低机组运行安全性。 涂层防护是抗 空蚀损伤的主要手段, 本文拟通过降低涂层孔隙率提高涂层的抗空蚀性能。 采用空气助燃超音速火焰喷涂技术 (AC-HVAF) 制备了微纳米复合 WC 涂层, 分别采用静态振动空蚀试验和高速流体空蚀试验进行涂层抗空蚀性能 表征, 结果表明, AC-HVAF 喷涂的微纳米复合 WC 涂层孔隙率为 0.2%, 涂层孔隙细小, 分布均匀, 涂层抗空蚀 性能优于传统 HVOF 喷涂涂层。 在水电站现场应用结果表明, 经过 5.5 年运行后, 涂层完好。 AC-HVAF 喷涂微 纳米复合 WC 涂层可有效提高水电设备的抗空蚀能力, 提高了机组的安全性。
  • 李发国,杨丽,周益春
    2019,11(4):1-9    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](269)     [HTML全文] ()     [PDF948.98 K]  [下载量](868)
    摘要:
    随着“深蓝战略” 的实施, 航空发动机热端部件耐海洋大气腐蚀性能的研究引起人们的重视。 从海洋大气特点, 高温涂层种类, 海洋大气腐蚀研究现状, 腐蚀机制, 检测技术等方面论述了航空发动机高温涂层耐海洋大气腐蚀的研究进展。
  • 祁航,周香林,徐良辉,胡云飞,温薇,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2020,12(3):54-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF2.71 M]  [下载量](863)
    摘要:
    本文设计了一种超音速气雾化喷嘴, 采用水代替金属熔体进行雾化模拟实验, 使用高速摄影机拍摄所获得 的雾化流场并进行分析。 结果表明, 水的雾化破碎过程遵循二次破碎理论, 水流先产生扰动, 发展为波状并破碎 成条带, 最后发生二次破碎形成细小的液滴。 在流场的形状、 结构上, 水的雾化与使用 Fluent 软件模拟的结果一 致, 不同参数下的实验结果也与计算机模拟的结果相似, 验证了计算机模拟结果的可靠性, 计算机模拟的结果在 一定程度上可以作为工业设计的参考。
  • 倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋,杨杰
    2020,12(3):70-75    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](256)     [HTML全文] ()     [PDF4.06 M]  [下载量](846)
    摘要:
    采用低压等离子喷涂技术制备了 TaSi2/MoSi2 涂层。 通过 XRD、 SEM 、 EDS 等手段分析了涂层氧化前后 组织结构及相结构。 结果表明, TaSi2/MoSi2 涂层呈现典型的层状结构, 组织结构均匀致密 , 孔隙率为 3.1%; 涂 层由 TaSi2 和 MoSi2 两相组成, 喷涂过程中未发生相结构转变; 空气中 1650℃氧化 30min 后, 涂层表面生成致密 和玻璃态 SiO2 保护膜, 涂层具有良好的自愈合能力 , 表现出良好的高温抗氧化性能。
  • 任宇鹏,邱翔,刘晗珲,李铁藩,崔新宇,王吉强,熊天英
    2020,12(3):1-17    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.63 M]  [下载量](832)
    摘要:
    作为一种固态沉积技术, 冷喷涂增材制造(CS-AM) 存在的主要问题是喷涂制备材料的塑性较差, 而后续热处理可以有效改善这一问题, 相关研究涉及冷喷涂 Cu、 Zn、Al、 铝合金、 Ti、 Ti6Al4V、 低碳不锈钢等金属涂层(材料)。本文概述了热处理对冷喷涂增材制造上述金属涂层( 材料) 电阻率、 耐腐蚀性能以及力学性能的影响,为热处理在冷喷涂增材制造中的应用提供参考。
  • 韩日飞,王吉强,熊天英,周琦,彭浩然,章德铭
    2022,14(2):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](254)     [HTML全文] ()     [PDF2.76 M]  [下载量](801)
    摘要:
    随着红外探测技术的不断进步, 以红外辐射为信号源的武器装备(红外夜视仪、 红外制导导弹等) 的识别、 探测和追踪能力越来越强, 使战斗机、 车辆和坦克等武器装备极易受到攻击甚至摧毁。 为了应对这些红外威胁, 提高武器装备在战场上的生存能力, 多种技术手段被研发和应用, 其中红外隐身涂层发挥着越来越重要的作用。 本文将简单介绍红外隐身涂层的工作原理, 从涂层材料和制备技术两个方面综述目前红外隐身涂层的研究进展, 并对其未来研究发展方向提出展望。
  • 夏春阳,王旭,章德铭
    2020,12(2):66-70    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF1.66 M]  [下载量](794)
    摘要:
    为提高石油钻井行业中工件表面涂层的硬度和耐磨性, 提升工件使用寿命, 本文设计开发了含 Cr、 V 元素 的三种铁基激光粉末, 通过激光熔覆加工工艺进行涂层制备, 对铁基激光涂层的物相、 硬度和摩擦磨损性能检测, 成功开发了硬度高达 60 HRC, 摩擦系数为 0.6094, 15 分钟 50N 载荷条件下磨损量仅为 0.0007 g 的高耐磨铁基激 光熔覆涂层, 满足石油钻井行业对于高硬度、 高耐磨、 长寿命的涂层需求。
  • 王芦燕,李曹兵,张宇晴
    2019,11(3):70-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF2.54 M]  [下载量](787)
    摘要:
    为解决钨粉团聚及粒度控制对后续制品的影响,研究了四种分散分级方式,分析了不同钨粉产物的 SEM 形貌与粒度分布。结果表明采用射流分级技术实现了钨粉精确分级,分级后中粉产物粒径收窄明显。该技术对于 喷涂粉末以及致密 / 多孔材料的制备提供了可控技术手段。
  • 李春,倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋
    2021,13(2):28-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](414)     [HTML全文] ()     [PDF6.02 M]  [下载量](776)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂 (APS) 技术制备了稀土元素掺杂量为 19 mol.% 的 HfO2 涂层, 即 Hf0.81Y0.19O1.905 (YSH19)/ YSZ 与 Hf0.81Yb0.0475Y0.1425O1.905(YbYSH19)/YSZ 双陶瓷层热障涂层, 研究了其在 1300℃下耐高温燃气热冲击性能。 结果表明, 两种热障涂层的隔热能力约为 200℃, YbYSH19/YSZ 体系热障涂层经 280 次燃气热冲击循环后涂层 结构依然较为完整, 性能显著优于 YSH19/YSZ 及 YSZ 热障涂层体系。 涂层的失效模式为因中心区域处较大冲击 载荷造成的涂层逐层剥落, 以及边缘位置处轴向应力和剪切应力导致的涂层剥落。
  • 冀国娟,李振铎,程旭莹
    2020,12(2):41-46    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](200)     [HTML全文] ()     [PDF3.43 M]  [下载量](755)
    摘要:
    本文采用热处理工艺和表面活性剂对石墨表面进行改性处理, 采用氢还原包覆工艺制备镍包石墨粉末, 对 比了不同石墨热处理工艺和表面活性剂的添加对镍包石墨粉末表面形貌和物理性能的影响。 研究表明 , 在热处理 温度 500℃, 采用醇类活性剂表面处理石墨后, 通过加压氢还原工艺制备的镍包石墨粉末具有较好的表面包覆完 整性和优异的粉末松装密度和流动性。
  • 孟玲
    2021,13(2):85-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](311)     [HTML全文] ()     [PDF2.16 M]  [下载量](751)
    摘要:
    本文综述了共沉淀法、 溶胶 - 凝胶法、 水热法、 高能球磨法等常用 CexZr1-xO2 储氧材料的合成方法, 并进 行了比较。 阐述了 CexZr1-xO2 的基本改性机制, 详述了稀土元素、 碱土元素以及过渡金属对 CexZr1-xO2 的改性效 果及原理。 相关研究结果表明, CexZr1-xO2 晶体结构、 形貌、 比表面积与其合成方法有很大关系, 从而影响其储 氧性能和热稳定性。 通过掺杂第三种元素与 CexZr1-xO2 形成三元固溶体能进一步改善其储氧性能和热稳定性, 从 而使 CO 和 HC 在还原条件下以及 NOx 在氧化条件下的转化率大大提高。 最后, 本文指出了 CexZr1-xO2 储氧材料 目前存在的问题和今后的研究方向。
  • 黄恩泽,杜开平,王旭,皮自强,章德铭
    2020,12(1):19-24    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](403)     [HTML全文] ()     [PDF3.72 M]  [下载量](737)
    摘要:
    采用激光熔覆技术, 在基体 45# 钢板上熔覆了含 Nb 的双相不锈钢涂层。 采用扫描电子显微镜 (SEM) 和能 谱分析仪 (EDS) 对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析, 测试了涂层沿深度方向上的显微硬度, 在 20℃条 件下进行了 UMT 摩擦磨损试验, 并在 3.5 wt.% 的 NaCl 水溶液中进行电化学测试。 结果表明: 在双相不锈钢合 金粉中添加 Nb 进行激光熔覆, 所制备的熔覆层中碳化物由 Cr 和 Nb 的碳化物组成, 同时 Cr 含量显著降低; 熔 覆层中添加 Nb 后, 其硬度和耐磨性比未添加 Nb 的熔覆层有显著提高, Nb 含量为 1.4% 的时候效果最好; 随着 Nb 含量的增大, 自腐蚀电位逐渐增大, 自腐蚀电流密度逐渐降低, 说明 Nb 含量越高熔覆层的耐蚀性越好。 综上 所述, 当熔覆层中 Nb 含量为 1.4% 的时候, 其耐磨性和耐蚀性最好。
  • 代雪婷,南健,程庆元
    2021,13(2):55-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](390)     [HTML全文] ()     [PDF3.46 M]  [下载量](727)
    摘要:
    碳化钨涂层内部为复合相组织, 硬度高脆性大, 金相制备易导致涂层内部出现裂纹、 分层、 拔出等缺陷。 本文利用超音速火焰喷涂制备 WC-10Co-4Cr 涂层, 采用不同的金相研磨和抛光工艺, 分别评定 WC-10Co-4Cr 涂 层的组织。 结果表明: 不同的金相研磨和抛光工艺对 WC-10Co-4Cr 涂层的孔隙率的评定结果有明显影响。 随着 磨抛压力的上升, 涂层内部孔隙的尺寸明显增大, 涂层原有孔隙周边被压裂、 脱落, 且脱落碳化钨颗粒进一步增 强了对涂层表面的磨削效果, 使得涂层表面的局部区域出现大范围脱落, 从而导致随着研磨压力的上升, 涂层的 孔隙率升高了 12.5% 至 30%, 随着抛光压力的上升, 涂层的孔隙率升高了近一倍。 因此, 为降低磨抛工艺对涂层 组织评定的影响, 建议使用 15N 的磨抛压力开展碳化钨涂层的金相制备, 以获得更加准确的金相评定结果。
  • 黎红英,罗朝勇,谢善,刘雅朋
    2020,12(1):62-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](352)     [HTML全文] ()     [PDF4.31 M]  [下载量](724)
    摘要:
    本文采用大气等离子 (APS) 和超音速火焰 (HVOF) 两种喷涂工艺制备了高硬度、 高结合强度 CoMoCrSi 耐磨涂层, 并进行了性能和成本对比分析。 结果表明, 通过参数优化后, APS 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 86HR15N, 464HV300gf, 结合强度 45MPa; HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 89HR15N, 699HV300gf, 结合强度 69MPa。 HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层, 组织和各项性能均优于 APS。 XRD 检测显示 HVOF 涂层为非晶态, APS 则为晶态和非晶态, 这可能与两种喷涂方式不同冷速有关。 非晶态组织的出现, 也可印证涂层性能的优异。 APS 生产效率为 HVOF 的 2 倍, 每小时喷涂成本为 HVOF 的 80%。 两种工艺各有优势, 可针对不同应用环境和需求 选择合适的工艺。
  • 刘琦峰,章德铭,程旭莹,刘建明,刘通
    2019,11(3):57-62    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](315)     [HTML全文] ()     [PDF2.13 M]  [下载量](723)
    摘要:
    抗冲蚀性能是可磨耗封严涂层的重要性能之一。本文采用氧 - 乙炔火焰喷涂技术,在 45# 钢基体上分别制 备了 CuAl 复合涂层、NiCr-Al 复合涂层和 NiCrFe/Al( 基 ) 复合涂层。利用自制的冲蚀试验机,研究了三种涂层在 不同角度下的冲蚀行为,对冲蚀后涂层的表面形貌以及截面形貌进行了 SEM 观察,结果表明:相同工艺参数制 备的三种涂层,CuAl 复合涂层抗冲蚀性能最好,NiCr-Al 复合涂层次之,NiCrFe/Al 基复合涂层性能最差,软性 材质 hBN 的加入不利于涂层抗冲蚀性。冲蚀角度对涂层的冲蚀磨损行为特征有显著影响。低冲蚀角度涂层的磨 损行为主要表现为显微切削和疲劳剥落;高冲蚀角度时涂层的磨损行为主要表现为片状剥落。
  • 田玉亮,李杰,皮自强
    2020,12(2):52-58    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](227)     [HTML全文] ()     [PDF2.63 M]  [下载量](713)
    摘要:
    通过对激光熔覆铁基合金进行成分设计和试验, 获得了无裂纹熔覆层, 探讨 Ni 元素含量变化对熔覆层物 相组成、 显微组织及其性能的影响。 试验结果表明, 三种熔覆层组织均匀, 均为细密枝晶组织; 不同 Ni 含量熔 覆层的物相主要由 γ-Fe 相和 α-Fe 相组成, 随着 Ni 含量的增加, 熔覆层中 γ-Fe 相增加, 而 α-Fe 相减少, 熔覆层 晶粒尺寸增大, 表面里氏硬度降低, 但抗腐蚀性能随着 Ni 增加而增强, 熔覆层具有优良耐蚀性能的本质原因是 复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。
  • 贾坤乐,张鑫,张思源,王彦军
    2020,12(2):30-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](220)     [HTML全文] ()     [PDF1.98 M]  [下载量](705)
    摘要:
    硼化铪 (HfB2) 具有优异的抗氧化性能, 作为超高温材料在耐磨涂层、 航空领域具有极高的应用价值, 而 纯度是影响其应用的关键因素。 本文采用烧结工艺制备 HfB2 粉末, 利用 X 射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 X 射 线能谱仪等表征了粉末的结晶性能、 形貌、 元素分布等。 研究了硼源、 混料方式对 HfB2 粉末结构的影响, 测定 C、 O 等杂质含量, 通过差减法计算得 HfB2 纯度。 结果表明, 碳化硼 (B4C) 作为硼源、 混料采用机械混合的 HfB2 性 能最佳, X 射线衍射中仅有 HfB2 结晶峰, 扫描电镜中均为 HfB2 紧密团聚形貌, 通过化学分析测定杂质含量, 差 减法计算 HfB2 纯度可达到 98.19%。
  • 彭浩然,贾芳,张鑫,原慷,史天杰
    2022,14(2):9-14    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](155)     [HTML全文] ()     [PDF2.67 M]  [下载量](694)
    摘要:
    纳米粉体因具有较为独特的应用性能, 其高效制备方法是材料领域研究的热点。 等离子体技术是一种快速 发展的新型纳米粉体制备技术, 其热源温度可达 10000 K 以上, 具有高热焓、 高化学反应活性的优势, 近年来得 到了国内外研究工作者的广泛关注。 本文从等离子体技术及分类、 不同原料介质的等离子体纳米粉体制备、 等离 子体主要工艺参数对纳米粉体性能的影响等几个方面简要地介绍了等离子体技术制备纳米粉体的研究现状, 阐述 了等离子制备纳米粉体的重要意义和面对的挑战。
  • 杨曦,马文,韩继鹏,高元明,占浩,陈伟东
    2019,11(1):71-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](441)     [HTML全文] ()     [PDF5.56 M]  [下载量](681)
    摘要:
    Fe 基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本 文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的 Fe 基非晶涂层的孔 隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对 Fe 基非晶涂层的孔隙率、硬度、 耐磨性能进行了表征。采用 X 射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分 析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量 0.41 L/min,氧气流量 830 L/min,喷涂距离 430 mm,送粉速率 40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进 而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加 而降低。制备的 Fe 基非晶涂层硬度达到 1158.9HV0.2,孔隙率为 1.22%,磨损实验的质量损失量只有 316L 不锈钢 的一半。
  • 闫祖鹏,张世宏,温永红,刘侠,薛召露
    2019,11(3):44-50    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](323)     [HTML全文] ()     [PDF2.10 M]  [下载量](666)
    摘要:
    采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对 Al2O3 陶瓷涂层结合强 度和显微硬度的影响,通过 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用 WDW-50 微机 控制电子万能试验机、HV-1000 维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和 方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而 成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂 Al2O3 涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷 涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。 大气等离子喷涂 Al2O3 最优工艺参数为喷涂功率 44KW,主气流量 40L/min,送粉量 40g/min,制备的涂层结合强 度 52MPa,显微硬度 1219.4HV0.3,孔隙率值为 4.00%。
  • 汪超,周鑫,解旭阳,张宏琦,何磊,曹学强
    2019,11(3):14-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](362)     [HTML全文] ()     [PDF4.88 M]  [下载量](662)
    摘要:
    重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为 保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的 J 级燃气轮机的透平进 口温度已经达到 1600°C,热端部件表面温度超过 1250°C,传统的 YSZ 热障涂层已经不能满足这一发展需求, 因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对 La2(Zr0.7Ce0.3)2O7( 以下简称 LZ7C3) 热障涂层 在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3 涂层具有比常规 YSZ 热障涂层更低的热导率 (0.79~0.48Wm-1K-1,相对传统 YSZ 涂层下降 30% 以上),且在 1250°C的高温火焰台架试验中表现出优良的热 循环寿命(> 7370 次),具有良好的应用前景。
  • 李佩,云海涛,姜嫄嫄,刘建明
    2020,12(2):36-40    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    飞机发动机及燃气轮机的发展要求更高的燃气进口温度, 从而获得更高的推重比或功率输出, 抗氧化 MCrAlY 涂层在其中发挥至关重要的作用。 本文采用含有 Ta 元素的 Amdry997 粉末进行超音速火焰喷涂, 研究涂 层的高温氧化行为, 并重点关注Al和Ta元素在涂层内不同相中的分布, 及其对涂层与基体元素互扩散行为的影响。 研究表明, Ta 元素对提高 γ'-Ni3(Al,Ta) 相稳定性起到重要作用。
  • 李春,赵常益,张子昌,李婷,马康智,倪立勇,曲栋,杨震晓,文波
    2022,14(1):68-77    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](228)     [HTML全文] ()     [PDF7.97 M]  [下载量](659)
    摘要:
    为了探明喷砂工艺对铝合金薄壁件表面粗糙度、基体变形以及涂层结合强度的影响,在 2 mm 厚的 6061 铝合金薄壁件表面采用 24 目和 60 目棕刚玉砂喷砂处理。喷砂压力选择 0.3~0.5 MPa,喷砂次数 1~15 次,测试喷 砂前后厚度、质量和表面粗糙度的变化,并分别采用扫描电镜、光学体式显微镜观察喷砂后表面形貌。在不同喷 砂次数的铝合金表面喷涂 YSZ 热障涂层或涂覆丙烯酸聚氨酯涂层,采用拉伸法和划格法测试涂层的粘结强度。 结果表明,1 次喷砂后,铝合金基体的表面粗糙度 (Ra) 由 0.35 μm 提高至 4.747~11.49 μm,厚度也略微增加,质 量变化不明显,24 目喷砂会造成基体表面明显变形。铝合金薄壁件多次喷砂后质量和厚度线性降低,随着砂粒 粒径和喷砂压力的提高,质量和厚度的降低速率提高。铝合金 1 次、5 次和 15 次喷砂后,其表面 YSZ 热喷涂涂 层结合强度分别为 23.53 MPa、24.80 MPa 和 17.28 MPa,有机涂层的附着力均达到 0 级。砂粒过大会造成铝合金 薄壁件变形。影响喷砂表面粗化效果的主要因素是砂粒粒度,喷砂压力的影响较小。多次喷砂对表面粗糙度和涂 层结合强度的影响不显著,但会造成基体厚度的减少和表面状态不均匀。
  • 侯伟骜,原慷,冀晓鹃,刘建明,章德铭
    2019,11(2):12-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、 送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末 无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶 基材表面采用高速火焰 (HVOF) 喷涂制备 MCrAlY 涂层过程中,送粉路径残留的 WC 杂质颗粒 (WC-10Co4Cr) 在 涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用 SEM、EDS 分析了 WC 杂质在喷涂态、热处理态涂层中的 微观组织和相组成。研究结果表明,WC 杂质颗粒确实存在于 MCrAlY 涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进 一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含 W 碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织, 改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用 ThermoCalc 软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了 WC 分解及 W 与 C 元素在显微组织中的遗传特性。对于 WC 类粉末和 MCrAlY 粉末共用的 HVOF 喷涂设备,建议给 MCrAlY 粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。
  • 陈楠,卜晓晨,熊思琪,雒晓涛,李长久
    2023,15(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](595)     [HTML全文] ()     [PDF10.93 M]  [下载量](619)
    摘要:
    全固态钠离子电池由于安全性和元素丰度等天然优势, 在大规模储能领域具有巨大的应用潜力。 全固态电 池的核心是固态电解质, NASICON 型的 Na3Zr2Si2PO12(NZSP) 电解质因为离子电导率高、 热稳定性与力学性能优 异等优点而受到广泛关注。 本研究采用大气等离子喷涂沉积单个 NZSP 扁平粒子和沉积体, 系统研究了粉末粒度 分布和喷涂参数对 NZSP 粒子元素蒸发和沉积体组织结构的影响。 通过沉积单个粒子, 揭示了等离子喷涂参数对 NZSP 粉末粒子的熔化程度和 Na、 P 元素优先蒸发的影响规律。 结果表明, 等离子电弧功率与氢气流量对其蒸发 影响显著, 元素蒸发损失量存在明显的粒子尺寸效应, 粒径小于约 35 μm 时, 随粒径的减小, Na 与 P 的蒸发损 失量显著增加, 当粒径增加至 35 μm 以上时, Na 与 P 的蒸发损失量受粒径的影响显著减小且整体损失量也有限; 通过对粒径范围的控制能够将等离子喷涂过程中 Na 元素的损失量控制在 10 % 以下, P 元素损失量控制在 20 % 以下。 采用粒径范围 30~50 μm 的 NZSP 粉末, 结合大气等离子喷涂参数控制可以得到无明显层状结构的良好层 间结合的组织结构致密电解质, 表明大气等离子喷涂在全固态钠离子电池固态电解质的制备中具有广阔的应用前 景。
  • 方帅帅,陈旭,李长久
    2021,13(2):48-54    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用不同粒径的 NiO/YSZ 团聚造粒粉末, 通过 Ar/H2 大气等离子喷涂制备了固体氧化物电解池 Ni/YSZ 氢电极, 系统研究了不同粒径粉末形成的氢电极微观结构对电化学性能的影响。 采用 X 射线衍射与扫描电镜表 征了电极的微观结构与成分分布, 采用电化学方法测试了电极的阻抗与电解池的电化学性能。 结果表明不同粉 末制备的涂层成分变化不大, 涂层主要由均匀分布的 NiO 和 YSZ 构成。 电化学性能测试结果表明, 氢电极的催 化活性受粒子熔化程度影响显著, 中等尺度粉末的熔化程度适中, 由其制备的氢电极极化阻抗在 800℃ 为 0.12 Ω·cm2、 600℃为 0.48 Ω·cm2, 由 1 mm 氧化钪稳定氧化锆电解质作为支撑体组装电解池测试表明, 该氢电极的性 能最高, 在电解电压为 1.5 V, 800℃时的电解电流密度为 0.64 A/cm2。
  • 付耀耀,李华
    2019,11(1):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF1.89 M]  [下载量](610)
    摘要:
    纳米二氧化钛(TiO2)因稳定、廉价、无毒等优势,成为研究与应用最广泛的光催化剂。为了解决颗粒状 催化剂难以回收、易于造成二次污染等缺点,制备 TiO2 涂层是较为理想的选择。热喷涂技术具有成本低、效率高、 容易实现大面积制备等优势,在 TiO2 涂层制备研究中得到广泛关注。基于此,本文综述了等离子喷涂、火焰喷涂、 超音速火焰喷涂、冷喷涂技术在制备纳米 TiO2 涂层方面的研究现状,并分析了影响 TiO2 涂层光催化性能的关键 制备因素,讨论了多种热喷涂技术在涂层微观结构控制与性能调控方面的研究现状,并对未来发展做了展望。
  • 杨旸,李克智,赵春,王杰
    2020,12(1):9-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](408)     [HTML全文] ()     [PDF7.04 M]  [下载量](609)
    摘要:
    采用 SAPS 法在包埋有 SiC 内涂层的 C/C 复合材料的表面制备了 HfC 抗烧蚀涂层; 通过改变工艺过程中 的电流和电压等参数, 制备了不同的 HfC 涂层试样; 结合 XRD、 SEM、 声发射 - 载荷试验及共聚焦显微镜等表 征手段, 研究了在喷涂电流及电压变化时, 制备出的 HfC 涂层结构、 形貌的变化情况; 通过氧乙炔火焰对不同 涂层的烧蚀性能进行了测试, 并研究了烧蚀后不同涂层形貌和结构的变化。 结果表明, 在喷涂电流为 400 A、 喷 涂电压为 130 V 时制备的涂层综合性能最佳。
  • 胡伟,张振宇,梁补女,胡春霞,龚成功,陈百明,司凤娟
    2019,11(2):36-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    以高能球磨后的镍基合金、银、氟化物共晶复合粉末为原料,采用喷雾干燥和烧结技术制备了粒径为 20~110μm 的热喷涂喂料,利用等离子喷涂技术制备了镍基复合涂层。分析了喂料粒子物理性能及涂层的微观组 织结构。结果表明:造粒后的粉末球形度较好,流动性大为提高。造粒烧结处理过程中,随着温度增加,粉末的 流动性和松装密度均提高。经 800°C热处理烧结后形貌圆整光滑,密实,平均粒径为 32.92μm,松装密度为 1.37g/ cm3,流动性为 12.18s/50g,适合用作热喷涂喂料。制备的涂层为典型的层状结构,厚度约为 320μm。涂层总体 比较致密,局部存在孔洞,涂层孔隙率约 3.6%。所含物相为 NiCr、Ni3Al、NiAl、Ag,BaF2、CaF2 等相,喷涂过程中未见新物相生成。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(2):77-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](384)     [HTML全文] ()     [PDF3.08 M]  [下载量](593)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在高锰钢基体上制备了不同 WC 含量的 Fe-WC 复合熔覆层, 研究了 WC 添加量对熔覆 层组织和性能的影响。 试验结果表明, 不同 WC 含量的 Fe-WC 熔覆层均含有马氏体、 M7C3 碳化物和未熔 WC 颗 粒, 当加入 20wt.% 的 WC 时, 熔覆层中出现了残余奥氏体, 共晶碳化物呈鱼骨状沿晶界析出。 Fe-WC 熔覆层的 硬度和耐磨性随着 WC 添加量的增多而增大, 熔覆层中 WC 颗粒减小熔覆层基体与对磨副的接触面积, 合金基 体固定和支撑 WC 颗粒避免其剥落, 二者协同作用使得熔覆层耐磨性增加。
  • 杜学芸,澹台凡亮,田洪芳,候庆玲
    2019,11(3):63-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](326)     [HTML全文] ()     [PDF3.12 M]  [下载量](591)
    摘要:
    围绕矿山机械领域激光加工技术应用,综述了大功率激光熔覆、高速激光熔覆、激光 - 电弧复合焊接、3D 打印技术等典型激光加工技术、装备系统以及工业化应用。
  • 谢杨,马凯,李成新,杨冠军,李长久
    2019,11(1):30-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空 冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池, 基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(NMC)三元材料正极涂层,使用 扫面电子显微镜(SEM)观察了 NMC 涂层的表面及截面微观形貌,使用 X 射线衍射(XRD)对涂层的相结构进 行了测试,使用 3D 激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条 件对 NMC 涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂 NMC 涂层中可以观察到明显颗粒破 碎沉积现象,涂层结构致密。NMC 粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气 流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留 下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致 NMC 颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类 似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂 层厚度的线性调控。
  • 李长久
    2018,10(4):1-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](610)     [HTML全文] ()     [PDF3.46 M]  [下载量](563)
    摘要:
    热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有, 但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过 50% 孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材 料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过 100 余年的发展 已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域, 包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力 不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用 方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、 或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态 直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为 代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比 60%,随着我国燃气轮机 技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。 热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材 料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件, 防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密 涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法 近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、 民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本 文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要 挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技 术提供参考。
  • 刘通,刘建明,郭丹,黄凌峰,章德铭
    2020,12(1):57-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](487)     [HTML全文] ()     [PDF3.89 M]  [下载量](560)
    摘要:
    本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料, 添加粘结剂, 采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末; 采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀, 聚苯酯和孔隙占比 45.3%, 涂层硬度为 56.3 HR15Y、 结合强度 ≥6.9MPa、 650℃下抗热震性能良好, 涂层在 96 小时室温中性盐雾试验外观评级达到 4 级, 可 满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。
  • 朱广宏,王硕煜,倪振航,姜自滔,辛越,杨康,张世宏
    2023,15(1):19-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](543)     [HTML全文] ()     [PDF11.98 M]  [下载量](548)
    摘要:
    WC-Co-Cr 是一类具有高硬度、 耐磨损、 耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料, 常用于工业生产中苛刻服役环 境的工件表面防护。 本试验采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 技术在 Q235 钢表面分别制备了 WC-12Co-4Cr 和 WC- 12Co 复合涂层。 使用 XRD、 光学显微镜、 SEM 以及附带的 EDS、 显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、 微观形貌、 元素分布、 显微硬度和孔隙率。 采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温 (25 ℃ )、 300 ℃、 600 ℃ 下的摩擦磨损性能。 实验结果表明, 加入 Cr 元素的 WC-12Co-4Cr 复合涂层的硬度为 1050 HV0.5 比 WC- 12Co 涂层的 995 HV0.5 更高。 常温和 300 ℃ 下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似, 其中常温下 WC-12Co-4Cr 复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为 0.4、 2.61× 10-17 m3 (N·m)-1, 磨损机制为磨粒磨损。 而在高温 (600 ℃ ) 条 件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于 WC-12Co 涂层; 摩擦系数为 0.62、 磨损率为 1.1× 10-15 m3 (N·m)-1, 相同条件下的 WC-12Co 涂层磨损率为 7.2× 10-15 m3 (N·m)-1。
  • 胡云飞,李景昊,周香林,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(2):19-23    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    气雾化过程中合金液流被高压气流破碎后,要飞行一段距离才开始冷却凝固,这称为熔滴的飞行过程。本 文以重载耐磨耐腐蚀激光熔覆涂层用 FeNiCrSiMoMnC 合金为对象,通过建立熔滴飞行过程的模型,并对该过程 进行数值模拟,计算讨论了雾化气体初始速率、熔滴直径对熔滴的速度、传热系数等参数的影响。结果表明,熔滴速度呈现先增大至最大值后逐渐减小的趋势,且随熔滴直径的增大,熔滴速度最大值点逐渐降低;传热系数与 速度曲线相反,呈先下降后上升的趋势,极小值为 2kg/d,熔滴直径越大,与气体速度差越小,传热系数越小; 随气体初始速率的增大,熔滴最大速度点上移,同时传热系数也逐渐增大。
  • 杨延坤,于月光,高峰,鲍君峰,吴超
    2020,12(1):39-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](324)     [HTML全文] ()     [PDF3.37 M]  [下载量](529)
    摘要:
    本文用高速火焰喷涂方法 (HVOF) 对 WC-Co 粉末进行喷涂, 采用水冷法对喷涂中的飞行粒子进行收集, 并以 45# 钢为基体制备了相应涂层。 采用聚焦离子束 (FIB) 切割的方法, 分别制备了粉末、 飞行粒子和涂层的薄 片状透射电镜样品。 采用能谱检测了样品中各元素的分布情况, 选区电子衍射法鉴定了样品中的物相。 结果表明, W 和 C 元素在喷涂过程中向 Co 基体中扩散, 在冷却过程中与 Co 形成非晶相。 η 相在 WC 颗粒的边缘形成。
  • 杜学芸,田洪芳,董仕营,澹台凡亮,侯庆玲
    2019,11(2):31-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    为提升液压支架用油缸缸体等内孔部件的服役性能,集成大功率光纤激光器开发了内孔熔覆装备,进行了 27SiMn 缸体内壁熔覆工艺验证,并取样进行了显微结构、硬度、耐磨性能检测,结果表明:缸体内壁熔覆表面 平整无缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合;熔覆层主要组织为马氏体;熔覆层硬度较基体略高,且耐磨性能约为基 体的 1.5 倍,既提升了缸体内壁的使用性能又便于缸体内壁熔覆层的机械加工。
  • 任建伟,崔启政,李宏然,崔慧然
    2022,14(4):42-47    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文以某型航空发动机涡轮导叶为研究对象, 采用化学气相沉积 (CVD) 方法制备了铝化物涂层, 通过扫 描电子显微镜 (SEM) 和能谱 (EDS) 分析渗铝涂层的显微形貌及化学构成, 并就其对叶片尺寸、 气体流量和力学 性能产生的影响进行分析, 采用 1000 ℃ , 100 h 抗氧化性能试验研究了涂层的抗高温氧化性能。 结果表明化学气 相沉积铝涂层为外扩散型组织, 流道面、 内腔及气膜孔渗层区域涂层均匀完整, 对基体材料起到较好的保护作用, 渗铝涂层的尺寸效应对叶片影响较小, CVD 热过程对叶片材料的力学性能无明显影响, 涂层的抗氧化性能良好, 1000 ℃ , 100 h 后氧化动力学曲线符合抛物线演变规律。
  • 叶林,阮新宇,胡海城,陆海峰,尹嵩,覃恩伟,吴树辉
    2020,12(1):69-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    焚烧是市政垃圾最为有效的处置方式。 然而, 垃圾焚烧气氛产生的腐蚀及磨损对锅炉安全运行存在极大的 风险。 采用功能涂层技术隔绝锅炉管与腐蚀气氛, 从而实现对管壁的保护, 是可行方案。 本文对比了熔覆、 耐火 材料及热喷涂等防护方案, 最终采用电弧喷涂制备耐氯腐蚀涂层, 通过分析涂层的基本性能、 锅炉内现场施工及 实际焚烧环境运行等多方面, 验证了采用电弧喷涂对垃圾焚烧炉管防护的可行性。
  • 孙建刚,马春春,王会
    2019,11(2):5-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    封严涂层应用于飞机发动机转动部件与机匣之间,能够有效提高发动机效率、降低油耗,同时对叶片起到 保护作用。可磨耗性为封严涂层的重要评价指标,本文综述了国内外可用于封严涂层可磨耗性评价的相关设备及 评价体系,对比分析了转速、最高加热温度、试样进给速率等设备参数,评述了涂层表面粗糙度、叶片磨损量、 刮擦速度等检测评价方法,并在此基础上对用于封严涂层可磨耗性的评价设备及体系的发展方向进行了展望。
  • 刘若愚,李军,苗小锋,姬小兰,唐湘林,汪云程,覃春媛
    2023,15(1):38-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](581)     [HTML全文] ()     [PDF11.43 M]  [下载量](520)
    摘要:
    采用真空等离子喷涂技术在 DD407 合金和 DD6 合金上制备了 NiCoCrAlYTa 涂层。 通过 SEM、 EDS 等方 法研究了 900 ℃ 不同氧化时间下经热处理后 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金和 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金的 界面组织。 结果表明, 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金界面扩散层组织析出 σ 相, σ 相形状 发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 13.32 μm/h; 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金界面扩散层析出 TCP 相(σ 相和 μ 相) , TCP 相形状未发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 3.85 μm/h。
  • 刘通,于月光,刘建明,程旭莹,章德铭
    2019,11(2):24-30    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](321)     [HTML全文] ()     [PDF4.16 M]  [下载量](511)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂方法制备了铝硅氮化硼封严涂层,通过对涂层显微结构、硬度、结合强度和飞行粒子 状态的研究,分析了喷涂工艺参数(功率 22~34kW、送粉量 30~50g/min 及喷涂距离 90~150mm)的变化对涂层 组织和性能的影响规律。研究结果表明:随着功率的增加,飞行粒子温度和速度均增加,涂层的孔隙率和 BN 含 量降低,硬度和结合强度提高;随送粉量增加,粒子温度和速度均减小,涂层孔隙率和 BN 含量增加,硬度和结 合强度降低;随着喷涂距离的增加,粒子飞行速度降低的影响大于温度升高的影响,导致涂层孔隙率和 BN 含量 提高,硬度和结合强度降低。
  • 王玉,袁建鹏,高峰,沈婕
    2019,11(2):68-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF919.75 K]  [下载量](509)
    摘要:
    采用热喷涂方法在灰铸铁基体沉积 Cr7C3-(Ni,Cr)3(Al,Cr) 涂层。通过 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)分析涂层的形貌及结构,涂层厚度约 235μm,涂层主要相成分为 Cr7C3 相和 Ni3Al 相。纳米压痕仪测定涂层硬度为16.022±2.125GPa,弹性模量为247.75±16.873GPa。利用sin2ψ法分析CrC 相在(522)晶面在不同夹角(Ψ=0°、 73±9°、±18°、±27°、±36° 和 ±45°)下的残余应力。结果表明涂层表面为残余压应力,残余应力大约为 -1375.9 MPa,其中本征应力为主要来源约 -1267.9 MPa,热应力为次要来源约 -108 MPa。
  • 原慷,侯伟骜,冀晓鹃,卢晓亮
    2023,15(1):13-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](470)     [HTML全文] ()     [PDF7.13 M]  [下载量](509)
    摘要:
    硅酸镱是重要的环境障涂层 (EBC) 材料, 本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层, 对其进行了热冲击 考核, 包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击, 并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。 结果表明, 高温下双 硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变, 这可能是因为涂层材料和水汽发生了反应。 在 1350 ℃燃气环境下, 涂 层表层发生了明显的烧结现象。 在含钙离子水汽热冲击(加热温度 1250 ℃) 条件下, 硅酸镱涂层表层形成了鼓 泡特征, 同时受到了钙离子腐蚀。 本文通过对涂层显微组织的分析, 提供了可能的组织演变与化学反应机制。
  • 程旭莹,于月光,沈婕,刘建明,章德铭,刘通
    2022,14(1):1-7    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](238)     [HTML全文] ()     [PDF4.49 M]  [下载量](508)
    摘要:
    随着航空发动机向大推力、高推重比发展,发动机涡轮进口温度进一步升高,要求高压涡轮用可磨耗封严 涂层的工作温度能够达到 1000℃以上,超过了金属基封严涂层的应用极限,因此陶瓷基高温封严涂层近年来引 起了研究者的广泛关注。本文从陶瓷基封严涂层的研究背景、涂层材料与制备工艺、涂层组织性能调控、涂层孔 隙率对性能的影响以及新概念陶瓷可磨耗涂层等几个方面介绍了陶瓷基高温封严涂层的研究现状,阐述了陶瓷基 封严涂层研究的重要意义和关键问题。
  • 颜景军,杨丽,周益春
    2021,13(4):64-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](260)     [HTML全文] ()     [PDF4.13 M]  [下载量](507)
    摘要:
    在地面台或核心机上开展热障涂层试车需耗费巨大的人力物力, 且无法捕捉涂层损伤演化的关键信息。 通 过研制高速旋转涡轮叶片热障涂层动态服役环境模拟与测试装置, 并在转子叶片热障涂层表面敷设高温电阻应变 计与热电偶可实现服役过程中的应变损伤与温度场的实时检测。 敷设方法选择陶瓷棒火焰喷涂, 应变计的温度补 偿通过高温升降炉来实现, 同时也开展了静态热冲击考核对比实验。 结果表明转速 6000 r/min、 服役温度 1000℃ 时涡轮叶片截面温差为 103℃, 提高转速后热障涂层温度降低但主应变显著提高, 吸力面主应变大于压力面, 在 平行于缘板方向应变梯度最大。 在动态热冲击循环测试中涂层失效前测点主应变为 0.23%~0.82%, 高于静态测试 的 0.04%~0.67%, 各测点均为拉伸变形。 高速旋转热障涂层经历 128 次热循环剥落失效, 失效原因为应变损伤的 累积以及离心载荷作用下裂纹的迅速扩展。
  • 胡晓蕾,郭丹,刘建明,卢晓亮,彭浩然,黄兆晖
    2023,15(1):45-51+37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](472)     [HTML全文] ()     [PDF12.02 M]  [下载量](501)
    摘要:
    本文采用高能等离子喷涂方法制备了孔隙率为 14.03%~28.22% 的多孔 YSZ 涂层, 研究了喷涂工艺参数对 涂层孔隙率以及涂层基本性能的影响。 结果表明: 随孔隙率的增加, 涂层的硬度和结合强度整体呈现下降的趋势, 孔隙率 14.03% 时硬度为 92.4, 孔隙率 26.04% 时硬度降低到 84.2, 强度则由 9.62 MPa 降低到 5.03 MPa; 涂层在 1060 ℃下抗热震次数呈现先明显增加后降低的趋势, 当孔隙率为 26.04% 时, 涂层在 464 次水冷热震后保持完好, 涂层抗热震性能最优。
  • 倪振航,胡凯,刘侠,张世宏,薛召露,王硕煜,解明祥
    2020,12(1):25-33    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](370)     [HTML全文] ()     [PDF6.50 M]  [下载量](496)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 20G 钢表面制备了掺杂 1wt.%、 3wt.%、 5wt.% 三种不同含量 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究了其在 650℃, Na2SO4/K2SO4 熔盐环境中的热腐蚀性能。 利用扫 描电镜 (SEM)、 显微硬度计、 拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 利用 X 射线衍射仪 (XRD)、 拉曼光谱、 X 射线能谱仪 (EDS) 对复合涂层热腐蚀产物形貌、 物相进行分析。 结果表明掺杂 1wt.% Y2O3 的 NiCrCr3C2 复合涂层结构致密、 孔隙率低、 结合强度高, 显微硬度达到 801HV。 热腐蚀过程中掺杂 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的 Cr2O3 膜。 随着 Y2O3 掺杂量的增加, 涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降, 当 Y2O3 掺杂量为 1wt.% 时, 复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。
  • 胡晓蕾,李正秋,黄恩泽,杜开平
    2019,11(3):51-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](296)     [HTML全文] ()     [PDF2.40 M]  [下载量](494)
    摘要:
    针对现有煤矿液压支架表面激光熔覆层抗腐蚀性差、裂纹敏感性高的问题,通过提高合金成分中 Ni 元素含量, 添加 Nb 元素及控制 C 元素含量的方法,以期提高熔覆层抗腐蚀性并降低裂纹敏感性。本文通过扫描电镜、EDS 等测试方法对成分改进前后的熔覆层组织结构进行了分析,并对 200h 盐雾腐蚀后的熔覆层组织结构及腐蚀机理 进行了分析探讨。结果表明,Ni 含量的提高使得熔覆层内残余奥氏体含量增加,从而增加熔覆层韧性,有效降低 裂纹敏感性;添加 Nb 元素及控制 C 元素后,有效控制了 Cr23C6 的形成,提高熔覆层抗腐蚀性。
  • 陈文龙,刘 敏,肖晓玲,张吉阜
    2019,11(3):22-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF3.49 M]  [下载量](491)
    摘要:
    为提高 PS-PVD 热障涂层的抗沙尘冲刷性能,采用等离子喷涂 - 物理气相沉积技术 (PS-PVD) 在粘结层表 面制备 7YSZ 热障涂层,在大气环境下进行了抗沙尘冲刷试验,研究了 PS-PVD 热障涂层的冲刷行为及失效机制。 通过等离子喷涂技术 (APS) 在 PS-PVD 热障涂层表面制备了一层致密层状涂层,重点研究了致密层厚度对 PS- PVD 热障涂层抗冲刷失效性能的影响。结果表明 PS-PVD 热障涂层冲刷过程经历了快速、中速、慢速冲刷三个阶段。 随着致密层厚度的增加,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能的提升愈加明显。当致密层厚度为 5μm 时,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能无明显影响;当致密层厚度为 10μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能提高了约 30%;当致 密层厚度为 20μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能约提高了 4 倍。
  • 李斌,赵昕熠,吴震坤,李松山
    2023,15(1):77-82 44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](440)     [HTML全文] ()     [PDF8.40 M]  [下载量](489)
    摘要:
    当前大型燃煤锅炉由于进行了低氮燃烧改造以及掺烧高硫分煤种, 导致水冷壁管发生严重的高温腐蚀, 管 壁减薄, 容易发生爆管泄漏事故。 本文综述了燃煤锅炉常见的四种高温腐蚀类型, 对大型燃煤锅炉水冷壁进行表 面改性, 已成为解决水冷壁管高温腐蚀问题的重要手段。 从堆焊涂层、 渗铝涂层、 纳米陶瓷涂层、 热喷涂涂层四 种防护涂层技术角度介绍了材料及应用现状。 在当前技术相对成熟的高速电弧喷涂技术的基础上提出一种防护效 果良好的复合喷涂技术, 并在一台 640 MW 超临界机组上成功应用。
  • 詹华,李振东,汪瑞军,王亦奇,张艳静
    2021,13(4):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](369)     [HTML全文] ()     [PDF2.17 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为减少材料和能源的损耗, 延长零部件使用寿命, 硬质涂层被应用于喷砂型冲蚀磨损环境。 本文介绍了喷 砂型冲蚀磨损的危害和硬质涂层的应用情况, 综述了硬质涂层力学性能、 基体材料性能、 粒子特性和喷砂参数等 对涂层抗喷砂型冲蚀磨损的影响趋势, 总结了喷砂型冲蚀磨损的动力学模拟和冲击试验的研究情况, 指出了涂层 硬度和韧性以及基体与涂层性能的匹配有助于提高涂层抗喷砂型冲蚀磨损, 展望了通过数字模拟与试验验证相结 合的方式获得各种硬质涂层抗喷砂型冲击磨损机理模型的前景。
  • 吴敏,张国涛,党力,陈哲,汪耀源,韩艳松
    2023,15(1):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](385)     [HTML全文] ()     [PDF6.19 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为解决某型号固体火箭发动机铝合金壳体的热防护功能以及侧面初始通气面积不足等问题, 采用等离子热 喷涂技术在铝合金壳体内表面喷涂厚度为 0.1 mm NiCrAlY 与 0.3 mm ZrO2 涂层作为隔热材料, 充分利用 YSZ 涂 层熔点高、 热导率低的特点, 实现大幅度减小绝热层厚度 (0.4 mm) 及增加装填空间的目的, 结合仿真计算结果 表明采用涂层技术可实现铝合金壳体隔热在安全使用的温度范围内; 同时解决了软质绝热层在高温燃气流动过程 中存在烧蚀、 冲刷、 脱落等缺陷引起的壳体烧穿的故障。 各项试验考核表明采取喷涂 YSZ 涂层措施达到对铝合 金壳体的良好热防护作用, 满足固体火箭发动机燃烧室壳体在 2200 ℃、 1.5 s 的隔热要求; 可将该措施应用于工 作时间较短、 燃温较高的其它固体火箭发动机的隔热防护措施当中。
  • 姜嫄嫄,张志远,皮自强,杜开平,陈星,郑兆然
    2021,13(4):49-57    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF4.88 M]  [下载量](476)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。
  • 佘定君,李卫侠,康飞远,刘通
    2023,15(1):66-71+12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](376)     [HTML全文] ()     [PDF8.86 M]  [下载量](469)
    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂工艺在典型零件支承环上制备了铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层, 测试了涂层硬度、 结合强度、 微观组织等性能, 重点考核了在转速 20000 r/min, 输入扭矩 800 N?m, 滑油温度 90~100℃, 滑油压 力 0.2~0.3 MPa, 运行时间 50 h 条件下的支撑环涂层整机台架试验后的耐磨性能; 试验结果表明, 制备的铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层硬度 89.6 HR15Y, 结合强度 25.5 MPa, 涂层组织均匀、 孔隙率为 15.18%, 采用目视和体视显微 镜检查台架试验后的典型件涂层外观状态, 通过高精度三坐标测量方法计算涂层的磨损量, 台架考核试验结果表 明, 典型件铝青铜 - 聚苯酯涂层完整、 光滑, 无开裂、 剥离、 剥落, 涂层磨损最严重位置的磨损量为 0.006 mm, 涂层耐磨性能优异。
  • 曹沁,袁洁燕,王进双,曹学强
    2019,11(1):9-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3831)     [HTML全文] ()     [PDF7.89 M]  [下载量](3094)
    摘要:
    热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)已广泛应用于航空、航天和地面燃机等发动机热端部件和 武器装备的防护。TBCs 应用的基底材料种类繁多,常见的是镍基高温合金,还有碳钢、铜合金、铝合金、镁合 金、复合材料等。氧化钇稳定化的氧化锆(Yttria Stabilized Zirconia,YSZ)涂层的常见颜色是白色和灰色,颜 色决定于氧空位含量。TBCs 产品的表面可能出现腐蚀斑点现象,特别是在高温潮湿环境下,腐蚀斑点出现机会 多、现象更明显。腐蚀斑点的颜色取决于基底或粘结层材料,碳钢和铜合金产生棕色腐蚀斑点,镍基高温合金产 生绿色腐蚀斑点,钴基高温合金产生浅红色腐蚀斑点,铝合金、镁合金、树脂则不会出现彩色腐蚀斑点。在镍基 高温合金基底表面,依次用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)方法制备钴基高温合金粘结层 (Bond Coat,BC)和纳米 YSZ(n-YSZ)涂层,在自然环境下贮存一段时间后,部分产品的表面出现了大量腐 蚀斑点。采用体式显微镜、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)和激光烧蚀 - 耦合等离子 - 质谱(Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy,LA-ICP-MS)方法证明,腐蚀斑点来源于 BC 的腐蚀产物。 BC 的主要成分是 Ni、Co 和 Cr,在涂层制备过程中分别被氧化生成氧化物 NiO、CoO 和 Cr2O3。YSZ 粉末中含有 大量残余的原料 ZrOCl2 和 YCl3,在潮湿空气中水解产生 HCl,将 BC 的氧化物溶解,便出现了 Ni2+(翠绿色)、 Co2+(浅红色)和 Cr3+(墨绿色)特有的颜色。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2020,12(4):1-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](350)     [HTML全文] ()     [PDF3.22 M]  [下载量](2188)
    摘要:
    铁基非晶合金涂层以其良好的力学性能、 优异的耐磨耐蚀性以及较低的经济成本已成为较有前景的非晶涂层材料之一。 本文综述了铁基非晶涂层材料的设计准则与材料体系, 介绍了激光熔覆技术和热喷涂技术制备铁基非晶涂层的进展和发展趋势, 结合铁基非晶涂层的性能特点介绍了其工程应用概况。 指出了目前铁基非晶涂层研 究领域存在的问题并展望了发展方向。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(1):85-90    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](331)     [HTML全文] ()     [PDF5.05 M]  [下载量](2071)
    摘要:
    采用激光熔覆在 45# 钢基体上制备了不同 Mo 含量的 FeCrNi 熔覆层, 探讨 Mo 元素含量对熔覆层组织和 性能的影响。 试验结果表明, 五种熔覆层均主要由马氏体和 M7C3 碳化物组成, 当 Mo 添加量大于等于 1wt.% 时, 熔覆层中出现了少量 Mo2C 和 Laves 相。 Mo 元素能够改善熔覆层中的碳化物分布和形态, 使鱼骨状共晶碳化物 增多, 提高熔覆层的硬度和耐磨性, 但 Mo 加入过多时, 碳化物聚集长大成粗网状, 使熔覆层耐磨性降低。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2020,12(2):17-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    磁控溅射技术是制备钛基薄膜常用的方法。 本文综述了磁控溅射法的基本原理、 特点及方法种类, 并总 结了磁控溅射法制备 TiO2、 TiN、 TiC 薄膜和 Ti 复合薄膜的最新研究进展, 最后展望了磁控溅射技术制备 Ti 基薄 膜的发展方向。
  • 刘雨蒙,郝建洁,李佳艳,谭毅,邹兵林,蔡晓龙
    2021,13(1):22-32    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    为了提升碳/碳 (C/C) 复合材料的抗氧化性能, 通过大气等离子喷涂技术在 C/C-SiC 复合材料表面制备了添 加剂改性的 ZrB2 陶瓷涂层, 分别为 ZrB2-SiC、 ZrB2-TiB2 涂层, 对涂层样品进行 1200 ℃ 的氧化性能测试。 结果 表明, 氧化 5 h 后, ZrB2-SiC 涂层仍有 2.62 wt.% 增重量, 与 ZrB2 涂层相比(氧化失重率为 10.76 wt.%) , ZrB2- SiC 涂层抗氧化性能大幅度提升, 主要由于 SiC 的添加降低了涂层热膨胀系数, 缓解热失配, 提升了涂层结合强 度, 而且氧化后形成致密的硼硅酸盐熔融玻璃表面, 填充了涂层裂缝、 孔洞, 为基材提供更为优异的抗氧化防护。 而 ZrB2-TiB2 涂层表现出较差的抗氧化性, 氧化 5 h 后, 失重量达到 18.76 wt.%, ZrB2-TiB2 涂层极差的抗氧化性 是因为 TiB2 的引入改变了涂层的形貌, 氧化后形成疏松多孔的组织结构, 无法有效隔绝氧气。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,沈婕,章德铭
    2019,11(3):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文主要从复合电镀理论发展、复合电镀参数影响、复合电镀研究应用现状三个方面对复合电镀技术进行了概述,并简要介绍了国内外复合电镀技术发展差距。
  • 孙浩,董昕远,任媛,雒晓涛,李成新,Mahrukh M.,朱永胜,李长久
    2021,13(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    针对如何降低 NiCrCu 涂层氧化物含量以改善涂层内粒子层间结合的问题, 本研究设计了含 B 的 NiCrCu 粉末, 以期通过 B 在高温熔滴飞行中的牺牲氧化并蒸发去除氧化物机制, 在大气等离子喷涂条件下获得无氧化 物的熔滴制备高致密的金属涂层。 为此, 采用粒度 30~50 μm 的 NiCrCu1.5B 和 NiCrCu4B 喷涂粉末, 研究了粉末 成分与大气等离子喷涂工艺参数对涂层成分、 组织结构及力学性能的影响。 结果表明, 等离子喷涂制备 NiCrCuB 涂层时, 基体在等离子射流中的受热程度对涂层氧化物含量影响显著, 随喷枪移动速率和喷涂距离的增加, 等离 子射流对基体加热效果减弱, 涂层氧化物含量显著降低。 采用 NiCrCu4B 粉末制备涂层时, 涂层氧含量随喷涂距 离的增加而显著减小, 这与迄今等离子喷涂金属合金涂层的氧含量随距离的增加而增加的规律完全相反, 该结果 表明 NiCrCuB 熔融粒子中的硼在粒子飞行中具有优先氧化的去氧化效应。 采用含硼量为 1.2 wt.% 的 NiCrCu1.5B 粉末喷涂涂层时, 涂层内氧元素含量呈先降低后增加趋势, 表明 B 含量低于约 0.6 wt.% 的临界值时, 无法实现 完全的氧化保护, 致使其他元素随飞行距离的增加逐步氧化所致。 针对等离子喷涂中金属熔滴飞行中的氧化与碰 撞基体沉积后的氧化两种机制, 采用较高 B 含量粒子可使飞行中氧化得到抑制, 通过强化熔滴沉积后的冷却过程, 可显著降低涂层氧含量, 达到最低氧含量值, 约 0.6 wt.%。 研究表明涂层的结合强度约为 40MPa, 受喷涂参数的 影响有限。 涂层中的 B 以硼化物弥散分布使得涂层的硬度显著增加, 当 B 含量从 0.2 wt.% 增加至 3.2 wt.% 时, 涂层的硬度呈线性相关, 从 280HV0.3 增加至 700HV0.3。
  • 孟玲,陈星,杜开平
    2021,13(1):60-64    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](331)     [HTML全文] ()     [PDF4.53 M]  [下载量](1634)
    摘要:
    非晶合金以其独特的原子排列和优异的性能引起人们的广泛关注, 但由于尺寸、 晶化等问题严重限制了 实际工程中的应用, 激光增材制造技术具有高升温 - 冷却速率和逐点熔融沉积的特点, 为制备非晶合金提供了新 思路。 本文采用选择性激光熔融成型技术制备 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8 非晶合金。 对制备出的样品的成分和组织结构进 行了表征。 结果表明, 样品主要由非晶相构成, 晶化主要发生在热影响区叠加区。 随激光功率的降低, 晶化区面 积和晶化颗粒数量减少。 但过低的功率会产生未熔合缺陷和裂纹, 严重影响非晶合金的成形质量和非晶率。
  • 迟迅,宋长虹,鲍君峰,高陟,任鑫明,马北越
    2019,11(4):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3420)     [HTML全文] ()     [PDF496.56 K]  [下载量](1613)
    摘要:
    电弧喷涂技术具有高效率、 低能耗、 操作简单等优点, 是制备复合金属涂层最常用的手段。 本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、 铁基合金涂层、 镍基合金涂层的最新研究进展。 最后, 展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。
  • 杨康,易新林,斯松华,张海鸿
    2021,13(1):65-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    利用空气燃料超音速火焰喷涂技术 (HVAF) 在 D2 钢表面制得 Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层。 借用光学显微镜 (OM)、 维氏硬度计、 扫描电镜 (SEM)、 拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、 力学性能及摩擦磨 损性能进行表征与测试, 研究了不同比例纳米 - 微米 Cr3C2 陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响。 试验 结果表明: Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层主要由 Fe、 Cr3C2、 Cr2O3 及 Cr7C3 相组成。 在优化的粉末比例参数下, Cr3C2- FeCrBSi 复合涂层与基体 D2 钢的结合强度达到了 43MPa, 孔隙率约为 2.4%。 由于陶瓷相的存在, Cr3C2-FeCrBSi 复合涂层的表面硬度平均值为 449HV0.3, 远大于 D2 钢基体的硬度 287HV0.3。 在常温条件下, Cr3C2-FeCrBSi 复合 涂层具有较好的耐磨损性能, 摩擦磨损机制主要是磨粒磨损。
  • 袁建鹏,于月光,刘安强
    2021,13(1):13-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](310)     [HTML全文] ()     [PDF4.15 M]  [下载量](1457)
    摘要:
    采用销 - 盘往复干摩擦磨损试验研究了 30wt.% 碳化物含量的由原位自生 (Cr,Fe)7C3 颗粒弥散强化的 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层的形貌、 硬度, 以及室温和 400℃下的磨损性能。 为了便于对比, 同时测定了不同 温度下的 RuT350 基体、 Fe3Al 涂层硬度。 此外, 在相同条件下, 测定了室温和 400℃时 RuT350 基体和 NiCr-MoCr3C2 涂层的摩擦磨损情况。 结果表明, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层硬度随温度升高衰减较慢, 且在相同的接触载荷下, (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 涂层的摩擦系数明显低于 RuT350 铸铁, 其与摩擦副的总磨损量 400℃ 下仅为 RuT350 基体与摩 擦副总磨损量的 45.8%, 其室温与 400℃ 下的耐磨性优于 Fe3Al 涂层和 NiCr-Mo-Cr3C2 涂层。 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具 有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物 Fe3Al 粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的 R 现象, 致使 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 具有较高的高温硬度, 并存在大量弥散分布的细小 (Cr, Fe)7C3 晶粒, 不易造成陶瓷颗粒从金属相 中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。
  • 李丹,陈德馨,何叶青,王启伟,康志新,朱胜,李卫
    2020,12(4):29-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](210)     [HTML全文] ()     [PDF2.95 M]  [下载量](1446)
    摘要:
    镍基复合涂层是一项有望替代电镀铬涂层的先进绿色环保表面处理技术。 本文在铝合金表面制备了纯 Ni、 NiP及其与SiC复合涂层, 利用SEM、 EDS和XRD研究了Ni、 NiP及其复合涂层的微观形貌、 成分与组织结构, 利用显微硬度计与电化学工作站研究了其硬度与耐腐蚀性能。 研究结果表明: SiC 复合电镀纯镍涂层的表面较为 粗糙, SiC 复合电镀镍磷合金涂层中晶粒轮廓明显; 电沉积镍磷合金涂层的相结构包括晶体 Ni2P、 Ni12P5 和非晶 NiP。 铝合金基体表面 Ni-P 合金涂层的显微硬度显著高于纯 Ni 涂层, 引入 SiC 纳米颗粒形成复合涂层可提高其 显微硬度; SiC 颗粒有助于提高复合涂层在氯化钠溶液中的腐蚀电位, 降低腐蚀电流密度, 提高其耐蚀性能。
  • 贾贤赏,马尧,王旭
    2021,13(1):73-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](316)     [HTML全文] ()     [PDF5.51 M]  [下载量](1435)
    摘要:
    采用激光熔覆工艺, 在试样表面制备了不同碳含量的不锈钢熔覆层, 并对其组织结构、 耐磨及耐腐蚀性能 进行了研究。 结果表明: 不锈钢合金粉末中碳含量由 0.05 wt.% 提高至 0.2 wt.% 时, 熔覆层中 γ-Fe 相逐渐增多, α-Fe 相逐渐减小。 对于熔覆层性能方面, 碳元素含量的增加有利于提高熔覆层的硬度和耐磨性能, 但会降低熔覆 层的耐蚀性能。
  • 郭星晔,黄杰,周正,杜开平,王国红,贺定勇,于月光
    2020,12(4):12-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求, 采用 FeCrNiMo 马氏体不锈钢粉末在 27SiMn 结构钢基体表面进行激光熔覆, 以改善基体表面的耐磨、 耐蚀综合性能。 本文旨在研究激光能量密度对 FeCrNiMo 熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响, 采用热力耦合有限元模拟方法, 基于双椭圆平面热源模型, 计算分析了 FeCrNiMo 不锈钢粉在 27SiMn 钢基板表面的激光熔覆过程中, 在不同的激光输入能量密度条件下, 熔覆层的温度场和应力场的演变过程。 并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验, 通过稀释率(熔覆层横截面中, 母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比) 和熔宽情况的对比, 以验证模拟结果的可靠性。 进而研究激光 能量密度对熔覆层稀释率、 熔宽及其开裂倾向的影响规律。 熔覆层的稀释率、 熔宽均随输入能量密度的增加而增 大, 当输入功率达到 3000W, 熔覆速度 6mm/s 时可获得较理想的稀释率和熔宽。 而熔覆层边缘的应力随输入能 量密度的增加而增大, 其开裂倾向增大; 而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。 在激光熔覆过程中 提高输入能量虽有利于增大熔宽, 提高熔覆效率, 但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。
  • 梁和平,王鑫,薛召露,张鑫,汪榆海,钱立宏,张世宏
    2021,13(1):43-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](380)     [HTML全文] ()     [PDF8.99 M]  [下载量](1394)
    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂技术制备了不同 Y3Al5O12 含量的 YSZ@Y3Al5O12/NiCrAlY 热障涂层, 研究了 Y3Al5O12 对 YSZ@Y3Al5O12 热障涂层的微观组织结构和高温相稳定性的影响。 结果表明: 等离子喷涂 YSZ@ Y3Al5O12 涂层呈典型的层状结构, Y3Al5O12 和 YSZ 交替沉积。 随着 Y3Al5O12 含量的升高, 层与层之间的柱状晶结 构逐渐消失。制备态的YSZ@Y3Al5O12涂层主要含有c-ZrO2晶相。1250℃下烧结50h后YSZ涂层发生了明显的相变, 而 1150℃和 1250℃热处理后 YSZ@Y3Al5O12 涂层含有相同的 c-ZrO2 和 Y3Al5O12 两种晶相, 表明 Y3Al5O12 可以改 善 YSZ 的高温相稳定性。
  • 黄凌峰,刘建明,王帅,刘通,章德铭,于月光
    2019,11(2):1-4    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](1595)     [HTML全文] ()     [PDF199.39 K]  [下载量](1391)
    摘要:
    作为 MCrAlY 高温防护涂层制备手段之一的复合电镀技术具有低能耗、低成本等诸多优点。在过去近四十 年内,该技术在国外得到了广泛的发展与应用。本文主要对比介绍了国内外 MCrAlY 涂层复合电镀工艺技术的研 究进展,并对国内 MCrAlY 涂层复合电镀技术的发展作了展望。
  • 王旭,于月光,黄恩泽,杜开平,李正秋
    2019,11(4):10-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](270)     [HTML全文] ()     [PDF1.36 M]  [下载量](1360)
    摘要:
    激光熔覆熔池内存在传质、 传热、 对流及气-液-固界面间的反应, 熔覆过程中温度场的变化对熔覆层组织和性能产生重要影响, 正确解析这一复杂物理冶金过程, 对激光技术发展有重要指导作用。 本文回顾了近年国内外激光熔覆温度场的模拟研究进展, 重点评述了激光加工温度场从数学分析到数值模拟的研究历程, 并针对这一 领域今后的发展提出了一些看法。
  • 原慷,张睿,黄琛,董文静
    2021,13(1):53-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](268)     [HTML全文] ()     [PDF4.27 M]  [下载量](1351)
    摘要:
    低温固体氧化物燃料电池 (LT-SOFC) 因具有放电功率高、 性能优异而广受关注, 但目前此类电池的稳定性 尚待提高以满足商用需求。 本文使用 LT-SOFC 常用的材料体系 (NCAL、 SDC), 采用共压法制备了样品并进行了 放电试验。 电池失效后对其组织进行了解剖, 重点分析了失效组织演变行为, 探索了引起电池失效可能的机制。 本研究还采用等离子喷涂方法在金属支撑体上制备了电极涂层, 并应用到电池片制备中。 结果表明, 通过热喷涂 技术制备电池涂层在一定程度上能够缓解电池由于结构失效造成的性能过早衰退现象。
  • 陈建国,张淑婷,杜开平,欧阳佩旋
    2019,11(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3388)     [HTML全文] ()     [PDF1.14 M]  [下载量](1326)
    摘要:
    采用真空雾化的方法制备了 Ta 含量为 0、2% 及 5% 的 NiCoCrAlYTa 合金粉末,利用超音速火焰喷涂制备 了三种涂层,研究了 Ta 对合金粉末微观组织及物相的影响,绘制了 1050°C条件下涂层的高温氧化动力学曲线, 研究了 500h 氧化试验后涂层组织和 β 相的分布,初步探讨了 Ta 元素对改善涂层抗氧化性能的作用机理。研究结 果表明:Ta 通过提高 MCrAlY 体系抗氧化元素的溶质浓度,促进了氧化膜的形成,随着 Ta 含量的增加,涂层的 内氧化程度降低,涂层抗氧化性能提高。但含 Ta 涂层在长时间氧化条件下会生成 CrTaO4 、AlTaO4 等尖晶石类 氧化物,且 Ta 的氧化物 PBR 值较大,对涂层的抗热震性能不利。
  • 刘安强,袁建鹏,谢建刚
    2021,13(1):33-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](274)     [HTML全文] ()     [PDF5.76 M]  [下载量](1278)
    摘要:
    采用非平衡磁控溅射技术在 Q235 钢基体上制备了 TiAlN 薄膜, 研究了沉积工艺参数对薄膜微观形貌、 力 学性能及耐腐蚀性能的影响规律, 通过扫描电镜、 纳米力学探针、 划痕测试仪对薄膜的微观形貌和力学性能进行 表征, 并利用盐雾试验和电化学极化测试研究了薄膜在含 Cl- 环境中的腐蚀行为。 结果表明, 随着 N2 流量的升 高, TiAlN 薄膜的硬度和结合力先升高后降低, 当 N2 流量为 10sccm 时, 薄膜具有最高的硬度和结合力, 分别为 30.7GPa 和 44.2N, 其耐腐蚀性能最优。 随着 Al 靶功率的增加, 薄膜的硬度和结合力先增大后减小, 当 Al 靶功 率为 90W 时, 薄膜的硬度和结合力达到了最大值, 分别为 28.6GPa 和 38.4N, 具有最佳的抗腐蚀性能。 随着基体 温度的升高, 薄膜的硬度和结合力逐渐增大, 基体温度低于 300℃时, 增大幅度较明显, 基体温度高于 300℃时, 二者增加幅度趋于平缓, 薄膜表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 马春春,于月光,章德铭,陈美英,王会,李正秋
    2020,12(2):11-16    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](313)     [HTML全文] ()     [PDF442.76 K]  [下载量](1270)
    摘要:
    高压冷喷涂是一种高压气流加速微小颗粒形成超音速 (300~1200m/s) 气固双相流轰击金属或绝缘基体表面 形成涂层的工艺。 与传统热喷涂相比, 该技术具有喷涂温度低、 涂层对基体热影响小、 送粉速度快、 涂层孔隙率 低等优点, 这使得高压冷喷涂技术适用范围较广, 且喷涂粉末可以回收利用, 降低了喷涂成本。 本文从高压冷喷 涂技术原理出发, 介绍了技术特点、 影响因素, 综述了高压冷喷涂技术的应用及相关领域, 展望了高压冷喷涂技 术的未来发展和要求。
  • 王斌利,胡江波,王建锋,黄宝庆,江鹏,刘建明
    2019,11(4):55-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](3159)     [HTML全文] ()     [PDF830.64 K]  [下载量](1244)
    摘要:
    采用低压等离子工艺制备耐高温可磨耗涂层, 通过光学显微镜观察了耐高温涂层的显微结构, 采用逐层法与曲率法相结合的检测技术, 对不同厚度涂层残余应力进行检测, 形成了涂层厚度与残余应力分布及趋势图,运用热处理技术控制和消除涂层内部残余的涂层应力。 结果表明, 低压等离子喷涂的耐高温涂层表面残余应力随 着涂层厚度的增加而增大, 当涂层厚度达到 0.6mm 左右极限时, 涂层会发生自然开裂, 采用热处理的工艺方法可以减少涂层内的热应力导致的涂层残余应力。
  • 郑南松,姬小兰,张志远,张远应,郭建云
    2020,12(4):69-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](251)     [HTML全文] ()     [PDF4.71 M]  [下载量](1229)
    摘要:
    厚热障涂层因具有优异的隔热效果, 在航空发动机热端部件防护上获得应用。 在高温燃气冲蚀环境中服役 后, 致密厚热障涂层呈局部块状剥落而失效。 本文对涂层失效后的截面形貌、 元素分布、 相结构等进行分析。 结 果表明, 涂层失效的主要原因是表面附着物的渗入和焰流冲蚀下致密厚热障涂层内部应力的增加。 采用高能等离 子喷涂制备具有弥散分布裂纹的厚热障涂层有望提高涂层寿命。
  • 刘海飞
    2020,12(4):57-63    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](181)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](1192)
    摘要:
    采用干筛分法、 激光衍射法和扫描电子显微镜法测试了粉末涂层材料的粒度, 对比了不同方法的测试结果, 研究了粉末材料的形貌对粒度测试的影响。 结果表明: 干筛分法测试球形的粉末、 不规则形粉末、 片状粉末的粒 度分布具有较好的重复性; 三种方法测试的结果相差较大, 且粒度越大, 差异越大。
  • 侯伟骜,卢晓亮,高丽华,冀晓鹃,章德铭
    2019,11(3):7-13    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](386)     [HTML全文] ()     [PDF1.35 M]  [下载量](1176)
    摘要:
    环境障涂层体系历经三代的发展,稀土硅酸盐因其具有低热膨胀系数、优良的抗水氧腐蚀性能与相稳定性, 且与中间层莫来石化学相容性好,已成为研究热点。本文重点论述稀土硅酸盐 Yb2SiO5 环境障涂层的制备方法、 涂层形貌、相结构影响以及裂纹机制、抗高温水蒸气腐蚀及抗 CMAS 腐蚀性能的研究进展。并指出了以 Yb2SiO5 为代表的稀土硅酸盐体系值得关注的问题及未来环境障涂层的发展趋势。
  • 高丽华,邓霞,彭浩然,章德铭
    2020,12(4):22-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明: (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。
  • 吕昆仑
    2020,12(4):74-82    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](197)     [HTML全文] ()     [PDF5.88 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    基于国内汽车主机厂对量产发动机缸孔喷涂的需求, 以某公司某型号发动机为例, 开发了基于 APS 的缸 孔涂层工业化量产工艺, 并对大气热喷涂缸孔内壁的工作机理、 前处理、 后处理等加工工序、 质量检测方法进行 研究和介绍, 为 APS 缸孔涂层工业化量产工艺开发提供理论支持和应用分析。
  • 周小彬,原慷,王芦燕
    2021,13(1):79-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](202)     [HTML全文] ()     [PDF5.42 M]  [下载量](1159)
    摘要:
    本文通过“等离子球化 + 氢还原” 的方法制备了高致密度低氧含量的 3D 打印用球形钼粉, 分析了球形钼 粉的特性。 通过优化等离子过程中的功率、 送粉量和气体流量参数, 制备了高致密度球形钼粉; 并且采用氢气还 原球形钼粉, 降低其氧含量。 试验结果表明: 与原始粉末相比, 制备的 3D 打印用球形钼粉的松比从 2.3 g/cm3 提 高到 6.01 g/cm3; 流动性从 35 s/50 g 提高到 10.5 s/50 g; 氧含量降低到 270 ppm。
  • 刘侠,薛召露,丁毅,朱广宏,王硕煜,张世宏
    2020,12(3):60-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](364)     [HTML全文] ()     [PDF6.26 M]  [下载量](1146)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。
  • 王世兴,李建超,王秋童,由晓明,郭腾,何箐
    2020,12(3):18-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层, 扩散型铂改性铝化物涂层( PtAl 涂层) 在国外已获得批量 化应用, 自 PtAl 涂层商业化应用至今约 50 年时间内, PtAl 涂层在制备工艺技术、 微观结构和成分控制等方面得 到了系统优化和发展, 已形成了系列化涂层。 在 PtAl 涂层技术方面, 国内与国外尚存较大的差距, 在单晶高温 合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下, 国内大力开展了 PtAl 及改性 PtAl 涂层的研制 工作。 在此背景下, 本文对 PtAl 涂层的发展、 应用、 性能特征、 Pt 的作用机理和最新研究进展进行了综述, 并系统介绍了 PtAl 涂层组织结构特征及其制备技术, 最后展望了国内在 PtAl 涂层发展方向。
  • 李胜峰,杜开平,沈婕
    2019,11(2):58-67    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](267)     [HTML全文] ()     [PDF5.57 M]  [下载量](1124)
    摘要:
    本研究系统考察了激光功率和扫描速度对 316L 不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及 力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出 现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔 洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温 / 冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功 率为 350 W,扫描速度为 1750 mm/s 时,SLM 成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为 731 MPa、屈服强 度为 638 MPa、断后伸长率为 40.0%,致密度为 96.27%。
  • 徐良辉,周香林,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](365)     [HTML全文] ()     [PDF2.09 M]  [下载量](1112)
    摘要:
    本文设计了一种 laval 喷管结构雾化器,并利用 CFD 软件模拟研究了雾化气压 P、雾化气体温度 T、气体 喷口孔心距 D、气体喷射角度 α 以及导流管伸出长度 d 五大因素对流场结构的影响。结果表明:laval 喷管雾化 流场结构与狭缝喷嘴不同,气流喷出后不发生膨胀,不形成闭涡结构;随着 P 的增大,流场速度增加,区域扩大, 回流区静态压力 Ps 不随 P 变化而变化;增加气体温度 T 可以提升流场速度和流场温度;气体喷口孔心距 D 会影 响回流区压力和流场速度;增大气体喷射角度 α 可以提升流场速度,同时会导致回流区压力升高;随着导流管伸 出长度 d 的增加,回流区静压先下降后升高。
  • 沈艳芳,宋婉,崔新宇,熊天英,李铁藩
    2020,12(4):45-52    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF4.80 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    冷喷涂陶瓷涂层的现有研究表明, 大部分商业陶瓷粉末不适合用于冷喷涂, 而实验室制备的纳米团聚粉末 更易于冷喷涂。 溶胶 - 凝胶法是制备纳米 TiO2 最常用的方法之一, 具有工艺简单、 重复性高、 反应易控制等优点, 而且可以通过实验参数的改变从分子水平对反应进行控制, 从而获得结构形态各异的纳米粒子。 本文采用基于钛 酸四正丁酯水解反应的溶胶-凝胶法制备纳米锐钛矿TiO2, 研究粉末的微观结构并考察其冷喷涂性能, 在此基础上, 分析原料粉末性能对其冷喷涂性能的影响。 研究结果表明, 与商业 TiO2 粉末相比, 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉 末具有良好的冷喷涂工艺适应性。 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉末微观结构为不规则形, 经过热处理后由无定形态 转变为锐钛矿相。 冷喷涂 TiO2 涂层晶体结构及涂层内部 TiO2 颗粒的微观形貌均与溶胶 - 凝胶 TiO2 粉末保持一致。 冷喷涂 TiO2 涂层的光催化活性受原始喷涂粉末影响, 当原始喷涂粉末的光催化活性高时, 冷喷涂 TiO2 涂层的光 催化活性也较高。
  • 马尧,胡宇,杜开平,王立新
    2020,12(4):64-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](182)     [HTML全文] ()     [PDF3.63 M]  [下载量](1078)
    摘要:
    采用不同熔覆工艺进行了铁基粉末的熔覆试验, 结果表明, 随着熔覆功率的增大, 熔覆层组织逐渐变粗大, 耐蚀性下降。 通过腐蚀位置组织结构观察发现, 腐蚀沿晶界从熔覆层表面向内部发展, 并逐渐向晶粒内部发展。 枝晶间的硼化物成分组成改变及碳化物在冷却过程中析出造成基体进一步贫铬, 是熔覆层耐蚀性下降的主要原因。
  • 闫峰,刘建明,黄凌峰,章德铭
    2021,13(3):11-15    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](446)     [HTML全文] ()     [PDF1.99 M]  [下载量](1025)
    摘要:
    航空发动机封严涂层体系是控制其转子和静止件间隙的主要措施, 其中叶片叶尖耐磨封严涂层可以使叶尖 在与机匣或外环块封严结构或涂层刮擦时得到保护, 并达到缝隙最小化的设计要求。 本文综述了国内外叶片叶尖 耐磨封严涂层的材料组成、 制备工艺、 应用及其优缺点, 简述了国内耐磨封严涂层技术现状及发展要求, 提出了 针对新型高性能航空发动机的发展迫切需要加强对具有耐磨颗粒凸出于粘结金属相的高性能叶尖耐磨封严涂层、 钛合金和镍基单晶高温合金叶片叶尖涂覆工艺研究的建议, 以进一步提高航空发动机封严结构体系的可靠性, 延 长使用寿命, 有效提高发动机燃油效率。
  • 崔慧然,李宏然,崔启政,任建伟,翟永杰,张乔
    2019,11(1):82-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](539)     [HTML全文] ()     [PDF1.94 M]  [下载量](1022)
    摘要:
    主要介绍了航空发动机和燃气轮机压气机叶片和涡轮叶片涉及涂层的分类、制备技术及主要性能指标;阐 述了相关涂层的研究现状、发展趋势及存在问题,指明了后续这些涂层的重点攻关方向。
  • 张东博,于越,赵中昱,田忠原
    2020,12(3):38-43    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF5.73 M]  [下载量](1010)
    摘要:
    热障涂层 (TBCs) 是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。 La2Zr2O7 是最具潜力的顶层材料, 但其韧性差等问题限制了其应用。 本研究采用双相复合陶瓷技术对 La2Zr2O7 进行改性, 以 LaPO4 与 La2Zr2O7 的 双相复合材料为热障涂层顶层材料。 采用机械混合和喷雾造粒技术制备双相陶瓷材料, 利用等离子喷涂的方法制 备双相陶瓷顶层。 通过热循环和冲蚀实验检测双相复合涂层的性能。 利用 X 射线衍射仪 (XRD) 检测涂层的相结构, 利用扫描电镜(SEM)检测涂层的表面和剖面形貌。结果表明, 双相复合结构涂层表面微细裂纹增多, 粗大裂纹减少, 裂纹会产生曲折和分叉。 LaPO4 的加入提高了双相陶瓷材料的韧性和断裂强度, 和单相 La2Zr2O7 涂层相比, 双相 陶瓷涂层在冲蚀过程中失重较少。
  • 张春青,王鲁
    2020,12(3):88-92    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](226)     [HTML全文] ()     [PDF3.61 M]  [下载量](1005)
    摘要:
    本文主要研究了热镀锌机组喷涂碳化钨的工艺辊在使用过程中发生表面喷涂层发生剥落的原因。 工艺辊基 体材质为 45 号钢, 表面采用超音速喷涂碳化钨涂层, 该工艺辊服役不到一年时间, 发现辊面中部喷涂层剥落。 针对辊面喷涂层剥落问题, 进行了喷涂材料的成分分析、 涂层的微观分析等。 研究发现喷涂前的喷砂工艺非常关 键, 在喷涂层剥落之处可以发现残留的砂粒。 通过涂层断面分析, 进一步的证明了在喷涂前的喷砂毛化工序中, 没有完全清除残留的砂粒会导致在使用过程中喷涂层的剥落。
  • 吴超,刘建明,刘通,高峰,鲍君峰,章德铭
    2020,12(3):44-53    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.32 M]  [下载量](1004)
    摘要:
    本文主要在初始 WC-Co 体系中加入 Mo 和 B4C 粉末, 采用球磨混料-喷涂造粒-真空烧结技术制备出含有 三元硼化物的热喷涂粉体, 通过超音速火焰 (HVOF) 喷涂工艺制备出 WC-MoCoB 涂层。 采用扫描电子显微镜、 硬度计、 压痕仪、 X 射线衍射和滑动磨损试验表征了涂层的微观结构、 力学性能、 物相组成以及滑动磨损性能。 结果表明: 与常规 WC-Co 涂层相比, WC-MoCoB 涂层具有低孔隙、 结合致密的微观结构; 涂层的硬度分布稳定 性、 弹性模量和断裂韧性均得到了提高。 WC-MoCoB 涂层滑动磨损性能的增强主要体现在更低的摩擦系数和显 著降低的磨损率; 同时提高的塑性变形极限和对微犁切削的抑制作用、 增强的界面结合和改善的力学性能均对磨 损过程起到了关键作用, 有效地抵抗了磨损。
  • 武笑宇,谢述锋,许康威,魏大岭,黄磊
    2020,12(3):76-80    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](229)     [HTML全文] ()     [PDF4.19 M]  [下载量](992)
    摘要:
    采用等离子喷涂制备了铝硅-聚苯酯复合涂层, 研究喷涂电流对复合涂层组织和沉积率的影响。 结果表明: 随着喷涂电流的增加, 等离子喷涂功率增加, 传导为喷涂粒子的热能和动能, 粒子的温度和速度提高, 伴随着高 分子聚苯酯的高温烧蚀和高速铝硅液滴的飞溅, 复合涂层的沉积率逐渐降低。
  • 许贞元,原慷,张思源,彭浩然,张鑫,周恒,衣晓红
    2020,12(4):37-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](215)     [HTML全文] ()     [PDF2.82 M]  [下载量](955)
    摘要:
    表面强化处理可以大幅提升钛合金的耐磨性, 也有利于钛合金在高温环境中应用。 钛合金高温固相渗硼是 重要的表面强化方式, 添加稀土提高渗硼效率是重要技术手段。 为深入研究稀土的渗硼催化机制, 本文开展了 900~1050℃渗硼试验, 重点分析了渗硼剂在试验后的相组成变化。 结果表明, 稀土可通过与硼源、 氧发生化学反 应, 生成熔点较低的稀土硼酸盐。 本文对该硼酸盐发挥的作用进行了解释, 论述了稀土在渗硼反应过程中的作用。 经过渗硼的钛合金表面形成了 TiB/TiB2 双相渗层, 显微组织分析表明该渗层与基材结合紧密、 无孔洞缺陷。 本文 还对渗硼钛合金的拉伸性能、 表面摩擦系数、 维氏硬度、 高温洛氏硬度、 结合力等基础力学性能进行了测试, 结 果表明, 渗硼钛合金具有优良的综合力学性能。
  • 国俊丰,崔崇,夏春阳
    2020,12(4):53-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](165)     [HTML全文] ()     [PDF2.21 M]  [下载量](927)
    摘要:
    本文提出了一种基于饱和磁滞回线特征参数的热喷涂层与基材结合强度的无损测试方法。 采用 MA-WF-05 型磁滞多参数评估系统, 对在 #45 碳钢基材上制备的系列 NiCr 基合金涂层进行了测试, 同时对上述样品采用拉 伸试验方法测试了结合强度。 并通过多元回归分析方法建立了涂层结合强度的预测方程。 结果表明预测值与拉伸 试验测试值的平均偏差为 3.25%, 该方法有望推广应用于其他热喷涂层样品。
  • 谢明劭,马壮,柳彦博,徐俊杰,赵伟伟,赵云
    2020,12(3):30-37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](453)     [HTML全文] ()     [PDF8.04 M]  [下载量](917)
    摘要:
    高超声速飞行器在飞行过程中面临强烈的气动加热, 而 C/C 复合材料因其优异的高温热稳定性而受到了 航天领域的广泛关注, 但也存在高温抗氧化能力不足的问题。 本文以硼化锆、 碳化硅、 二硅化钽为原料制备了复合粉体材料, 通过大气等离子喷涂 (APS) 工艺在 C/C 基体表面制备了高温抗氧化陶瓷涂层; 采用 SEM、 EDS 等检测手段对喷雾干燥粉末和涂层的相和微观结构进行了表征, 并选用氧乙炔火焰在 1800℃下对涂层样品进行了 300s 烧蚀考核。 研究结果表明, TaSi2 的加入可以降低复合粉体的共熔温度, 在喷涂时粉末可以产生更多的共熔 共晶组织, 提高粉末沉积效率; 采用大气等离子喷涂制备得到的 ZrB2/SiC/TaSi2 复合陶瓷涂层表现出了优异的高 温抗氧化性能, 涂层无明显剥落破碎等现象; 烧蚀过程中 TaSi2 可以促进稳定的共晶氧化物的形成以及补充挥发 的玻璃相, 涂层表面形成了致密的Zr-Ta-O共晶氧化物, 起到阻氧屏障的作用, 从而使涂层具有更好的抗烧蚀性能。
  • 鲍君峰,于月光,贾成厂
    2019,11(4):60-66    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](287)     [HTML全文] ()     [PDF2.55 M]  [下载量](888)
    摘要:
    本文以碳化钨、 碳化硼、 钴和钼粉末为原料, 按一定比例进行机械混合, 采用团聚烧结工艺制备了 WCMoCoB 复合金属陶瓷粉末, 并利用扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 和 X 射线衍射分析 (XRD) 对其微观形貌、 元素含量和相组成进行了表征; 进而采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 工艺制备了 WC-MoCoB 复合金属陶瓷 涂层, 并对涂层的微观组织、 显微硬度、 结合强度及抗腐蚀等性能进行研究。 研究结果表明: 该团聚烧结工艺制备的 WC-MoCoB 复合金属陶瓷粉末具有流动性好、 松装密度较高的特点。 该粉末经过超音速火焰喷涂加工形成的复合金属陶瓷涂层, 结合强度高、 孔隙率低, 同时表现出优异的耐腐蚀性能。
  • 岳建锋,李勇,杨冬
    2020,12(3):81-87    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](262)     [HTML全文] ()     [PDF3.55 M]  [下载量](870)
    摘要:
    水轮机过流部件的空蚀损伤引起设备本体材料流失, 破坏机组结构, 降低机组运行安全性。 涂层防护是抗 空蚀损伤的主要手段, 本文拟通过降低涂层孔隙率提高涂层的抗空蚀性能。 采用空气助燃超音速火焰喷涂技术 (AC-HVAF) 制备了微纳米复合 WC 涂层, 分别采用静态振动空蚀试验和高速流体空蚀试验进行涂层抗空蚀性能 表征, 结果表明, AC-HVAF 喷涂的微纳米复合 WC 涂层孔隙率为 0.2%, 涂层孔隙细小, 分布均匀, 涂层抗空蚀 性能优于传统 HVOF 喷涂涂层。 在水电站现场应用结果表明, 经过 5.5 年运行后, 涂层完好。 AC-HVAF 喷涂微 纳米复合 WC 涂层可有效提高水电设备的抗空蚀能力, 提高了机组的安全性。
  • 李发国,杨丽,周益春
    2019,11(4):1-9    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](269)     [HTML全文] ()     [PDF948.98 K]  [下载量](868)
    摘要:
    随着“深蓝战略” 的实施, 航空发动机热端部件耐海洋大气腐蚀性能的研究引起人们的重视。 从海洋大气特点, 高温涂层种类, 海洋大气腐蚀研究现状, 腐蚀机制, 检测技术等方面论述了航空发动机高温涂层耐海洋大气腐蚀的研究进展。
  • 祁航,周香林,徐良辉,胡云飞,温薇,李景昊,杜开平,马尧,于月光
    2020,12(3):54-59    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF2.71 M]  [下载量](863)
    摘要:
    本文设计了一种超音速气雾化喷嘴, 采用水代替金属熔体进行雾化模拟实验, 使用高速摄影机拍摄所获得 的雾化流场并进行分析。 结果表明, 水的雾化破碎过程遵循二次破碎理论, 水流先产生扰动, 发展为波状并破碎 成条带, 最后发生二次破碎形成细小的液滴。 在流场的形状、 结构上, 水的雾化与使用 Fluent 软件模拟的结果一 致, 不同参数下的实验结果也与计算机模拟的结果相似, 验证了计算机模拟结果的可靠性, 计算机模拟的结果在 一定程度上可以作为工业设计的参考。
  • 倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋,杨杰
    2020,12(3):70-75    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](256)     [HTML全文] ()     [PDF4.06 M]  [下载量](846)
    摘要:
    采用低压等离子喷涂技术制备了 TaSi2/MoSi2 涂层。 通过 XRD、 SEM 、 EDS 等手段分析了涂层氧化前后 组织结构及相结构。 结果表明, TaSi2/MoSi2 涂层呈现典型的层状结构, 组织结构均匀致密 , 孔隙率为 3.1%; 涂 层由 TaSi2 和 MoSi2 两相组成, 喷涂过程中未发生相结构转变; 空气中 1650℃氧化 30min 后, 涂层表面生成致密 和玻璃态 SiO2 保护膜, 涂层具有良好的自愈合能力 , 表现出良好的高温抗氧化性能。
  • 任宇鹏,邱翔,刘晗珲,李铁藩,崔新宇,王吉强,熊天英
    2020,12(3):1-17    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](289)     [HTML全文] ()     [PDF4.63 M]  [下载量](832)
    摘要:
    作为一种固态沉积技术, 冷喷涂增材制造(CS-AM) 存在的主要问题是喷涂制备材料的塑性较差, 而后续热处理可以有效改善这一问题, 相关研究涉及冷喷涂 Cu、 Zn、Al、 铝合金、 Ti、 Ti6Al4V、 低碳不锈钢等金属涂层(材料)。本文概述了热处理对冷喷涂增材制造上述金属涂层( 材料) 电阻率、 耐腐蚀性能以及力学性能的影响,为热处理在冷喷涂增材制造中的应用提供参考。
  • 韩日飞,王吉强,熊天英,周琦,彭浩然,章德铭
    2022,14(2):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](254)     [HTML全文] ()     [PDF2.76 M]  [下载量](801)
    摘要:
    随着红外探测技术的不断进步, 以红外辐射为信号源的武器装备(红外夜视仪、 红外制导导弹等) 的识别、 探测和追踪能力越来越强, 使战斗机、 车辆和坦克等武器装备极易受到攻击甚至摧毁。 为了应对这些红外威胁, 提高武器装备在战场上的生存能力, 多种技术手段被研发和应用, 其中红外隐身涂层发挥着越来越重要的作用。 本文将简单介绍红外隐身涂层的工作原理, 从涂层材料和制备技术两个方面综述目前红外隐身涂层的研究进展, 并对其未来研究发展方向提出展望。
  • 夏春阳,王旭,章德铭
    2020,12(2):66-70    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF1.66 M]  [下载量](794)
    摘要:
    为提高石油钻井行业中工件表面涂层的硬度和耐磨性, 提升工件使用寿命, 本文设计开发了含 Cr、 V 元素 的三种铁基激光粉末, 通过激光熔覆加工工艺进行涂层制备, 对铁基激光涂层的物相、 硬度和摩擦磨损性能检测, 成功开发了硬度高达 60 HRC, 摩擦系数为 0.6094, 15 分钟 50N 载荷条件下磨损量仅为 0.0007 g 的高耐磨铁基激 光熔覆涂层, 满足石油钻井行业对于高硬度、 高耐磨、 长寿命的涂层需求。
  • 王芦燕,李曹兵,张宇晴
    2019,11(3):70-78    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF2.54 M]  [下载量](787)
    摘要:
    为解决钨粉团聚及粒度控制对后续制品的影响,研究了四种分散分级方式,分析了不同钨粉产物的 SEM 形貌与粒度分布。结果表明采用射流分级技术实现了钨粉精确分级,分级后中粉产物粒径收窄明显。该技术对于 喷涂粉末以及致密 / 多孔材料的制备提供了可控技术手段。
  • 李春,倪立勇,杨震晓,马康智,文波,曲栋
    2021,13(2):28-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](414)     [HTML全文] ()     [PDF6.02 M]  [下载量](776)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂 (APS) 技术制备了稀土元素掺杂量为 19 mol.% 的 HfO2 涂层, 即 Hf0.81Y0.19O1.905 (YSH19)/ YSZ 与 Hf0.81Yb0.0475Y0.1425O1.905(YbYSH19)/YSZ 双陶瓷层热障涂层, 研究了其在 1300℃下耐高温燃气热冲击性能。 结果表明, 两种热障涂层的隔热能力约为 200℃, YbYSH19/YSZ 体系热障涂层经 280 次燃气热冲击循环后涂层 结构依然较为完整, 性能显著优于 YSH19/YSZ 及 YSZ 热障涂层体系。 涂层的失效模式为因中心区域处较大冲击 载荷造成的涂层逐层剥落, 以及边缘位置处轴向应力和剪切应力导致的涂层剥落。
  • 冀国娟,李振铎,程旭莹
    2020,12(2):41-46    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](200)     [HTML全文] ()     [PDF3.43 M]  [下载量](755)
    摘要:
    本文采用热处理工艺和表面活性剂对石墨表面进行改性处理, 采用氢还原包覆工艺制备镍包石墨粉末, 对 比了不同石墨热处理工艺和表面活性剂的添加对镍包石墨粉末表面形貌和物理性能的影响。 研究表明 , 在热处理 温度 500℃, 采用醇类活性剂表面处理石墨后, 通过加压氢还原工艺制备的镍包石墨粉末具有较好的表面包覆完 整性和优异的粉末松装密度和流动性。
  • 孟玲
    2021,13(2):85-94    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](311)     [HTML全文] ()     [PDF2.16 M]  [下载量](751)
    摘要:
    本文综述了共沉淀法、 溶胶 - 凝胶法、 水热法、 高能球磨法等常用 CexZr1-xO2 储氧材料的合成方法, 并进 行了比较。 阐述了 CexZr1-xO2 的基本改性机制, 详述了稀土元素、 碱土元素以及过渡金属对 CexZr1-xO2 的改性效 果及原理。 相关研究结果表明, CexZr1-xO2 晶体结构、 形貌、 比表面积与其合成方法有很大关系, 从而影响其储 氧性能和热稳定性。 通过掺杂第三种元素与 CexZr1-xO2 形成三元固溶体能进一步改善其储氧性能和热稳定性, 从 而使 CO 和 HC 在还原条件下以及 NOx 在氧化条件下的转化率大大提高。 最后, 本文指出了 CexZr1-xO2 储氧材料 目前存在的问题和今后的研究方向。
  • 黄恩泽,杜开平,王旭,皮自强,章德铭
    2020,12(1):19-24    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用激光熔覆技术, 在基体 45# 钢板上熔覆了含 Nb 的双相不锈钢涂层。 采用扫描电子显微镜 (SEM) 和能 谱分析仪 (EDS) 对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析, 测试了涂层沿深度方向上的显微硬度, 在 20℃条 件下进行了 UMT 摩擦磨损试验, 并在 3.5 wt.% 的 NaCl 水溶液中进行电化学测试。 结果表明: 在双相不锈钢合 金粉中添加 Nb 进行激光熔覆, 所制备的熔覆层中碳化物由 Cr 和 Nb 的碳化物组成, 同时 Cr 含量显著降低; 熔 覆层中添加 Nb 后, 其硬度和耐磨性比未添加 Nb 的熔覆层有显著提高, Nb 含量为 1.4% 的时候效果最好; 随着 Nb 含量的增大, 自腐蚀电位逐渐增大, 自腐蚀电流密度逐渐降低, 说明 Nb 含量越高熔覆层的耐蚀性越好。 综上 所述, 当熔覆层中 Nb 含量为 1.4% 的时候, 其耐磨性和耐蚀性最好。
  • 代雪婷,南健,程庆元
    2021,13(2):55-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    碳化钨涂层内部为复合相组织, 硬度高脆性大, 金相制备易导致涂层内部出现裂纹、 分层、 拔出等缺陷。 本文利用超音速火焰喷涂制备 WC-10Co-4Cr 涂层, 采用不同的金相研磨和抛光工艺, 分别评定 WC-10Co-4Cr 涂 层的组织。 结果表明: 不同的金相研磨和抛光工艺对 WC-10Co-4Cr 涂层的孔隙率的评定结果有明显影响。 随着 磨抛压力的上升, 涂层内部孔隙的尺寸明显增大, 涂层原有孔隙周边被压裂、 脱落, 且脱落碳化钨颗粒进一步增 强了对涂层表面的磨削效果, 使得涂层表面的局部区域出现大范围脱落, 从而导致随着研磨压力的上升, 涂层的 孔隙率升高了 12.5% 至 30%, 随着抛光压力的上升, 涂层的孔隙率升高了近一倍。 因此, 为降低磨抛工艺对涂层 组织评定的影响, 建议使用 15N 的磨抛压力开展碳化钨涂层的金相制备, 以获得更加准确的金相评定结果。
  • 黎红英,罗朝勇,谢善,刘雅朋
    2020,12(1):62-68    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](352)     [HTML全文] ()     [PDF4.31 M]  [下载量](724)
    摘要:
    本文采用大气等离子 (APS) 和超音速火焰 (HVOF) 两种喷涂工艺制备了高硬度、 高结合强度 CoMoCrSi 耐磨涂层, 并进行了性能和成本对比分析。 结果表明, 通过参数优化后, APS 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 86HR15N, 464HV300gf, 结合强度 45MPa; HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层硬度 89HR15N, 699HV300gf, 结合强度 69MPa。 HVOF 制备的 CoMoCrSi 涂层, 组织和各项性能均优于 APS。 XRD 检测显示 HVOF 涂层为非晶态, APS 则为晶态和非晶态, 这可能与两种喷涂方式不同冷速有关。 非晶态组织的出现, 也可印证涂层性能的优异。 APS 生产效率为 HVOF 的 2 倍, 每小时喷涂成本为 HVOF 的 80%。 两种工艺各有优势, 可针对不同应用环境和需求 选择合适的工艺。
  • 刘琦峰,章德铭,程旭莹,刘建明,刘通
    2019,11(3):57-62    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](315)     [HTML全文] ()     [PDF2.13 M]  [下载量](723)
    摘要:
    抗冲蚀性能是可磨耗封严涂层的重要性能之一。本文采用氧 - 乙炔火焰喷涂技术,在 45# 钢基体上分别制 备了 CuAl 复合涂层、NiCr-Al 复合涂层和 NiCrFe/Al( 基 ) 复合涂层。利用自制的冲蚀试验机,研究了三种涂层在 不同角度下的冲蚀行为,对冲蚀后涂层的表面形貌以及截面形貌进行了 SEM 观察,结果表明:相同工艺参数制 备的三种涂层,CuAl 复合涂层抗冲蚀性能最好,NiCr-Al 复合涂层次之,NiCrFe/Al 基复合涂层性能最差,软性 材质 hBN 的加入不利于涂层抗冲蚀性。冲蚀角度对涂层的冲蚀磨损行为特征有显著影响。低冲蚀角度涂层的磨 损行为主要表现为显微切削和疲劳剥落;高冲蚀角度时涂层的磨损行为主要表现为片状剥落。
  • 田玉亮,李杰,皮自强
    2020,12(2):52-58    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](227)     [HTML全文] ()     [PDF2.63 M]  [下载量](713)
    摘要:
    通过对激光熔覆铁基合金进行成分设计和试验, 获得了无裂纹熔覆层, 探讨 Ni 元素含量变化对熔覆层物 相组成、 显微组织及其性能的影响。 试验结果表明, 三种熔覆层组织均匀, 均为细密枝晶组织; 不同 Ni 含量熔 覆层的物相主要由 γ-Fe 相和 α-Fe 相组成, 随着 Ni 含量的增加, 熔覆层中 γ-Fe 相增加, 而 α-Fe 相减少, 熔覆层 晶粒尺寸增大, 表面里氏硬度降低, 但抗腐蚀性能随着 Ni 增加而增强, 熔覆层具有优良耐蚀性能的本质原因是 复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。
  • 贾坤乐,张鑫,张思源,王彦军
    2020,12(2):30-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](220)     [HTML全文] ()     [PDF1.98 M]  [下载量](705)
    摘要:
    硼化铪 (HfB2) 具有优异的抗氧化性能, 作为超高温材料在耐磨涂层、 航空领域具有极高的应用价值, 而 纯度是影响其应用的关键因素。 本文采用烧结工艺制备 HfB2 粉末, 利用 X 射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 X 射 线能谱仪等表征了粉末的结晶性能、 形貌、 元素分布等。 研究了硼源、 混料方式对 HfB2 粉末结构的影响, 测定 C、 O 等杂质含量, 通过差减法计算得 HfB2 纯度。 结果表明, 碳化硼 (B4C) 作为硼源、 混料采用机械混合的 HfB2 性 能最佳, X 射线衍射中仅有 HfB2 结晶峰, 扫描电镜中均为 HfB2 紧密团聚形貌, 通过化学分析测定杂质含量, 差 减法计算 HfB2 纯度可达到 98.19%。
  • 彭浩然,贾芳,张鑫,原慷,史天杰
    2022,14(2):9-14    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    纳米粉体因具有较为独特的应用性能, 其高效制备方法是材料领域研究的热点。 等离子体技术是一种快速 发展的新型纳米粉体制备技术, 其热源温度可达 10000 K 以上, 具有高热焓、 高化学反应活性的优势, 近年来得 到了国内外研究工作者的广泛关注。 本文从等离子体技术及分类、 不同原料介质的等离子体纳米粉体制备、 等离 子体主要工艺参数对纳米粉体性能的影响等几个方面简要地介绍了等离子体技术制备纳米粉体的研究现状, 阐述 了等离子制备纳米粉体的重要意义和面对的挑战。
  • 杨曦,马文,韩继鹏,高元明,占浩,陈伟东
    2019,11(1):71-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    Fe 基非晶涂层具有优异的耐磨、耐蚀性能,以及较高的性价比,适合在表面防护涂层领域广泛应用。本 文通过正交试验研究了煤油流量、氧气流量、送粉速率、喷涂距离对超音速火焰喷涂制备的 Fe 基非晶涂层的孔 隙率、硬度、耐磨性能的影响。采用图像法、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别对 Fe 基非晶涂层的孔隙率、硬度、 耐磨性能进行了表征。采用 X 射线衍射仪和扫描电镜分别对涂层的相组成和显微结构进行了表征。通过极差分 析法分析得出以涂层孔隙率最低为目标的优化制备工艺,最佳喷涂工艺参数为:煤油流量 0.41 L/min,氧气流量 830 L/min,喷涂距离 430 mm,送粉速率 40 g/min。结果表明:送粉速率和氧气流量对涂层孔隙率影响较大,进 而影响涂层的硬度及耐磨性能。孔隙率随着氧气流量和送粉速率的增加而增加,随着煤油流量和喷涂距离的增加 而降低。制备的 Fe 基非晶涂层硬度达到 1158.9HV0.2,孔隙率为 1.22%,磨损实验的质量损失量只有 316L 不锈钢 的一半。
  • 闫祖鹏,张世宏,温永红,刘侠,薛召露
    2019,11(3):44-50    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对 Al2O3 陶瓷涂层结合强 度和显微硬度的影响,通过 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用 WDW-50 微机 控制电子万能试验机、HV-1000 维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和 方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而 成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂 Al2O3 涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷 涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。 大气等离子喷涂 Al2O3 最优工艺参数为喷涂功率 44KW,主气流量 40L/min,送粉量 40g/min,制备的涂层结合强 度 52MPa,显微硬度 1219.4HV0.3,孔隙率值为 4.00%。
  • 汪超,周鑫,解旭阳,张宏琦,何磊,曹学强
    2019,11(3):14-21    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为 保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的 J 级燃气轮机的透平进 口温度已经达到 1600°C,热端部件表面温度超过 1250°C,传统的 YSZ 热障涂层已经不能满足这一发展需求, 因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对 La2(Zr0.7Ce0.3)2O7( 以下简称 LZ7C3) 热障涂层 在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3 涂层具有比常规 YSZ 热障涂层更低的热导率 (0.79~0.48Wm-1K-1,相对传统 YSZ 涂层下降 30% 以上),且在 1250°C的高温火焰台架试验中表现出优良的热 循环寿命(> 7370 次),具有良好的应用前景。
  • 李佩,云海涛,姜嫄嫄,刘建明
    2020,12(2):36-40    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](219)     [HTML全文] ()     [PDF3.27 M]  [下载量](662)
    摘要:
    飞机发动机及燃气轮机的发展要求更高的燃气进口温度, 从而获得更高的推重比或功率输出, 抗氧化 MCrAlY 涂层在其中发挥至关重要的作用。 本文采用含有 Ta 元素的 Amdry997 粉末进行超音速火焰喷涂, 研究涂 层的高温氧化行为, 并重点关注Al和Ta元素在涂层内不同相中的分布, 及其对涂层与基体元素互扩散行为的影响。 研究表明, Ta 元素对提高 γ'-Ni3(Al,Ta) 相稳定性起到重要作用。
  • 李春,赵常益,张子昌,李婷,马康智,倪立勇,曲栋,杨震晓,文波
    2022,14(1):68-77    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](228)     [HTML全文] ()     [PDF7.97 M]  [下载量](659)
    摘要:
    为了探明喷砂工艺对铝合金薄壁件表面粗糙度、基体变形以及涂层结合强度的影响,在 2 mm 厚的 6061 铝合金薄壁件表面采用 24 目和 60 目棕刚玉砂喷砂处理。喷砂压力选择 0.3~0.5 MPa,喷砂次数 1~15 次,测试喷 砂前后厚度、质量和表面粗糙度的变化,并分别采用扫描电镜、光学体式显微镜观察喷砂后表面形貌。在不同喷 砂次数的铝合金表面喷涂 YSZ 热障涂层或涂覆丙烯酸聚氨酯涂层,采用拉伸法和划格法测试涂层的粘结强度。 结果表明,1 次喷砂后,铝合金基体的表面粗糙度 (Ra) 由 0.35 μm 提高至 4.747~11.49 μm,厚度也略微增加,质 量变化不明显,24 目喷砂会造成基体表面明显变形。铝合金薄壁件多次喷砂后质量和厚度线性降低,随着砂粒 粒径和喷砂压力的提高,质量和厚度的降低速率提高。铝合金 1 次、5 次和 15 次喷砂后,其表面 YSZ 热喷涂涂 层结合强度分别为 23.53 MPa、24.80 MPa 和 17.28 MPa,有机涂层的附着力均达到 0 级。砂粒过大会造成铝合金 薄壁件变形。影响喷砂表面粗化效果的主要因素是砂粒粒度,喷砂压力的影响较小。多次喷砂对表面粗糙度和涂 层结合强度的影响不显著,但会造成基体厚度的减少和表面状态不均匀。
  • 侯伟骜,原慷,冀晓鹃,刘建明,章德铭
    2019,11(2):12-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、 送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末 无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶 基材表面采用高速火焰 (HVOF) 喷涂制备 MCrAlY 涂层过程中,送粉路径残留的 WC 杂质颗粒 (WC-10Co4Cr) 在 涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用 SEM、EDS 分析了 WC 杂质在喷涂态、热处理态涂层中的 微观组织和相组成。研究结果表明,WC 杂质颗粒确实存在于 MCrAlY 涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进 一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含 W 碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织, 改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用 ThermoCalc 软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了 WC 分解及 W 与 C 元素在显微组织中的遗传特性。对于 WC 类粉末和 MCrAlY 粉末共用的 HVOF 喷涂设备,建议给 MCrAlY 粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。
  • 陈楠,卜晓晨,熊思琪,雒晓涛,李长久
    2023,15(1):1-12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](595)     [HTML全文] ()     [PDF10.93 M]  [下载量](619)
    摘要:
    全固态钠离子电池由于安全性和元素丰度等天然优势, 在大规模储能领域具有巨大的应用潜力。 全固态电 池的核心是固态电解质, NASICON 型的 Na3Zr2Si2PO12(NZSP) 电解质因为离子电导率高、 热稳定性与力学性能优 异等优点而受到广泛关注。 本研究采用大气等离子喷涂沉积单个 NZSP 扁平粒子和沉积体, 系统研究了粉末粒度 分布和喷涂参数对 NZSP 粒子元素蒸发和沉积体组织结构的影响。 通过沉积单个粒子, 揭示了等离子喷涂参数对 NZSP 粉末粒子的熔化程度和 Na、 P 元素优先蒸发的影响规律。 结果表明, 等离子电弧功率与氢气流量对其蒸发 影响显著, 元素蒸发损失量存在明显的粒子尺寸效应, 粒径小于约 35 μm 时, 随粒径的减小, Na 与 P 的蒸发损 失量显著增加, 当粒径增加至 35 μm 以上时, Na 与 P 的蒸发损失量受粒径的影响显著减小且整体损失量也有限; 通过对粒径范围的控制能够将等离子喷涂过程中 Na 元素的损失量控制在 10 % 以下, P 元素损失量控制在 20 % 以下。 采用粒径范围 30~50 μm 的 NZSP 粉末, 结合大气等离子喷涂参数控制可以得到无明显层状结构的良好层 间结合的组织结构致密电解质, 表明大气等离子喷涂在全固态钠离子电池固态电解质的制备中具有广阔的应用前 景。
  • 方帅帅,陈旭,李长久
    2021,13(2):48-54    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](417)     [HTML全文] ()     [PDF3.17 M]  [下载量](613)
    摘要:
    采用不同粒径的 NiO/YSZ 团聚造粒粉末, 通过 Ar/H2 大气等离子喷涂制备了固体氧化物电解池 Ni/YSZ 氢电极, 系统研究了不同粒径粉末形成的氢电极微观结构对电化学性能的影响。 采用 X 射线衍射与扫描电镜表 征了电极的微观结构与成分分布, 采用电化学方法测试了电极的阻抗与电解池的电化学性能。 结果表明不同粉 末制备的涂层成分变化不大, 涂层主要由均匀分布的 NiO 和 YSZ 构成。 电化学性能测试结果表明, 氢电极的催 化活性受粒子熔化程度影响显著, 中等尺度粉末的熔化程度适中, 由其制备的氢电极极化阻抗在 800℃ 为 0.12 Ω·cm2、 600℃为 0.48 Ω·cm2, 由 1 mm 氧化钪稳定氧化锆电解质作为支撑体组装电解池测试表明, 该氢电极的性 能最高, 在电解电压为 1.5 V, 800℃时的电解电流密度为 0.64 A/cm2。
  • 付耀耀,李华
    2019,11(1):1-8    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](196)     [HTML全文] ()     [PDF1.89 M]  [下载量](610)
    摘要:
    纳米二氧化钛(TiO2)因稳定、廉价、无毒等优势,成为研究与应用最广泛的光催化剂。为了解决颗粒状 催化剂难以回收、易于造成二次污染等缺点,制备 TiO2 涂层是较为理想的选择。热喷涂技术具有成本低、效率高、 容易实现大面积制备等优势,在 TiO2 涂层制备研究中得到广泛关注。基于此,本文综述了等离子喷涂、火焰喷涂、 超音速火焰喷涂、冷喷涂技术在制备纳米 TiO2 涂层方面的研究现状,并分析了影响 TiO2 涂层光催化性能的关键 制备因素,讨论了多种热喷涂技术在涂层微观结构控制与性能调控方面的研究现状,并对未来发展做了展望。
  • 杨旸,李克智,赵春,王杰
    2020,12(1):9-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](408)     [HTML全文] ()     [PDF7.04 M]  [下载量](609)
    摘要:
    采用 SAPS 法在包埋有 SiC 内涂层的 C/C 复合材料的表面制备了 HfC 抗烧蚀涂层; 通过改变工艺过程中 的电流和电压等参数, 制备了不同的 HfC 涂层试样; 结合 XRD、 SEM、 声发射 - 载荷试验及共聚焦显微镜等表 征手段, 研究了在喷涂电流及电压变化时, 制备出的 HfC 涂层结构、 形貌的变化情况; 通过氧乙炔火焰对不同 涂层的烧蚀性能进行了测试, 并研究了烧蚀后不同涂层形貌和结构的变化。 结果表明, 在喷涂电流为 400 A、 喷 涂电压为 130 V 时制备的涂层综合性能最佳。
  • 胡伟,张振宇,梁补女,胡春霞,龚成功,陈百明,司凤娟
    2019,11(2):36-42    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](364)     [HTML全文] ()     [PDF3.35 M]  [下载量](596)
    摘要:
    以高能球磨后的镍基合金、银、氟化物共晶复合粉末为原料,采用喷雾干燥和烧结技术制备了粒径为 20~110μm 的热喷涂喂料,利用等离子喷涂技术制备了镍基复合涂层。分析了喂料粒子物理性能及涂层的微观组 织结构。结果表明:造粒后的粉末球形度较好,流动性大为提高。造粒烧结处理过程中,随着温度增加,粉末的 流动性和松装密度均提高。经 800°C热处理烧结后形貌圆整光滑,密实,平均粒径为 32.92μm,松装密度为 1.37g/ cm3,流动性为 12.18s/50g,适合用作热喷涂喂料。制备的涂层为典型的层状结构,厚度约为 320μm。涂层总体 比较致密,局部存在孔洞,涂层孔隙率约 3.6%。所含物相为 NiCr、Ni3Al、NiAl、Ag,BaF2、CaF2 等相,喷涂过程中未见新物相生成。
  • 皮自强,杜开平,郑兆然,陈星
    2021,13(2):77-84    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](384)     [HTML全文] ()     [PDF3.08 M]  [下载量](593)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在高锰钢基体上制备了不同 WC 含量的 Fe-WC 复合熔覆层, 研究了 WC 添加量对熔覆 层组织和性能的影响。 试验结果表明, 不同 WC 含量的 Fe-WC 熔覆层均含有马氏体、 M7C3 碳化物和未熔 WC 颗 粒, 当加入 20wt.% 的 WC 时, 熔覆层中出现了残余奥氏体, 共晶碳化物呈鱼骨状沿晶界析出。 Fe-WC 熔覆层的 硬度和耐磨性随着 WC 添加量的增多而增大, 熔覆层中 WC 颗粒减小熔覆层基体与对磨副的接触面积, 合金基 体固定和支撑 WC 颗粒避免其剥落, 二者协同作用使得熔覆层耐磨性增加。
  • 杜学芸,澹台凡亮,田洪芳,候庆玲
    2019,11(3):63-69    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](326)     [HTML全文] ()     [PDF3.12 M]  [下载量](591)
    摘要:
    围绕矿山机械领域激光加工技术应用,综述了大功率激光熔覆、高速激光熔覆、激光 - 电弧复合焊接、3D 打印技术等典型激光加工技术、装备系统以及工业化应用。
  • 谢杨,马凯,李成新,杨冠军,李长久
    2019,11(1):30-36    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](205)     [HTML全文] ()     [PDF2.27 M]  [下载量](572)
    摘要:
    真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空 冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池, 基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(NMC)三元材料正极涂层,使用 扫面电子显微镜(SEM)观察了 NMC 涂层的表面及截面微观形貌,使用 X 射线衍射(XRD)对涂层的相结构进 行了测试,使用 3D 激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条 件对 NMC 涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂 NMC 涂层中可以观察到明显颗粒破 碎沉积现象,涂层结构致密。NMC 粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气 流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留 下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致 NMC 颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类 似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂 层厚度的线性调控。
  • 李长久
    2018,10(4):1-22    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](610)     [HTML全文] ()     [PDF3.46 M]  [下载量](563)
    摘要:
    热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有, 但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过 50% 孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材 料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过 100 余年的发展 已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域, 包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力 不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用 方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、 或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态 直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为 代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比 60%,随着我国燃气轮机 技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。 热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材 料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件, 防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密 涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法 近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、 民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本 文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要 挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技 术提供参考。
  • 刘通,刘建明,郭丹,黄凌峰,章德铭
    2020,12(1):57-61    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
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    摘要:
    本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料, 添加粘结剂, 采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末; 采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀, 聚苯酯和孔隙占比 45.3%, 涂层硬度为 56.3 HR15Y、 结合强度 ≥6.9MPa、 650℃下抗热震性能良好, 涂层在 96 小时室温中性盐雾试验外观评级达到 4 级, 可 满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。
  • 朱广宏,王硕煜,倪振航,姜自滔,辛越,杨康,张世宏
    2023,15(1):19-28    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](543)     [HTML全文] ()     [PDF11.98 M]  [下载量](548)
    摘要:
    WC-Co-Cr 是一类具有高硬度、 耐磨损、 耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料, 常用于工业生产中苛刻服役环 境的工件表面防护。 本试验采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 技术在 Q235 钢表面分别制备了 WC-12Co-4Cr 和 WC- 12Co 复合涂层。 使用 XRD、 光学显微镜、 SEM 以及附带的 EDS、 显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、 微观形貌、 元素分布、 显微硬度和孔隙率。 采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温 (25 ℃ )、 300 ℃、 600 ℃ 下的摩擦磨损性能。 实验结果表明, 加入 Cr 元素的 WC-12Co-4Cr 复合涂层的硬度为 1050 HV0.5 比 WC- 12Co 涂层的 995 HV0.5 更高。 常温和 300 ℃ 下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似, 其中常温下 WC-12Co-4Cr 复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为 0.4、 2.61× 10-17 m3 (N·m)-1, 磨损机制为磨粒磨损。 而在高温 (600 ℃ ) 条 件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于 WC-12Co 涂层; 摩擦系数为 0.62、 磨损率为 1.1× 10-15 m3 (N·m)-1, 相同条件下的 WC-12Co 涂层磨损率为 7.2× 10-15 m3 (N·m)-1。
  • 胡云飞,李景昊,周香林,杜开平,马尧,于月光
    2019,11(2):19-23    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](279)     [HTML全文] ()     [PDF955.57 K]  [下载量](534)
    摘要:
    气雾化过程中合金液流被高压气流破碎后,要飞行一段距离才开始冷却凝固,这称为熔滴的飞行过程。本 文以重载耐磨耐腐蚀激光熔覆涂层用 FeNiCrSiMoMnC 合金为对象,通过建立熔滴飞行过程的模型,并对该过程 进行数值模拟,计算讨论了雾化气体初始速率、熔滴直径对熔滴的速度、传热系数等参数的影响。结果表明,熔滴速度呈现先增大至最大值后逐渐减小的趋势,且随熔滴直径的增大,熔滴速度最大值点逐渐降低;传热系数与 速度曲线相反,呈先下降后上升的趋势,极小值为 2kg/d,熔滴直径越大,与气体速度差越小,传热系数越小; 随气体初始速率的增大,熔滴最大速度点上移,同时传热系数也逐渐增大。
  • 杨延坤,于月光,高峰,鲍君峰,吴超
    2020,12(1):39-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](324)     [HTML全文] ()     [PDF3.37 M]  [下载量](529)
    摘要:
    本文用高速火焰喷涂方法 (HVOF) 对 WC-Co 粉末进行喷涂, 采用水冷法对喷涂中的飞行粒子进行收集, 并以 45# 钢为基体制备了相应涂层。 采用聚焦离子束 (FIB) 切割的方法, 分别制备了粉末、 飞行粒子和涂层的薄 片状透射电镜样品。 采用能谱检测了样品中各元素的分布情况, 选区电子衍射法鉴定了样品中的物相。 结果表明, W 和 C 元素在喷涂过程中向 Co 基体中扩散, 在冷却过程中与 Co 形成非晶相。 η 相在 WC 颗粒的边缘形成。
  • 杜学芸,田洪芳,董仕营,澹台凡亮,侯庆玲
    2019,11(2):31-35    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](299)     [HTML全文] ()     [PDF1.94 M]  [下载量](529)
    摘要:
    为提升液压支架用油缸缸体等内孔部件的服役性能,集成大功率光纤激光器开发了内孔熔覆装备,进行了 27SiMn 缸体内壁熔覆工艺验证,并取样进行了显微结构、硬度、耐磨性能检测,结果表明:缸体内壁熔覆表面 平整无缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合;熔覆层主要组织为马氏体;熔覆层硬度较基体略高,且耐磨性能约为基 体的 1.5 倍,既提升了缸体内壁的使用性能又便于缸体内壁熔覆层的机械加工。
  • 任建伟,崔启政,李宏然,崔慧然
    2022,14(4):42-47    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](198)     [HTML全文] ()     [PDF3.24 M]  [下载量](529)
    摘要:
    本文以某型航空发动机涡轮导叶为研究对象, 采用化学气相沉积 (CVD) 方法制备了铝化物涂层, 通过扫 描电子显微镜 (SEM) 和能谱 (EDS) 分析渗铝涂层的显微形貌及化学构成, 并就其对叶片尺寸、 气体流量和力学 性能产生的影响进行分析, 采用 1000 ℃ , 100 h 抗氧化性能试验研究了涂层的抗高温氧化性能。 结果表明化学气 相沉积铝涂层为外扩散型组织, 流道面、 内腔及气膜孔渗层区域涂层均匀完整, 对基体材料起到较好的保护作用, 渗铝涂层的尺寸效应对叶片影响较小, CVD 热过程对叶片材料的力学性能无明显影响, 涂层的抗氧化性能良好, 1000 ℃ , 100 h 后氧化动力学曲线符合抛物线演变规律。
  • 叶林,阮新宇,胡海城,陆海峰,尹嵩,覃恩伟,吴树辉
    2020,12(1):69-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](361)     [HTML全文] ()     [PDF4.34 M]  [下载量](522)
    摘要:
    焚烧是市政垃圾最为有效的处置方式。 然而, 垃圾焚烧气氛产生的腐蚀及磨损对锅炉安全运行存在极大的 风险。 采用功能涂层技术隔绝锅炉管与腐蚀气氛, 从而实现对管壁的保护, 是可行方案。 本文对比了熔覆、 耐火 材料及热喷涂等防护方案, 最终采用电弧喷涂制备耐氯腐蚀涂层, 通过分析涂层的基本性能、 锅炉内现场施工及 实际焚烧环境运行等多方面, 验证了采用电弧喷涂对垃圾焚烧炉管防护的可行性。
  • 孙建刚,马春春,王会
    2019,11(2):5-11    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](306)     [HTML全文] ()     [PDF2.09 M]  [下载量](520)
    摘要:
    封严涂层应用于飞机发动机转动部件与机匣之间,能够有效提高发动机效率、降低油耗,同时对叶片起到 保护作用。可磨耗性为封严涂层的重要评价指标,本文综述了国内外可用于封严涂层可磨耗性评价的相关设备及 评价体系,对比分析了转速、最高加热温度、试样进给速率等设备参数,评述了涂层表面粗糙度、叶片磨损量、 刮擦速度等检测评价方法,并在此基础上对用于封严涂层可磨耗性的评价设备及体系的发展方向进行了展望。
  • 刘若愚,李军,苗小锋,姬小兰,唐湘林,汪云程,覃春媛
    2023,15(1):38-44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](581)     [HTML全文] ()     [PDF11.43 M]  [下载量](520)
    摘要:
    采用真空等离子喷涂技术在 DD407 合金和 DD6 合金上制备了 NiCoCrAlYTa 涂层。 通过 SEM、 EDS 等方 法研究了 900 ℃ 不同氧化时间下经热处理后 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金和 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金的 界面组织。 结果表明, 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金界面扩散层组织析出 σ 相, σ 相形状 发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 13.32 μm/h; 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金界面扩散层析出 TCP 相(σ 相和 μ 相) , TCP 相形状未发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 3.85 μm/h。
  • 刘通,于月光,刘建明,程旭莹,章德铭
    2019,11(2):24-30    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](321)     [HTML全文] ()     [PDF4.16 M]  [下载量](511)
    摘要:
    采用大气等离子喷涂方法制备了铝硅氮化硼封严涂层,通过对涂层显微结构、硬度、结合强度和飞行粒子 状态的研究,分析了喷涂工艺参数(功率 22~34kW、送粉量 30~50g/min 及喷涂距离 90~150mm)的变化对涂层 组织和性能的影响规律。研究结果表明:随着功率的增加,飞行粒子温度和速度均增加,涂层的孔隙率和 BN 含 量降低,硬度和结合强度提高;随送粉量增加,粒子温度和速度均减小,涂层孔隙率和 BN 含量增加,硬度和结 合强度降低;随着喷涂距离的增加,粒子飞行速度降低的影响大于温度升高的影响,导致涂层孔隙率和 BN 含量 提高,硬度和结合强度降低。
  • 王玉,袁建鹏,高峰,沈婕
    2019,11(2):68-72    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](271)     [HTML全文] ()     [PDF919.75 K]  [下载量](509)
    摘要:
    采用热喷涂方法在灰铸铁基体沉积 Cr7C3-(Ni,Cr)3(Al,Cr) 涂层。通过 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)分析涂层的形貌及结构,涂层厚度约 235μm,涂层主要相成分为 Cr7C3 相和 Ni3Al 相。纳米压痕仪测定涂层硬度为16.022±2.125GPa,弹性模量为247.75±16.873GPa。利用sin2ψ法分析CrC 相在(522)晶面在不同夹角(Ψ=0°、 73±9°、±18°、±27°、±36° 和 ±45°)下的残余应力。结果表明涂层表面为残余压应力,残余应力大约为 -1375.9 MPa,其中本征应力为主要来源约 -1267.9 MPa,热应力为次要来源约 -108 MPa。
  • 原慷,侯伟骜,冀晓鹃,卢晓亮
    2023,15(1):13-18    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](470)     [HTML全文] ()     [PDF7.13 M]  [下载量](509)
    摘要:
    硅酸镱是重要的环境障涂层 (EBC) 材料, 本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层, 对其进行了热冲击 考核, 包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击, 并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。 结果表明, 高温下双 硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变, 这可能是因为涂层材料和水汽发生了反应。 在 1350 ℃燃气环境下, 涂 层表层发生了明显的烧结现象。 在含钙离子水汽热冲击(加热温度 1250 ℃) 条件下, 硅酸镱涂层表层形成了鼓 泡特征, 同时受到了钙离子腐蚀。 本文通过对涂层显微组织的分析, 提供了可能的组织演变与化学反应机制。
  • 程旭莹,于月光,沈婕,刘建明,章德铭,刘通
    2022,14(1):1-7    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](238)     [HTML全文] ()     [PDF4.49 M]  [下载量](508)
    摘要:
    随着航空发动机向大推力、高推重比发展,发动机涡轮进口温度进一步升高,要求高压涡轮用可磨耗封严 涂层的工作温度能够达到 1000℃以上,超过了金属基封严涂层的应用极限,因此陶瓷基高温封严涂层近年来引 起了研究者的广泛关注。本文从陶瓷基封严涂层的研究背景、涂层材料与制备工艺、涂层组织性能调控、涂层孔 隙率对性能的影响以及新概念陶瓷可磨耗涂层等几个方面介绍了陶瓷基高温封严涂层的研究现状,阐述了陶瓷基 封严涂层研究的重要意义和关键问题。
  • 颜景军,杨丽,周益春
    2021,13(4):64-73    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](260)     [HTML全文] ()     [PDF4.13 M]  [下载量](507)
    摘要:
    在地面台或核心机上开展热障涂层试车需耗费巨大的人力物力, 且无法捕捉涂层损伤演化的关键信息。 通 过研制高速旋转涡轮叶片热障涂层动态服役环境模拟与测试装置, 并在转子叶片热障涂层表面敷设高温电阻应变 计与热电偶可实现服役过程中的应变损伤与温度场的实时检测。 敷设方法选择陶瓷棒火焰喷涂, 应变计的温度补 偿通过高温升降炉来实现, 同时也开展了静态热冲击考核对比实验。 结果表明转速 6000 r/min、 服役温度 1000℃ 时涡轮叶片截面温差为 103℃, 提高转速后热障涂层温度降低但主应变显著提高, 吸力面主应变大于压力面, 在 平行于缘板方向应变梯度最大。 在动态热冲击循环测试中涂层失效前测点主应变为 0.23%~0.82%, 高于静态测试 的 0.04%~0.67%, 各测点均为拉伸变形。 高速旋转热障涂层经历 128 次热循环剥落失效, 失效原因为应变损伤的 累积以及离心载荷作用下裂纹的迅速扩展。
  • 胡晓蕾,郭丹,刘建明,卢晓亮,彭浩然,黄兆晖
    2023,15(1):45-51+37    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](472)     [HTML全文] ()     [PDF12.02 M]  [下载量](501)
    摘要:
    本文采用高能等离子喷涂方法制备了孔隙率为 14.03%~28.22% 的多孔 YSZ 涂层, 研究了喷涂工艺参数对 涂层孔隙率以及涂层基本性能的影响。 结果表明: 随孔隙率的增加, 涂层的硬度和结合强度整体呈现下降的趋势, 孔隙率 14.03% 时硬度为 92.4, 孔隙率 26.04% 时硬度降低到 84.2, 强度则由 9.62 MPa 降低到 5.03 MPa; 涂层在 1060 ℃下抗热震次数呈现先明显增加后降低的趋势, 当孔隙率为 26.04% 时, 涂层在 464 次水冷热震后保持完好, 涂层抗热震性能最优。
  • 倪振航,胡凯,刘侠,张世宏,薛召露,王硕煜,解明祥
    2020,12(1):25-33    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](370)     [HTML全文] ()     [PDF6.50 M]  [下载量](496)
    摘要:
    本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 20G 钢表面制备了掺杂 1wt.%、 3wt.%、 5wt.% 三种不同含量 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究了其在 650℃, Na2SO4/K2SO4 熔盐环境中的热腐蚀性能。 利用扫 描电镜 (SEM)、 显微硬度计、 拉伸试验机等对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 利用 X 射线衍射仪 (XRD)、 拉曼光谱、 X 射线能谱仪 (EDS) 对复合涂层热腐蚀产物形貌、 物相进行分析。 结果表明掺杂 1wt.% Y2O3 的 NiCrCr3C2 复合涂层结构致密、 孔隙率低、 结合强度高, 显微硬度达到 801HV。 热腐蚀过程中掺杂 Y2O3 的 NiCr-Cr3C2 复合涂层表面均生成耐蚀性良好且致密的 Cr2O3 膜。 随着 Y2O3 掺杂量的增加, 涂层的耐热腐蚀性能先升高后下降, 当 Y2O3 掺杂量为 1wt.% 时, 复合涂层表现出最佳的耐热腐蚀性能。
  • 胡晓蕾,李正秋,黄恩泽,杜开平
    2019,11(3):51-56    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](296)     [HTML全文] ()     [PDF2.40 M]  [下载量](494)
    摘要:
    针对现有煤矿液压支架表面激光熔覆层抗腐蚀性差、裂纹敏感性高的问题,通过提高合金成分中 Ni 元素含量, 添加 Nb 元素及控制 C 元素含量的方法,以期提高熔覆层抗腐蚀性并降低裂纹敏感性。本文通过扫描电镜、EDS 等测试方法对成分改进前后的熔覆层组织结构进行了分析,并对 200h 盐雾腐蚀后的熔覆层组织结构及腐蚀机理 进行了分析探讨。结果表明,Ni 含量的提高使得熔覆层内残余奥氏体含量增加,从而增加熔覆层韧性,有效降低 裂纹敏感性;添加 Nb 元素及控制 C 元素后,有效控制了 Cr23C6 的形成,提高熔覆层抗腐蚀性。
  • 陈文龙,刘 敏,肖晓玲,张吉阜
    2019,11(3):22-29    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](307)     [HTML全文] ()     [PDF3.49 M]  [下载量](491)
    摘要:
    为提高 PS-PVD 热障涂层的抗沙尘冲刷性能,采用等离子喷涂 - 物理气相沉积技术 (PS-PVD) 在粘结层表 面制备 7YSZ 热障涂层,在大气环境下进行了抗沙尘冲刷试验,研究了 PS-PVD 热障涂层的冲刷行为及失效机制。 通过等离子喷涂技术 (APS) 在 PS-PVD 热障涂层表面制备了一层致密层状涂层,重点研究了致密层厚度对 PS- PVD 热障涂层抗冲刷失效性能的影响。结果表明 PS-PVD 热障涂层冲刷过程经历了快速、中速、慢速冲刷三个阶段。 随着致密层厚度的增加,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能的提升愈加明显。当致密层厚度为 5μm 时,对 PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能无明显影响;当致密层厚度为 10μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能提高了约 30%;当致 密层厚度为 20μm 时,PS-PVD 热障涂层抗冲刷性能约提高了 4 倍。
  • 李斌,赵昕熠,吴震坤,李松山
    2023,15(1):77-82 44    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](440)     [HTML全文] ()     [PDF8.40 M]  [下载量](489)
    摘要:
    当前大型燃煤锅炉由于进行了低氮燃烧改造以及掺烧高硫分煤种, 导致水冷壁管发生严重的高温腐蚀, 管 壁减薄, 容易发生爆管泄漏事故。 本文综述了燃煤锅炉常见的四种高温腐蚀类型, 对大型燃煤锅炉水冷壁进行表 面改性, 已成为解决水冷壁管高温腐蚀问题的重要手段。 从堆焊涂层、 渗铝涂层、 纳米陶瓷涂层、 热喷涂涂层四 种防护涂层技术角度介绍了材料及应用现状。 在当前技术相对成熟的高速电弧喷涂技术的基础上提出一种防护效 果良好的复合喷涂技术, 并在一台 640 MW 超临界机组上成功应用。
  • 詹华,李振东,汪瑞军,王亦奇,张艳静
    2021,13(4):1-6    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](369)     [HTML全文] ()     [PDF2.17 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为减少材料和能源的损耗, 延长零部件使用寿命, 硬质涂层被应用于喷砂型冲蚀磨损环境。 本文介绍了喷 砂型冲蚀磨损的危害和硬质涂层的应用情况, 综述了硬质涂层力学性能、 基体材料性能、 粒子特性和喷砂参数等 对涂层抗喷砂型冲蚀磨损的影响趋势, 总结了喷砂型冲蚀磨损的动力学模拟和冲击试验的研究情况, 指出了涂层 硬度和韧性以及基体与涂层性能的匹配有助于提高涂层抗喷砂型冲蚀磨损, 展望了通过数字模拟与试验验证相结 合的方式获得各种硬质涂层抗喷砂型冲击磨损机理模型的前景。
  • 吴敏,张国涛,党力,陈哲,汪耀源,韩艳松
    2023,15(1):72-76    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](385)     [HTML全文] ()     [PDF6.19 M]  [下载量](478)
    摘要:
    为解决某型号固体火箭发动机铝合金壳体的热防护功能以及侧面初始通气面积不足等问题, 采用等离子热 喷涂技术在铝合金壳体内表面喷涂厚度为 0.1 mm NiCrAlY 与 0.3 mm ZrO2 涂层作为隔热材料, 充分利用 YSZ 涂 层熔点高、 热导率低的特点, 实现大幅度减小绝热层厚度 (0.4 mm) 及增加装填空间的目的, 结合仿真计算结果 表明采用涂层技术可实现铝合金壳体隔热在安全使用的温度范围内; 同时解决了软质绝热层在高温燃气流动过程 中存在烧蚀、 冲刷、 脱落等缺陷引起的壳体烧穿的故障。 各项试验考核表明采取喷涂 YSZ 涂层措施达到对铝合 金壳体的良好热防护作用, 满足固体火箭发动机燃烧室壳体在 2200 ℃、 1.5 s 的隔热要求; 可将该措施应用于工 作时间较短、 燃温较高的其它固体火箭发动机的隔热防护措施当中。
  • 姜嫄嫄,张志远,皮自强,杜开平,陈星,郑兆然
    2021,13(4):49-57    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](241)     [HTML全文] ()     [PDF4.88 M]  [下载量](476)
    摘要:
    采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。
  • 佘定君,李卫侠,康飞远,刘通
    2023,15(1):66-71+12    doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    [摘要][浏览量](376)     [HTML全文] ()     [PDF8.86 M]  [下载量](469)
    摘要:
    本文采用大气等离子喷涂工艺在典型零件支承环上制备了铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层, 测试了涂层硬度、 结合强度、 微观组织等性能, 重点考核了在转速 20000 r/min, 输入扭矩 800 N?m, 滑油温度 90~100℃, 滑油压 力 0.2~0.3 MPa, 运行时间 50 h 条件下的支撑环涂层整机台架试验后的耐磨性能; 试验结果表明, 制备的铝青铜 - 聚苯酯耐磨涂层硬度 89.6 HR15Y, 结合强度 25.5 MPa, 涂层组织均匀、 孔隙率为 15.18%, 采用目视和体视显微 镜检查台架试验后的典型件涂层外观状态, 通过高精度三坐标测量方法计算涂层的磨损量, 台架考核试验结果表 明, 典型件铝青铜 - 聚苯酯涂层完整、 光滑, 无开裂、 剥离、 剥落, 涂层磨损最严重位置的磨损量为 0.006 mm, 涂层耐磨性能优异。

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