AlWCrNiMo高熵涂层的阻扩散性能研究

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作者 张浩 李小亚 +5 位作者 王禄越 苏一凡 唐鹏 任耀 黄宏军 石倩 《表面技术》 北大核心 2025年第2期127-136,共10页

目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrN... 目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrNiMo具有单一的面心立方晶体结构,结构致密且与N5基体、NiAlHf面层结合良好。在1100℃恒温氧化25 h后,无扩散障试样(NN)出现了连续的γ'-Ni3Al贫铝区,而有扩散障试样(NAN)的扩散阻挡层较好地抑制了这种扩散现象。NAN试样的互扩散区+二次反应区(IDZ+SRZ)宽度为19.2μm,远小于NN试样的30μm。然而随着氧化时间的延长,NAN试样的阻挡性能发生衰减。50 h之后NAN试样的二次反应区(SRZ)宽度大于NN试样;100 h后扩散障被逐渐消耗变薄,200 h时彻底分解。结论1100℃恒温氧化25 h后,AlWCrNiMo高熵扩散障明显减缓了元素扩散,氧化50 h后,高熵合金中分解的W和Mo元素在一定程度上促进了TCP相的析出。在氧化初期,NAN试样优先实现了暂态氧化铝到稳态氧化铝的转变,为基体提供了良好的保护,其增重明显小于单一NN试样。 展开更多

关键词 抗高温氧化涂层 AlWCrNiMo高熵涂层 阻扩散行为 抗氧化性能 氧化增重 元素互扩散

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铝-氮化硼粉末复合形式对大气等离子喷涂涂层组织及磨损性能的影响研究

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作者 王玉江 潘王帅 +1 位作者 王旭东 杨焜 《表面技术》 北大核心 2025年第7期247-259,共13页

目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层... 目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层进行微观分析,采用倒置金相显微镜表征孔隙,采用洛氏硬度仪测量涂层的表面硬度,采用氮氧仪测量hBN烧损率,采用高温摩擦磨损试验机对可磨耗性能进行表征。结果Al-hBN粉末粒度较小,流动性较差;CuAl-hBN的粉末粒度较大,松装密度较高,流动性较好;hBN/Al粉末粒度大且均匀,球形度高,流动性极佳;Al/hBN粉末粒度分布范围宽,松装密度低,流动性较差。在喷涂过程中,Al-hBN粉末熔化充分,涂层的孔隙率较低,硬度较高;CuAl-hBN粉末中枝晶状Cu有效保护了hBN,使得涂层中hBN含量增加,且分布均匀;hBN/Al中的hBN烧损率高,含量降低,涂层中的未熔化颗粒较多;Al/hBN粉末中的hBN作为核心被保护,烧损率低,含量高。在可磨耗性能方面,CuAl-hBN涂层以叶片摩擦磨损为主,同时伴随着黏着磨损,其余3种涂层与TC4以黏着磨损为主。结论采用Al/hBN粉末制备的涂层质地软,孔隙率较小,hBN含量较高;在与TC4摩擦销对磨过程中,其黏附量最低,磨痕较平整,可磨耗性能优异。相关结果可为粉末及涂层制备工艺的优化提供有价值的参考,有助于提升涂层的性能和应用效果。 展开更多

关键词 铝-氮化硼 粉末粒径 复合形式 孔隙率 硬度 hBN烧损率 可磨耗性 大气等离子喷涂

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不锈钢表面冷喷涂铜涂层制备及性能研究 被引量：3

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作者 张龙龙 黄继波 +4 位作者 李德元 邓春明 黄仁忠 张楠楠 谢迎春 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期404-411,429,共9页

目的通过工艺的匹配优化,采用冷喷涂技术在不锈钢表面制备高结合强度铜涂层,并研究热处理工艺对不锈钢表面冷喷涂铜涂层组织及性能的影响规律。方法分别以高纯氮气和氦气作为加速气体,通过冷喷涂技术,在1 mm厚的304不锈钢基体表面制备... 目的通过工艺的匹配优化,采用冷喷涂技术在不锈钢表面制备高结合强度铜涂层,并研究热处理工艺对不锈钢表面冷喷涂铜涂层组织及性能的影响规律。方法分别以高纯氮气和氦气作为加速气体,通过冷喷涂技术,在1 mm厚的304不锈钢基体表面制备铜涂层。采用光学显微镜(OM)对涂层的孔隙率及微观组织结构进行表征。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对涂层拉伸断面结构进行分析。借助维氏显微硬度仪、万能拉伸试验机和涡流导电仪测试分析退火热处理工艺对不锈钢基体表面冷喷涂铜涂层硬度、结合强度和电导率的影响规律。结果利用氮气作为加速气体,在薄304不锈钢基体上获得铜涂层困难,涂层形成后,易发生整体剥落。使用氦气作为加速气体,可在薄304不锈钢板表面成功制备结合强度高于81.7 MPa、硬度为99.6HV0.1、孔隙率小于0.1%的高致密铜涂层。退火热处理引起涂层组织再结晶,可显著消除冷喷涂过程中的加工硬化影响。随着热处理温度从300℃上升到500℃,涂层硬度由99.6HV0.1下降至63.7HV0.1。退火温度为400℃时,涂层导电率最优(93.94%IACS)。当热处理温度升高到500℃,涂层导电率异常下降(89.02%IACS),分析认为过高的热处理温度会造成涂层内部氧扩散偏聚,缺陷增加,导致涂层电导率下降。结论相较于氮气作为加速气体,采用氦气作为加速气体进行冷喷涂,可在薄不锈钢基体上制备的涂层具有高致密度、高结合强度的铜涂层。退火热处理对铜涂层硬度和导电性能的影响较大,涂层经过退火热处理后,电导率可以达到和铸态铜电导率相当的水平。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜涂层 结合强度 退火热处理 电导率

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激光选区熔化CoCrMo合金的组织研究及生物应用 被引量：1

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作者 陶宏伟 禹庭 +4 位作者 曹明轩 吴仲恒 蔡召兵 刘敏 闫星辰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期200-205,共6页

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术是一种可快速制备具有复杂结构件的近净成形方法,由于极高的空间制造自由度,其在个性化定制医疗中有着极为广阔的应用前景。本研究关注了激光能量密度对CoCrMo合金微观组织及成形性能的影... 激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术是一种可快速制备具有复杂结构件的近净成形方法,由于极高的空间制造自由度,其在个性化定制医疗中有着极为广阔的应用前景。本研究关注了激光能量密度对CoCrMo合金微观组织及成形性能的影响,从致密度、微观组织及力学强度等方面对SLM CoCrMo材料进行了体系性探究,分析了能量密度对CoCrMo合金组织及缺陷的作用机制,得到了孔隙率低(0.18%)、晶粒组织细小(0.31μm)且力学性能优异(拉伸强度1157 MPa、显微硬度421.53HV_(0.1))的CoCrMo合金成形最优参数(激光功率165 W、扫描速度1050 mm/s)。从患者对生物型膝关节植入体的需求出发,探究了一种骨接触面具有骨小梁结构的生物型全膝关节植入体的设计方法,并对优化后的膝关节假体模型开展了大动物原位膝关节置换实验。术后影像学检查发现3D打印膝关节假体不仅可对原有患病关节部位进行精准替代,更能促进实验犬尽快恢复原本的行走姿态,无脱位和其他并发症的发生。本研究报道的个性化定制方法为临床用3D打印生物型全膝关节的置换提供了强有力的理论基础和数据支撑。 展开更多

关键词 激光选区熔化 CoCrMo合金 微观组织 力学性能 生物应用

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Cu含量对激光选区熔化CoCrMoCu合金微观组织及表面摩擦磨损性能的影响

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作者 岳术俊 史文玲 +2 位作者 解凤宝 潘超 闫星辰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期126-135,共10页

目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%... 目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%、4%、6%的CoCrMo/Cu混合粉末,并通过SLM技术制备相应的试样。对不同Cu含量的SLM CoCrMoCu的相组成、微观结构、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能进行检测和分析。结果Cu含量对SLM CoCrMoCu的相组成和微观组织没有明显影响,在不同Cu含量的试样中,试样的微观组织均主要为胞状等轴晶。在力学性能方面,随着Cu含量的升高,试样的硬度先提升后降低,在含2%Cu的情况下达到最大值(429.2HV0.2),在含6%Cu的情况下达到最小值(367.7HV0.2)。CoCrMoCu的摩擦因数和磨损率随着Cu含量的升高而降低,在4%时摩擦因数和磨损率达到最低(2.7×10^(-5)mm^(3)/(N·m)),摩擦磨损性能最好。随着Cu质量分数进一步增加到6%,由于硬度降低,磨损性能下降,试样表面出现沟壑,影响Cu自润滑层的附着,磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转变,导致摩擦因数和磨损率增加。在腐蚀性能方面,腐蚀电位随着Cu含量的升高而升高,而腐蚀电流随着Cu含量的升高呈现先下降后上升的趋势,在4%时达到最佳的腐蚀性能。结论Cu的引入在一定范围内(2%~4%)可以有效提高CoCrMoCu合金的硬度和腐蚀性能。结合Cu的自润滑效应和类钝化效应,实现CoCrMo合金耐磨性能和腐蚀性能的协同提升。 展开更多

关键词 激光选区熔化 CoCrMoCu 摩擦磨损性能 微观组织 自润滑 医用金属

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Cu对SLM成形CoCrMoW合金的力学行为及抗菌性能的影响机制

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作者 张雯 谢文强 +6 位作者 邵龙泉 阿不都沙特·阿不都热西提 刘环 闫星辰 陶宏伟 常成 田晶 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期43-50,共8页

为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开... 为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开发出了力学性能优异且兼具抗菌性能的CoCrMoW-xCu合金。对比了CoCrMoW-xCu合金的显微组织、力学性能及抗菌行为,结果表明:Cu元素的引入对其物相种类影响不大,仍由高温γ-Co相和ε-Co相组成,Cu的引入抑制了高韧γ-Co向硬脆ε-Co相的马氏体转变,导致强硬度提升有限。通过CoCrMoW-xCu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌测定,微小的α-Cu相有助于增强抗菌活性。优选综合性能良好的CoCrMoW-2Cu合金(抗拉强度为(1100±21.5)MPa,断后伸长率为9.5%±0.84%,抗菌率为34.75%)成分进行了SLM抗菌牙冠的仿形制造,为临床用SLM成形的抗菌植入体提供了强有力的理论基础和数据支撑。 展开更多

关键词 激光选区熔化 CoCrMoW-xCu合金 力学行为 抗菌性能 生物医用

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热障/环境障涂层红外隐身结构设计及性能

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作者 孟子豪 吴健 +2 位作者 张景钦 包启富 张小锋 《中国材料进展》 北大核心 2025年第3期226-234,225,共10页

任何大于绝对零度的物体都会向外辐射能量。在现代军事战争中,战斗机能否取得制空权是左右战争胜负的关键因素,其关键在于隐身技术是否可以有效避免战斗机被探测到。红外探测技术由于抗干扰能力强、检测精度高在战争中的应用日益增加,... 任何大于绝对零度的物体都会向外辐射能量。在现代军事战争中,战斗机能否取得制空权是左右战争胜负的关键因素,其关键在于隐身技术是否可以有效避免战斗机被探测到。红外探测技术由于抗干扰能力强、检测精度高在战争中的应用日益增加,因此对战斗机红外隐身技术的研究日渐迫切。主要通过电弧离子镀技术在热障涂层(主要成分为氧化钇稳定氧化锆,YSZ)表面制备Ag/Pt金属层得到复合涂层YSZ-Ag/Pt,观察复合涂层的微观形貌,对比复合涂层热循环前后的结合强度。结果表明,YSZ-Ag/Pt复合涂层的红外发射率相较于热障涂层有明显的下降,随着温度升高复合涂层的红外发射率均略有上升,其中,YSZ-Ag复合涂层的红外发射率在各温度段表现较好,YSZ-Pt复合涂层的红外发射率上升幅度最小。与YSZ-Ag复合涂层相比,YSZ-Pt复合涂层经过热循环后的结合强度更好。在应用的基础上开展了对环境障涂层在红外隐身领域的部分探索。在Yb2Si2O7(YbDS)涂层基础上制备Ag金属层,YbDS-Ag复合涂层红外隐身能力显著提高,为后续环境障涂层在红外隐身领域的研究提供了参考。 展开更多

关键词 热障涂层 环境障涂层 红外发射率 YSZ-Ag复合涂层 YSZ-Pt复合涂层 YbDS-Ag复合涂层

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冷喷涂IN718涂层组织及性能研究 被引量：2

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作者 王皓杰 武三栓 +4 位作者 张科杰 孙文 黄仁忠 余敏 谢迎春 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期361-369,共9页

目的针对Ti6Al4V耐磨性能较差的问题,利用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V基体表面以不同的工艺参数制备了IN718涂层,为在Ti6Al4V基体表面制备高性能IN718涂层提供基础理论依据。方法采用光学显微镜和扫描电子显微镜对涂层组织、断口形貌进行... 目的针对Ti6Al4V耐磨性能较差的问题,利用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V基体表面以不同的工艺参数制备了IN718涂层,为在Ti6Al4V基体表面制备高性能IN718涂层提供基础理论依据。方法采用光学显微镜和扫描电子显微镜对涂层组织、断口形貌进行观察分析,以便更好地了解不同的工艺参数和工作气体类型(He/N_(2))对IN718涂层组织形貌、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度为115 MPa,硬度为557HV0.3,孔隙率约为0.24%,涂层磨损率为5.34×10^(–4) mm^(3)/(N·m);以He为推进气体制备的IN718涂层,其结合强度可高达256 MPa,是以N_(2)为推进气体制备涂层的2倍多,硬度为602HV0.3,明显高于以N_(2)为推进气体制备的涂层,涂层孔隙率和缺陷明显减少,孔隙率测试结果约为0.1%,涂层更加耐磨,磨损率为3.51×10^(–4) mm^(3)/(N·m)。结论相较于以N_(2)为推进气体制备的IN718涂层,以He为工作气体制备的IN718涂层的组织更致密、涂层孔隙率更小,硬度和结合强度更高,耐磨性能更好,所以采用He可以制备出性能更加优异的IN718涂层。 展开更多

关键词 冷喷涂 工作气体 IN718涂层 组织结构 力学性能

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大气等离子喷涂及固相反应法制备MnCoCu金属连接体防护涂层 被引量：1

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作者 杨壮壮 刘太楷 +5 位作者 文魁 宋琛 张留艳 邓畅光 邓春明 刘敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期175-183,共9页

目的 锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法 本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通... 目的 锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法 本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通过Cu元素的添加,在尖晶石涂层中引入高电导率的铜锰尖晶石相,获得高电导率尖晶石涂层,并通过对涂层的相组成、表面截面形貌、元素分布、电性能等物性的表征,揭示Cu添加量及固相转变条件对尖晶石涂层性能的影响规律。结果 800℃热处理后涂层明显致密化、均匀化,涂层主相为Cu_(x)Mn_(3-x)O_(4)(x=1,1.2,1.4)和MnCo_(2)O_(4);在基体和涂层的界面处存在Cr富集,800℃氧化10h后,含Cu量12%(质量分数)的试样面比电导最高;氧化100h后,面比电导有所下降,含Cu量12%(质量分数)试样仍具有最高的面比电导;经过还原的试样面比电导明显低于未还原样品,其原因在于还原过程中Cr元素产生扩散,氧化后生成了较多的低电导率相。涂层导电性随Cu含量的增加而增大,800℃时Cu含量为12%(质量分数)的样品电导率可达93.15S/cm。结论 尖晶石涂层可通过APS制备的金属涂层经热处理后获得;涂层的相组成可以通过金属粉末成分进行调控;Cu的添加有效提高了涂层的电导率,且随Cu含量的增加而增大;经还原处理后的涂层更加致密,但导电性低于未还原样品。 展开更多

关键词 大气等离子喷涂 连接体防护 尖晶石涂层 MnCoCu涂层 电导率

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悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

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作者 崔赛楠 范秀娟 +6 位作者 尹辉俊 李双建 张小峰 何春艳 宋琛 邓春明 毛杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期209-219,共11页

目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中... 目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。 展开更多

关键词 悬浮液等离子喷涂 TiO_(2)涂层 微观结构 物相组成 带间隙 光催化性能

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Si含量对激光熔覆FeCrNiCSi_(x)涂层组织结构及高温摩擦性能的影响

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作者 龙海洋 史海江 +5 位作者 卢冰文 马汝成 闫星辰 刘志存 贵永亮 董真 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期62-70,共9页

目的研究不同Si含量对Fe基涂层组织结构及高温摩擦磨损性能的影响规律,为延长高温环境下冶金部件的服役寿命提供技术支持。方法选用铬粉、硅粉、镍粉、碳粉、铁粉(纯度均大于等于99%),配制不同Si含量(质量分数分别为5%、10%、15%)的FeCr... 目的研究不同Si含量对Fe基涂层组织结构及高温摩擦磨损性能的影响规律,为延长高温环境下冶金部件的服役寿命提供技术支持。方法选用铬粉、硅粉、镍粉、碳粉、铁粉(纯度均大于等于99%),配制不同Si含量(质量分数分别为5%、10%、15%)的FeCrNiCSi_(x)粉末,在配制完成后使用行星球磨机混合粉末,采用激光熔覆技术制备不同Si含量(质量分数分别为5%、10%、15%)的FeCrNiCSi_(x)涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和其自带能谱仪(EDS)分析涂层的物相组成、显微组织和元素分布;利用维氏显微硬度计分析涂层的截面显微硬度分布规律;采用摩擦磨损试验机测试涂层在温度500℃、载荷200 N下的摩擦因数,称量磨损实验前后的质量差,计算磨损率;通过SEM观察磨痕形貌,分析涂层磨损机理。结果质量分数为5%的Si涂层物相主要是γ-Fe和Fe-Cr固溶体,显微组织由树枝晶和等轴晶组成。质量分数为10%、15%的Si涂层的物相主要为Fe_(3)Si、Fe-Cr固溶体,显微组织主要由等轴晶组成。质量分数为5%、10%、15%的Si涂层的显微硬度分别为301.3HV0.5、576.6HV0.5、598.5HV0.5,摩擦因数分别为0.61、0.50、0.47,磨损率分别为3.10×10^(-5)、5.90×10^(-5)、7.39×10^(-5)g/m。结论随着涂层中Si含量的升高,涂层的摩擦因数降低,显微硬度和磨损率升高。其中,Fe_(3)Si相的产生使得涂层的平均显微硬度提高,由于Fe_(3)Si相的脆性较大,剥落程度较严重,导致涂层的磨损率上升。综合评判可知,质量分数为10%的Si涂层的高温耐磨最优,其磨损形式为磨粒磨损。 展开更多

关键词 激光熔覆 Fe-Cr-Si合金 显微组织 显微硬度 高温磨损 磨损机理

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高能激光引入对冷喷涂Al6061涂层沉积行为及微观组织的影响

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作者 卢权光 褚欣 +4 位作者 杜晓伟 刘敏 邓春明 龙雨 谢迎春 《有色金属工程》 北大核心 2024年第12期167-176,共10页

冷喷涂Al6061涂层技术已成功应用于航空零部件修复。但高致密高性能冷喷涂Al6061涂层制备,往往需要采用价格昂贵的氦气,低成本制备冷喷涂Al6061涂层技术亟需突破。高能激光能够快速加热软化材料,可有效促进冷喷涂颗粒的高速碰撞变形沉... 冷喷涂Al6061涂层技术已成功应用于航空零部件修复。但高致密高性能冷喷涂Al6061涂层制备,往往需要采用价格昂贵的氦气,低成本制备冷喷涂Al6061涂层技术亟需突破。高能激光能够快速加热软化材料,可有效促进冷喷涂颗粒的高速碰撞变形沉积致密化过程。为此,在冷喷涂过程中引入高能激光,研究了激光功率对冷喷涂Al6061涂层沉积行为及微观组织的影响,评估了激光功率在0~7 kW内制备的Al6061涂层的沉积厚度、微观结构、显微硬度和物相。可为低成本高致密Al6061涂层的制备提供理论指导。 展开更多

关键词 冷喷涂 激光 Al6061 沉积机理 微观结构

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冷喷涂制备CuZn35涂层结构及耐摩擦磨损性能 被引量：3

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作者 张龙龙 黄继波 +4 位作者 刁鹏源 李德元 黄仁忠 张楠楠 谢迎春 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期172-180,216,共10页

目的采用高压冷喷涂技术制备低氧化、致密、耐摩擦磨损的CuZn35涂层,并探究加速气体温度对CuZn35涂层性能的影响。方法利用高压冷喷涂技术在铝板上沉积CuZn35涂层,探究加速气体温度对冷喷涂CuZn35涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的影响。... 目的采用高压冷喷涂技术制备低氧化、致密、耐摩擦磨损的CuZn35涂层,并探究加速气体温度对CuZn35涂层性能的影响。方法利用高压冷喷涂技术在铝板上沉积CuZn35涂层,探究加速气体温度对冷喷涂CuZn35涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的影响。在载荷为2 N时,在旋转式摩擦磨损试验仪上进行试验,对比铸态CuZn35材料的耐磨性能,评估在压力为5 MPa,加速气体温度为400、600、800℃条件下冷喷涂制备的CuZn35涂层的耐磨性能。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪(3D Profiler)对涂层的微观结构和磨损表面形貌进行分析。结果当冷喷涂加速气体温度从400℃升至800℃时,CuZn35涂层内部颗粒的变形量不断增大,颗粒之间形成了较好的结合,孔隙率从2.67%降至0.5%以下,硬度从200HV0.3升至242HV0.3,涂层磨损率从3.67 mm^(3)/(N·mm)降至1.80 mm^(3)/(N·mm)。在温度为800℃条件下制备的CuZn35涂层表现出最优的耐摩擦磨损性能,在磨损过程中涂层材料未发生明显的块状脱落现象,仅其表面有轻微磨痕,涂层的磨损率较低,与铸态CuZn35材料相近。结论高压冷喷涂技术可获得与铸态CuZn35材料耐磨性能相近的CuZn35涂层。随着冷喷涂加速气体温度的升高,CuZn35涂层的孔隙、微裂纹等缺陷显著减少,涂层颗粒间的结合性增强,涂层的硬度逐渐增大。在摩擦磨损实验中,涂层的耐磨性能随着制备过程中加速气体温度的升高显著增强。 展开更多

关键词 高压冷喷涂 气体温度 CuZn35涂层 微观组织 耐磨性能

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中间合金粉对激光选区熔化TMZF合金电化学性能的影响 被引量：5

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作者 褚清坤 邓朝阳 +3 位作者 闫星辰 马文有 胡永俊 刘敏 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期128-135,共8页

为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试... 为了探究激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)Ti-12Mo-6Zr-2Fe(TMZF)β钛合金的腐蚀电化学行为,采用纯Mo粉末和Mo-Fe中间合金合金粉两种不同的Mo元素添加形式分别组成混合粉末进行激光增材制造,研究了中间合金粉末对TMZF合金试样组织与电化学性能的影响。结合X射线衍射仪(XRD),金相显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及腐蚀电化学等材料表征手段对SLM TMZF试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明,单质混粉制备的SLM-β-1试样与中间合金混粉制备的SLM-β-2试样的组织中都含有大量的β-Ti组织,SLM-β-1试样在Bode图中显示出更高的阻抗,Nyquist图中SLM-β-1试样的容抗弧半径要大于SLM-β-2试样,动电位极化曲线中SLM-β-1试样的钝化膜击破电位要高于SLM-β-2试样。综合对比发现单质混合粉末SLM-β-1试样的耐腐蚀性能要优于中间合金混合粉末SLM-β-2试样的耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 激光选区熔化 混合粉末 Ti-12Mo-6Zr-2Fe 微观组织 耐腐蚀性能

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HVOF制备铝青铜涂层工艺优化及工艺参数对涂层性能的影响 被引量：2

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作者 史周琨 徐丽萍 +5 位作者 张吉阜 肖根升 邓春明 宋进兵 刘敏 胡永俊 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期101-108,共8页

目的利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层。方法基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响。通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析。... 目的利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层。方法基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响。通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析。利用场发射扫描电子显微镜,观察涂层截面形貌,测量涂层厚度。使用ImageJ软件测量孔隙率。采用显微硬度计和电子万能试验机,测量涂层的显微硬度和结合强度。针对正交实验结果,采用极差分析法进行分析,确定最优的工艺参数。结果由极差法分析得到最优工艺参数:煤油流量为22 L/h,氧气流量为900 L/min,送粉速率为80 g/min,喷涂距离为200 mm。采用最优工艺参数制备涂层,测得涂层厚度为405.43μm,孔隙率为0.10%,结合强度为61.63 MPa,显微硬度为330.33HV0.3。结论与粉末相比,涂层的相组成未发生改变,均为α相和β′相。通过极差分析可知,不同工艺参数对涂层孔隙率、厚度、显微硬度和结合强度的影响程度不同。在本实验选取的主要工艺参数中,送粉速率对涂层孔隙率和厚度的影响程度最大,喷涂距离对涂层显微硬度的影响程度最大,煤油流量对结合强度的影响程度最大。 展开更多

关键词 铝青铜涂层 铝合金 超音速火焰喷涂 工艺优化 极差分析法 正交实验

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超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为 被引量：2

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作者 史周琨 徐丽萍 +6 位作者 张吉阜 肖根升 邓春明 宋进兵 刘敏 胡永俊 文魁 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期226-232,278,共8页

目的改善铝合金的抗微动磨损性能。方法采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂... 目的改善铝合金的抗微动磨损性能。方法采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能。结果铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa。不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10^(-7)、0.035×10^(-7)、0.207×10^(-7) m^(3)/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5%、42.9%和58.9%。对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损。结论制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能。 展开更多

关键词 铝青铜 铝合金 超音速火焰喷涂 微动磨损 磨损机制

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激光工艺参数对H13钢粉末单道成形特性的影响 被引量：8

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作者 王岳亮 钟永华 +4 位作者 李福海 马文有 陈兴驰 卢冰文 刘敏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期871-876,共6页

为了解激光工艺参数对H13钢表面再制造成型H13粉末层几何特征的影响规律,设计研究了工艺参数(激光功率、光斑直径)对单道成形层几何特征(成形层高度、宽度、基体熔化深度与宽度)影响的实验,根据实验结果归纳了工艺参数对成形层几何特征... 为了解激光工艺参数对H13钢表面再制造成型H13粉末层几何特征的影响规律,设计研究了工艺参数(激光功率、光斑直径)对单道成形层几何特征(成形层高度、宽度、基体熔化深度与宽度)影响的实验,根据实验结果归纳了工艺参数对成形层几何特征的影响规律,并采用极差分析了各几何特征的主要影响因素,同时利用了激光再制造形成层几何特征模型对实验结果进行了分析。结果表明光斑尺寸对熔覆层宽度、基体熔化区宽度、深度影响更明显,而激光功率、光斑尺寸对熔覆层高度的影响无显著差别;此外,粉末综合利用率随辐照激光能量密度的增大先增大后维持基本不变。 展开更多

关键词 激光再制造 几何特征 粉末综合利用率 H13钢

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激光熔覆FeCrSi_(x)NiCoC涂层高温耐磨性能 被引量：4

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作者 马汝成 贵永亮 +4 位作者 龙海洋 马文有 李福海 邓朝阳 闫星辰 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期179-188,共10页

Si含量对Fe基合金高温耐磨性能影响机理研究已有很多,但尚缺乏Si含量对Fe基涂层高温耐磨性能的研究.采用激光熔覆技术制备不同Si含量(5wt.%、10wt.%、15wt.%)的FeCrSi_(x)NiCoC涂层,在温度为500℃和载荷200 N的条件下,测试FeCrSi_(x)Ni... Si含量对Fe基合金高温耐磨性能影响机理研究已有很多,但尚缺乏Si含量对Fe基涂层高温耐磨性能的研究.采用激光熔覆技术制备不同Si含量(5wt.%、10wt.%、15wt.%)的FeCrSi_(x)NiCoC涂层,在温度为500℃和载荷200 N的条件下,测试FeCrSi_(x)NiCoC涂层高温耐磨性能.结合X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析涂层显微组织、相组成和磨损机理.结果表明:随着Si含量增加,涂层中γ-Fe相(Si以固溶方式存在于γ-Fe相中)向金属硅化物Fe3Si相转变,显微组织也由树枝晶向等轴晶转变,涂层硬度由312±21.7 HV0.5增加至588±31.3HV0.5.在温度500℃和载荷200 N下的摩擦磨损试验中,Si含量为10%的涂层磨损率最低,高温耐磨性能最好,其磨损机理主要为黏着磨损和氧化磨损.通过优化Fe基合金中Si含量得到耐磨性能良好的涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的技术支持. 展开更多

关键词 激光熔覆技术 FeCrSixNiCoC涂层 微观组织 高温磨损性能

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不同厚度薄壁单晶高温合金/PtAl涂层界面演变

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作者 倪建洋 尹斌 +3 位作者 邓春明 杨焜 张留艳 邓畅光 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期187-195,231,共10页

目的研究不同厚度薄壁单晶高温合金/PtAl涂层界面演变机制。方法采用电镀Pt和高温低活度气相渗铝的方法在不同厚度(0.5、1.0、2.0 mm)的第三代镍基单晶高温合金DD9上制备PtAl涂层,进行1100℃恒温氧化试验后,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描... 目的研究不同厚度薄壁单晶高温合金/PtAl涂层界面演变机制。方法采用电镀Pt和高温低活度气相渗铝的方法在不同厚度(0.5、1.0、2.0 mm)的第三代镍基单晶高温合金DD9上制备PtAl涂层,进行1100℃恒温氧化试验后,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究不同厚度薄壁单晶高温合金DD9/PtAl涂层界面元素互扩散及界面组织演变。结果3种基体厚度的涂层试样恒温氧化100 h,其互扩散区(IDZ)快速增大;恒温氧化500 h,IDZ厚度基本稳定,均约为25μm;恒温氧化1000 h,只有0.5 mm基体厚度的涂层试样在IDZ出现TCP相“贫化带”。3种基体厚度的涂层试样在IDZ以下,均形成了二次反应区(SRZ),其中析出了针状和颗粒状TCP相。恒温氧化100 h,3种基体厚度的涂层试样的SRZ厚度相当,但是500 h和1000 h后,0.5 mm基体厚度的涂层试样的SRZ厚度显著小于其他2种基体厚度的涂层试样。结论界面附近Ta元素的富集是SRZ形成的主要原因,W、Re和Ta等难熔元素扩散的差异是引起不同基体厚度的涂层试样IDZ和SRZ形貌/厚度差异的关键因素。 展开更多

关键词 PtAl涂层 薄壁单晶高温合金 不同厚度 元素互扩散 二次反应区

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团聚粉末粒度对PS-PVD制备GYbZ热障涂层的性能影响

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作者 杨朔 毛杰 +3 位作者 邓子谦 胡方 邓春明 邓畅光 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期395-403,共9页

目的探究不同粒度的微米级团聚粉末对等离子喷涂–物理气相沉(PS-PVD)制备GYbZ热障涂层性能的影响。方法以微米团聚的(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,通过PS-PVD工艺在镍基高温合金表面用3种不同粒径团聚粉末制备G... 目的探究不同粒度的微米级团聚粉末对等离子喷涂–物理气相沉(PS-PVD)制备GYbZ热障涂层性能的影响。方法以微米团聚的(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,通过PS-PVD工艺在镍基高温合金表面用3种不同粒径团聚粉末制备GYbZ热障涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析GYbZ热障涂层的微观结构及相组成,采用电子万能试验机测试涂层的结合强度,采用自动水淬机对涂层的抗热震性能进行测试。结果随着团聚粉末粒度的减小,团聚粉末的球形度会变低,且粉末的孔隙率逐渐变大,团聚粉末粒度越小,喷涂的气化率越高,涂层中未熔粒子越少,涂层羽–柱状结构越明显。D50=13μm的团聚粉末在喷涂时,因粉末粒度过小,以及流动性较差,送粉过程中部分粉末未能顺利地通过喷嘴到达等离子焰流的中心,涂层的沉积率会略微降低。GYbZ团聚粉末衍射图呈现出Gd_(2)Zr_(2)O_(7)与Yb_(2)O_(3)这2种相的堆叠,而GYbZ涂层衍射图呈现单一的缺陷萤石结构。同时随着团聚粉末粒度的减小,制备出相应涂层的力学性能和抗热震性能有着明显的提高。结论采用D50=13μm的团聚粉末制备的涂层具有完整的羽毛–柱状结构,且拥有最高的结合强度及最好的抗热震性能。 展开更多

关键词 粉末粒径 等离子喷涂–物理气相沉积 GYbZ 热障涂层

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