激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能研究进展

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作者 陈小明 张哲 +3 位作者 魏鑫 王拓 吴一栋 惠希东 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期477-481,共5页

作为20世纪新型表面处理技术,激光熔覆所制备的高熵合金涂层性能优异,在各大领域得到了广泛应用。研究发现,零部件的腐蚀主要发生在材料表面,导致材料的损耗和失效,降低了材料本身的安全性和可靠性。本文综述了国内外激光熔覆高熵合金... 作为20世纪新型表面处理技术,激光熔覆所制备的高熵合金涂层性能优异,在各大领域得到了广泛应用。研究发现,零部件的腐蚀主要发生在材料表面,导致材料的损耗和失效,降低了材料本身的安全性和可靠性。本文综述了国内外激光熔覆高熵合金涂层在合金元素和工艺因素上对涂层耐腐蚀性能的影响,总结了存在的问题,提出了今后的发展方向。 展开更多

关键词 激光熔覆 合金元素 工艺因素 耐腐蚀 辅助处理

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激光熔覆Ni基合金复合涂层组织性能的研究进展

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作者 杨杰 张哲 +5 位作者 魏鑫 吴涛 耿在明 吴一栋 张磊 陈小明 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期507-511,共5页

激光熔覆Ni基合金复合涂层的研究近年来取得显著进展,主要集中在涂层的组织性能及其应用领域。Ni基合金因优异的耐腐蚀性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。在激光熔覆过程中,能够通过调节激光功率、扫描速度、送粉... 激光熔覆Ni基合金复合涂层的研究近年来取得显著进展,主要集中在涂层的组织性能及其应用领域。Ni基合金因优异的耐腐蚀性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。在激光熔覆过程中,能够通过调节激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率等工艺参数,精确控制涂层的微观组织和宏观性能。其次,合金元素和陶瓷颗粒也直接影响涂层的表面质量。本文综述了微量元素、陶瓷颗粒和激光熔覆的工艺因素对Ni基涂层的影响,还总结了辅助工艺对涂层的作用,并提出今后的发展方向。 展开更多

关键词 激光熔覆 NI基复合涂层 陶瓷颗粒 微量元素 工艺参数

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激光熔覆抗磨抗蚀涂层研究现状与发展趋势 被引量：2

3

作者 耿在明 魏鑫 +5 位作者 张磊 吴涛 袁轩 伏利 刘辉 陈小明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期410-414,共5页

激光熔覆技术在改善材料表面抗磨抗蚀性能以及拓宽基体材料应用领域方面发挥着至关重要的作用,在航空航天、船舶和水利等行业展现出巨大的应用潜力。涂层材料的选择对激光熔覆涂层性能有着重要影响。本文重点阐述了激光熔覆抗磨抗蚀涂... 激光熔覆技术在改善材料表面抗磨抗蚀性能以及拓宽基体材料应用领域方面发挥着至关重要的作用,在航空航天、船舶和水利等行业展现出巨大的应用潜力。涂层材料的选择对激光熔覆涂层性能有着重要影响。本文重点阐述了激光熔覆抗磨抗蚀涂层中常用的材料体系,并探讨了如何提升涂层的抗磨抗蚀性能。最后,总结了激光熔覆抗磨抗蚀涂层材料当前面临的主要挑战,并展望了其未来的发展趋势。 展开更多

关键词 激光熔覆 抗磨 抗蚀 涂层 研究现状

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碳化物增强激光熔覆非晶涂层的研究进展

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作者 耿在明 张哲 +5 位作者 魏鑫 吴涛 杨杰 张磊 伏利 陈小明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期363-366,共4页

涂层中加入碳化物可以带来诸多好处,特别是在提高涂层的硬度、耐磨性、抗腐蚀性以及高温环境下的稳定性方面。当今工业界对提高材料表面性能和延长材料使用寿命有着特定的需求,尤其是高温、高压、腐蚀和磨损等恶劣工况下的使用,激光熔... 涂层中加入碳化物可以带来诸多好处,特别是在提高涂层的硬度、耐磨性、抗腐蚀性以及高温环境下的稳定性方面。当今工业界对提高材料表面性能和延长材料使用寿命有着特定的需求,尤其是高温、高压、腐蚀和磨损等恶劣工况下的使用,激光熔覆制备添加碳化物的非晶合金涂层应运而生。本文综述了国内外碳化物增强激光熔覆非晶涂层的研究现状,介绍了其技术特点及含碳化物熔覆层性能研究进展,最后对激光熔覆非晶合金涂层存在的问题进行总结,提出今后的发展方向。 展开更多

关键词 激光熔覆 非晶合金 摩擦磨损 耐腐蚀 碳化物

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水轮机过流部件抗磨蚀涂层技术研究进展 被引量：35

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作者 张磊 陈小明 +5 位作者 吴燕明 周夏凉 赵坚 伏利 毛鹏展 刘伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期75-83,共9页

水轮机过流部件在运行过程中,因长期受到气蚀、高速水流中泥沙等硬质颗粒的磨损等作用而产生磨蚀破坏,导致过流部件材料失效,严重影响了水轮机的运行效率、安全性和服役寿命。在过流部件表面进行涂层防护是提高水轮机抗磨蚀能力的有效... 水轮机过流部件在运行过程中,因长期受到气蚀、高速水流中泥沙等硬质颗粒的磨损等作用而产生磨蚀破坏,导致过流部件材料失效,严重影响了水轮机的运行效率、安全性和服役寿命。在过流部件表面进行涂层防护是提高水轮机抗磨蚀能力的有效方法之一。简要阐述了水轮机过流部件气蚀和泥沙磨损的机理及其影响因素,为涂层选材及制备工艺研究提供理论依据,同时综述了近年来水轮机耐磨蚀涂层技术的研究进展,评述了不同类型涂层的特点、存在的问题及改进方法,并展望了其未来的发展趋势。 展开更多

关键词 水轮机过流部件 气蚀 泥沙磨损 涂层技术 涂层材料

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钛合金空蚀损伤及防护的研究进展 被引量：3

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作者 雷晨庆 袁烁 +3 位作者 林乃明 吴玉程 伏利 马冠水 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期128-142,共15页

钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等优势,被广泛应用于诸多工程领域。由于钛合金存在表面硬度低、耐磨性差等缺点,导致其在过流部件中容易发生空蚀损伤,会降低钛合金构件的使用寿命,因此针对钛合金空蚀损伤行为及其防护措施的研究... 钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等优势,被广泛应用于诸多工程领域。由于钛合金存在表面硬度低、耐磨性差等缺点,导致其在过流部件中容易发生空蚀损伤,会降低钛合金构件的使用寿命,因此针对钛合金空蚀损伤行为及其防护措施的研究显得极为重要。概述了空蚀现象的作用机理和理论模型,详细介绍了材料自身的力学性能、表面状态、介质类型和溶液温度等对钛合金空蚀行为的影响,着重讨论了针对钛合金空蚀损伤的多种应对措施,如热处理、激光纹理加工、激光气体氮化、化学热处理、离子注入、添加缓蚀剂等技术,总结了相应方法提高钛合金抗空蚀性能的具体原因。其中,热处理技术通过改变钛合金自身的显微组织来提高其抗空蚀性能;激光气体氮化工艺可在钛合金表面形成硬质TiN相,以抵御空泡溃灭时的冲击;化学热处理技术在钛合金表面生成了致密的陶瓷层+固溶扩散层,缓解了空泡的溃灭能,延长了空蚀的孕育期;离子注入技术依靠注入离子在钛合金材料表面产生固溶强化、位错增值强化等效果,降低其空蚀损伤。最后对钛合金空蚀及防护研究的发展方向提出了展望。 展开更多

关键词 钛合金 空蚀 冲击波 微射流 影响因素 损伤防护

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水轮机叶片激光熔覆抗汽蚀涂层性能研究 被引量：3

7

作者 杨聃 李德红 +5 位作者 陈志雄 赵坚 陈小明 伏利 刘伟 毛鹏展 《中国农村水利水电》 北大核心 2022年第4期229-232,共4页

为了解决水轮机叶片的汽蚀问题,对激光熔覆抗汽蚀涂层技术进行了研究。采用激光熔覆技术在水轮机叶片常用材料0Cr13Ni4Mo不锈钢表面制备Co基抗汽蚀熔覆层,并对熔覆层的微观形貌、组织结构、硬度、抗汽蚀性能等性能进行了系统研究。结果... 为了解决水轮机叶片的汽蚀问题,对激光熔覆抗汽蚀涂层技术进行了研究。采用激光熔覆技术在水轮机叶片常用材料0Cr13Ni4Mo不锈钢表面制备Co基抗汽蚀熔覆层,并对熔覆层的微观形貌、组织结构、硬度、抗汽蚀性能等性能进行了系统研究。结果表明:激光熔覆过程会使叶片产生微量的热应力变形,但不会影响叶片的实际使用需求,并且可以通过调节工艺参数将熔覆过程产生的热应力变形控制在更加合理的范围。所制备的Co基抗汽蚀熔覆层与基材呈良好的冶金结合,其显微硬度是基材的1.5倍,相同试验工况下,汽蚀失重量仅为基材的1/3。该技术的应用可以大幅提高清水环境下水轮机叶片抗汽蚀能力,保障机组的安全运行。 展开更多

关键词 水轮机 汽蚀 激光熔覆 CO基合金

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HVAF与HVAF-激光重熔NiCr-Cr3C2硬质合金涂层的组织及磨损机制对比研究

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作者 张磊 谌宽 +3 位作者 张凯 苏建灏 伏利 陈小明 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期83-90,共8页

分别采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)与激光重熔工艺制备了NiCr-Cr3C2硬质合金涂层。采用XRD、SEM、EDS、维氏硬度计等手段表征了涂层的物相成分、组织结构和显微硬度,分别在干滑动摩擦磨损和料浆冲蚀磨损条件下对比分析了两类涂层的抗磨... 分别采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)与激光重熔工艺制备了NiCr-Cr3C2硬质合金涂层。采用XRD、SEM、EDS、维氏硬度计等手段表征了涂层的物相成分、组织结构和显微硬度,分别在干滑动摩擦磨损和料浆冲蚀磨损条件下对比分析了两类涂层的抗磨性及磨损机制。研究发现,激光重熔涂层主要物相为γ-(Fe,Ni)、Cr2Ni3和M7C3(M=Cr,Fe),涂层与基材呈良好的冶金结合。激光重熔涂层的硬度随激光功率降低而升高,激光功率为1.5kW时平均显微硬度达1092HV0.2。干滑动摩擦磨损条件下,HVAF涂层磨损机制为磨粒磨损和碳化物颗粒疲劳剥落,激光重熔涂层主要为切削剪断;料浆冲蚀磨损条件下,HVAF涂层磨损机制为疲劳剥落,激光重熔涂层为微切削作用和局部疲劳断裂,其抗料浆冲蚀性能最高是HVAF涂层的3倍以上。激光重熔工艺能有效改善HVAF制备NiCr-Cr3C2硬质合金涂层的冶金结合和抗料浆冲蚀性能,但高开裂敏感性问题有待进一步深入研究。 展开更多

关键词 大气超音速火焰喷涂 激光重熔 NiCr-Cr3C2 硬质合金涂层 组织 干滑动摩擦磨损 料浆冲蚀磨损

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激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响 被引量：7

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作者 林乃明 佘达 +4 位作者 刘茹溢 袁烁 王玮华 马冠水 伏利 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期849-855,共7页

采用激光加工技术在316L不锈钢表面形成矩阵分布的凹坑织构,以凹坑织构的形状、面积和间距等几何参数为因素建立正交实验表,研究激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响。利用极差和方差分析方法分析表面织构化316L不锈钢的磨损失... 采用激光加工技术在316L不锈钢表面形成矩阵分布的凹坑织构,以凹坑织构的形状、面积和间距等几何参数为因素建立正交实验表,研究激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响。利用极差和方差分析方法分析表面织构化316L不锈钢的磨损失重规律,利用扫描电子显微镜观察表面织构化316L不锈钢的表面和磨痕形貌。结果表明:表面织构化316L不锈钢试样的摩擦系数高于表面抛光316L不锈钢,这是激光表面织构化增大了表面粗糙度所致;但表面织构化试样的磨损失重明显低于表面抛光试样,这可归因于表面织构能起到捕捉磨屑、减小摩擦接触面积的作用,显著提高了316L不锈钢的耐磨性。 展开更多

关键词 表面织构 316L不锈钢 正交实验 摩擦学行为

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激光熔覆铁基非晶合金复合涂层韧性和塑性研究进展

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作者 张凯 毛鹏展 +4 位作者 霍嘉翔 刘伟 张磊 伏利 陈小明 《中国材料进展》 2025年第10期954-959,共6页

铁基非晶合金因为优异的力学、化学和物理性能,以及较低的成本,在工业上非常有应用前景。但铁基非晶合金韧性和塑性欠缺,一直制约着其在涂层应用领域的发展。为解决这个问题,研究学者们在激光熔覆制备工艺和材料成分方面进行了大量了研... 铁基非晶合金因为优异的力学、化学和物理性能,以及较低的成本,在工业上非常有应用前景。但铁基非晶合金韧性和塑性欠缺,一直制约着其在涂层应用领域的发展。为解决这个问题,研究学者们在激光熔覆制备工艺和材料成分方面进行了大量了研究,以探究非晶相和晶体相双相共存增塑增韧的作用机理,取得了丰硕的成果。非晶相和晶体相双相共存能有效提高铁基非晶合金复合涂层的韧性和塑性,晶体相的晶粒尺寸、结构和分布情况都对铁基非晶合金复合涂层的韧性或塑性有较大的影响。对近年来激光熔覆铁基非晶合金复合涂层增塑增韧在激光工艺参数、材料成分和辅助方法方面的研究进展进行了归纳和总结,分析了目前存在的主要问题,并展望了未来的发展方向。 展开更多

关键词 铁基非晶 激光熔覆 合金 复合涂层 韧性 塑性

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TiC含量对激光熔覆AlCoCrFeNi基高熵合金复合涂层抗磨损和耐腐蚀性能的影响 被引量：4

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作者 张磊 魏鑫 +3 位作者 霍嘉翔 凡祖顺 胡可珍 陈小明 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期76-83,共8页

通过激光熔覆在2205双相不锈钢表面制备了TiC增强AlCoCrFeNi基高熵合金复合涂层。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜表征了AlCoCrFeNi+TiC熔覆层的物相组成和微观形貌,采用维氏硬度计测定了熔覆层的显微硬度,利用线性往复式摩擦磨... 通过激光熔覆在2205双相不锈钢表面制备了TiC增强AlCoCrFeNi基高熵合金复合涂层。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜表征了AlCoCrFeNi+TiC熔覆层的物相组成和微观形貌,采用维氏硬度计测定了熔覆层的显微硬度,利用线性往复式摩擦磨损试验机测试了熔覆层的抗磨损性能,通过电化学工作站测试了熔覆层的耐腐蚀性能。结果表明:TiC增强AlCoCrFeNi基熔覆层主要由BCC相和TiC相组成。随着TiC添加量的增加,TiC相的相对含量逐渐提高而BCC相含量逐渐下降。熔覆层的显微组织由等轴晶基体和第二相组成,基体晶粒尺寸随着TiC含量的增加而逐渐减小。随着TiC含量的增加,由于弥散强化效应熔覆层的显微硬度逐渐提高,而抗磨损性能先提高后降低。过量TiC导致第二相团聚和组织缺陷的产生,从而导致熔覆层的致密性降低,抗磨损性能下降。熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损。熔覆层的耐腐蚀性能随着TiC含量的增加先提高后逐渐降低,这是由于少量TiC溶解产生的Ti能够提高熔覆层的钝化膜形成能力,而过量的TiC会增强电偶腐蚀效应。 展开更多

关键词 TIC 高熵合金 复合涂层 激光熔覆 抗磨损性能 耐腐蚀性能

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工艺参数对氧-丙烷超音速火焰喷涂纳米WC-CoCr涂层组织及性能的影响 被引量：9

12

作者 张磊 霍嘉翔 +4 位作者 赵坚 伏利 ROSHAN Pandey 刘德有 陈小明 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期15-22,共8页

采用氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备了纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了工艺参数对涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别表征了涂层的物相成分和微观组织,采用维氏硬度计和金... 采用氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备了纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了工艺参数对涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别表征了涂层的物相成分和微观组织,采用维氏硬度计和金相分析仪分别测定了涂层显微硬度和孔隙率。在料浆冲蚀条件下测试了涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能,并分析了纳米WC-10Co4Cr涂层的冲蚀磨损机制。结果表明:不同工艺条件下制备的纳米WC-10Co4Cr涂层的主要物相为WC、W_(2)C和非晶态CoCr,物相含量受丙烷流量的影响较大。涂层主要由多尺度的微米-纳米WC硬质颗粒和CoCr合金粘结相组成,同时含有一定的微观孔洞、缝隙等缺陷。涂层孔隙率随丙烷流量和喷涂角度的增大而降低,而随送粉速率和喷涂距离的增大先降低后提高;涂层的显微硬度随丙烷流量、送粉速率和喷涂距离的增大先提高后降低,而随喷涂角度的增大而提高。最佳喷涂工艺条件为:丙烷流量68 L/min,送粉速率45~55 g/min,喷涂距离250 mm,喷涂角度90°。纳米WC-10Co4Cr涂层抗泥沙冲蚀性能最大可达不锈钢基材的14.26倍,冲蚀磨损机制主要为交变应力下的疲劳剥落。 展开更多

关键词 纳米涂层 WC-10Co4Cr 氧-丙烷超音速火焰喷涂 孔隙率 显微硬度 泥沙冲蚀

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喷涂角度对内孔HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响 被引量：8

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作者 张磊 曹文菁 +3 位作者 霍嘉翔 张凯 PANDEY Roshan 陈小明 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期52-58,共7页

采用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了45°和90°两种内孔喷枪的喷涂角度对涂层组织和性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同喷涂... 采用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了45°和90°两种内孔喷枪的喷涂角度对涂层组织和性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同喷涂角度下涂层的物相组成和微观组织,通过金相显微镜和维氏硬度计测定了涂层的孔隙率和显微硬度,利用粗糙度仪和光学轮廓仪表征了涂层表面的粗糙度及三维形貌,并利用冲蚀磨损试验机对比研究了基材与涂层的抗泥沙冲蚀性能。结果表明:45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要成分均为WC、W_(2)C和非晶态CoCr合金相,小角度喷涂易导致条状孔隙缺陷的产生。两组涂层的孔隙率均随喷涂角度的减小而增大;显微硬度随着喷涂角度的降低而下降,两组涂层均在垂直喷涂时达到最高硬度值,分别为1313 HV_(0.2)和1383 HV_(0.2);表面粗糙度随着喷涂角度的减小而升高;抗泥沙冲蚀性能随喷涂角度的增大而提高,两组涂层均在垂直喷涂时获得最高的抗冲蚀性能,分别是基材的7.12倍和5.39倍。内孔HVOF在40°以上的喷涂角度下所制备涂层可保持较好的组织性能,适合工件狭小内空间的喷涂强化。 展开更多

关键词 纳米WC-10Co4Cr涂层 超音速火焰喷涂(HVOF) 内孔喷枪 喷涂角度 微观组织 显微硬度 泥沙冲蚀

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喷涂距离对内孔HVOF喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响 被引量：4

14

作者 张磊 张凯 +2 位作者 霍嘉翔 ROSHAN Pandey 陈小明 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期36-43,共8页

利用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,分别通过45°和90°两种内孔喷枪研究了喷涂距离对涂层宏/微观组织及抗泥沙冲蚀性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的物... 利用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,分别通过45°和90°两种内孔喷枪研究了喷涂距离对涂层宏/微观组织及抗泥沙冲蚀性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的物相成分,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌,并结合金相显微镜分析了孔隙率;通过维氏硬度计测试了涂层的显微硬度,利用粗糙度仪和光学轮廓仪表征了涂层表面的粗糙度及三维形貌;采用泥沙冲蚀磨损试验机对比研究了涂层与不锈钢基材的抗泥沙冲蚀性能,并结合SEM分析了冲蚀磨损机理。研究发现,45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要物相成分均为WC、W_(2)C和非晶态CoCr合金相,未受到喷涂距离的影响。短喷涂距离会导致涂层孔隙缺陷的产生,孔隙率随着喷涂距离的增大先下降后上升。喷涂距离对90°喷枪所制备涂层显微硬度的影响较小,而45°喷枪在喷涂距离增大到150 mm以后涂层硬度有下降趋势,两者最高硬度分别为1343.1 HV0.2和1275.4 HV0.2;对于两种喷枪,短喷涂距离会导致涂层表面产生凸起团聚颗粒,粗糙度随着喷涂距离的增大而降低。涂层抗泥沙冲蚀性能随喷涂距离的增大先升高而后逐渐下降,45°和90°内孔喷枪喷距分别为200 mm和250 mm时所制备涂层的抗泥沙冲蚀性能达到最高,分别是基材的7.03倍和8.05倍。WC-10Co4Cr涂层的泥沙冲蚀磨损机制主要是交变应力下的疲劳剥落,基材则为均匀的泥沙微切削。 展开更多

关键词 内孔HVOF 喷涂距离 喷涂角度 纳米WC-10Co4Cr涂层 抗泥沙冲蚀性能 冲蚀机理

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