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材料保护 2016年第9期49卷 15-18,6-7页

作者：李运初邓春明韩滔刘敏广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

为了进一步提高超细粉末WC喷涂层的性能,以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢表面制备WC涂层。通过聚焦离子束(Focused ion beam,FIB)对WC-10Co-4Cr粒子... 详细信息

为了进一步提高超细粉末WC喷涂层的性能,以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢表面制备WC涂层。通过聚焦离子束(Focused ion beam,FIB)对WC-10Co-4Cr粒子剖面形貌进行了原位切割并分析,利用SEM形貌、EDS谱和摩擦磨损试验对涂层的显微结构和干摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:HVOF的高焰流温度使超细WC-10Co-4Cr粉末的粘结相充分熔融,WC硬质相溶于粘结相或发生脱碳,形成Cox(WC)y脆性相和W2C相,另外因Cr较低的表面张力使涂层内界面存在富Cr带,而LT-HVOF涂层没有富Cr带;LT-HVOF涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.632 2,1.560×10-5mm3/(N·m),均低于HVOF涂层;2种WC涂层的磨损形式均以磨粒磨损为主,HVOF涂层中的富Cr带在载荷作用下形成裂纹并易于沿其扩展,造成涂层较大块剥落,降低了WC涂层的耐磨性能。

关键词：超细WC-10Co-4Cr粉末 LT—HVOF HVOF 耐磨性能富Cr带 316L不锈钢

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等离子体喷涂中颗粒加热过程数值模拟

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表面技术 2016年第9期45卷 18-24页

作者：何翔刘敏文魁杨焜闫星辰王凯中南大学材料科学与工程学院长沙410083 广东省新材料研究所广州510650 现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

目的研究颗粒在等离子体喷涂中的加热过程及影响因素。方法使用Fluent软件对处于等离子射流中颗粒的加热过程与状态进行求解计算,根据计算结果分析了喷距、颗粒直径与颗粒材料对颗粒加热状况与内部温度梯度的影响。结果对于不同的喷距,... 详细信息

目的研究颗粒在等离子体喷涂中的加热过程及影响因素。方法使用Fluent软件对处于等离子射流中颗粒的加热过程与状态进行求解计算,根据计算结果分析了喷距、颗粒直径与颗粒材料对颗粒加热状况与内部温度梯度的影响。结果对于不同的喷距,在颗粒升温过程中,颗粒表面温度高于中心温度;在颗粒降温过程中,颗粒表面温度低于中心温度,并且降温过程中的表面-中心温差远小于升温过程中的表面-中心温差。在颗粒升温过程中,其内部存在不同的加热阶段。对于不同的直径,虽然大颗粒比小颗粒能进入射流中心更深的位置,但小颗粒的加热效果更好。表面-中心温差随着颗粒直径的增大而增大,三种不同直径的颗粒的表面-中心温差变化曲线都表现出相似的趋势。对于不同材料的颗粒,热导率越低的颗粒,其表面-中心温差越高,越难以完全熔化。结论喷距、颗粒直径与颗粒材料对颗粒加热状况和内部温度梯度有很大的影响,该模拟结果能为分析颗粒与等离子体之间的传热提供参考。

关键词：等离子喷涂颗粒加热过程交互作用表面-中心温差数值模拟 Fluent

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超音速火焰喷涂铁基非晶涂层的微观组织及性能

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热加工工艺 2016年第24期45卷 1-6页

作者：蔡宏杰刘敏张吉阜曾德长宋进兵华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

为增强海洋工程装备中关键部件的耐磨与抗腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在不锈钢基体表面喷涂Fe基非晶涂层。利用SEM、XRD和DSC等,对该涂层的微观组织、相结构及性能进行了分析。研究了喷涂中煤油流量、氧气流量、喷距对非晶... 详细信息

为增强海洋工程装备中关键部件的耐磨与抗腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在不锈钢基体表面喷涂Fe基非晶涂层。利用SEM、XRD和DSC等,对该涂层的微观组织、相结构及性能进行了分析。研究了喷涂中煤油流量、氧气流量、喷距对非晶涂层微观组织和性能的影响。结果表明,超音速火焰喷涂制备的铁基非晶涂层组织结构均匀致密,呈完全非晶态结构。喷涂工艺参数对涂层的显微硬度具有重要影响,在优化工艺参数下获得的显微硬度为912.1 HV0.3。不锈钢喷涂非晶涂层后耐磨性提高。

关键词：超音速火焰喷涂非晶铁基合金显微硬度正交实验

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PS-PVD射流中粒子状态对沉积涂层的影响

PS-PVD射流中粒子状态对沉积涂层的影响

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：邓子谦刘敏毛杰马景涛广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

在实际生产过程中,PS-PVD并不能使粉末完全气化的,不同状态的粒子沉积在基体上,对涂层的结构和性能均造成了影响。为了获得制备性能优异的涂层,就需要更好地理解这些粒子形成的原因,在射流中的分布,在涂层形成中扮演的角色,对涂层性能... 详细信息

在实际生产过程中,PS-PVD并不能使粉末完全气化的,不同状态的粒子沉积在基体上,对涂层的结构和性能均造成了影响。为了获得制备性能优异的涂层,就需要更好地理解这些粒子形成的原因,在射流中的分布,在涂层形成中扮演的角色,对涂层性能的影响。本文中,结合PS-PVD沉积涂层的径向分布,涂层的阶段生长和调节送粉量控制涂层中各种粒子相关研究,对不同状态的粉末粒子在射流中的分布、对涂层结构和性能的影响进行了探讨。

关键词： PS-PVD 径向分布涂层生长颗粒控制

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大气等离子工艺参数对Al2O3-3%TiO2涂层孔隙率的影响

大气等离子工艺参数对Al2O3-3%TiO2涂层孔隙率的影响

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：庞晓军邓畅光徐丽萍邓春明张小锋中南大学材料科学与工程学院长沙 410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州 510651

为了研究工艺参数中电流,喷距,送粉量对Al2O3-3％TiO2涂层孔隙率的影响,相关结果可为进一步工艺优化,制备高质量Al2O3-3％TiO2涂层提供重要理论依据.采用大气等离子喷涂技术,利用正交实验改变电流,喷距,送粉量三种工艺参数,在铝合金基... 详细信息

为了研究工艺参数中电流,喷距,送粉量对Al2O3-3％TiO2涂层孔隙率的影响,相关结果可为进一步工艺优化,制备高质量Al2O3-3％TiO2涂层提供重要理论依据.采用大气等离子喷涂技术,利用正交实验改变电流,喷距,送粉量三种工艺参数,在铝合金基体上制备Al2O3-3％TiO2涂层,借助SEM分析涂层截面形貌,金相显微镜检测涂层孔隙率,3D轮廓仪测量涂层厚度,显微硬度仪测试涂层硬度.结果表明：送粉量对涂层孔隙率的影响最大,其次是电流,最小的是喷距.涂层为明显的层状结构,孔隙少的涂层结构致密,硬度高,孔隙多且密集分布的涂层结构疏松,硬度低.涂层孔隙率随送粉量的增加呈逐渐增大的趋势,由11.8％提高到14.8％;随电流的增大孔隙率逐渐降低,由14.7％降低至12％;而随喷距的增加呈先减小后增大的趋势,由13.6％降低到12.8％后又提高至13.2％.高电流,低送粉量及适中的喷距有利于降低涂层的孔隙率,提高涂层性能,实验得出的最优工艺为送粉量1 rpm,电流680 A,喷距120 mm.

关键词：大气等离子喷涂 Al2O3-3 TiO2涂层工艺参数组织结构孔隙率

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热处理对3D打印随形冷却模具的组织结构和力学性能的影响

热处理对3D打印随形冷却模具的组织结构和力学性能的影响

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：谭超林佟鑫周克崧马文有刘敏华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651

增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结... 详细信息

增材制造技术是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的一种新兴技术.选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为一种典型的金属增材制造技术,广泛应用于医学领域个性化定制、随形冷却模具、多孔或网状等复杂几何形状结构件制备等领域.其中,SLM成型随形冷却模具,其水道不再是传统的直线型,而是根据模具的外形和注塑件的形状而变化,能够有效提高注塑制品冷却效率和冷却均匀性,改善生产效率、成品率和经济效益.本文采用选区激光熔化(SLM)技术制备了高强度18Ni-300马氏体时效钢随形冷却模具,并对其原始成型件和不同热处理工艺后的组织结构和力学性能进行了详细地表征和分析.结果表明：SLM成型18Ni-300随形冷却模具表面粗糙度Sa(测试面积2mm×2mm)为4.16～4.79μm,致密度为99％,组织由粗大的板状马氏体α和少量奥氏体γ组成,SEM形貌显示为0.2-0.6μm亚微米级的胞状组织.经过490oC×6h时效处理后,粗大的板条马氏体组织细化和均匀化,晶粒大小约为0.6-0.8μm,部分马氏体向奥氏体转变,生成了稳定的逆转变奥氏体γ 逆,奥氏体含量增加,同时析出金属间化合物(Ni3Mo,Ni3Ti和Fe2Mo等).经840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理,组织为细小的针状马氏体和少量γ 逆,致密均匀,晶粒细化,约为0.2-0.4μm,晶界处第二相粒子弥散分布明显.洛氏硬度和拉伸试验结果显示,SLM原始试样硬度为35～36 HRC,抗拉强度Rm为1165MPa,伸长率ε达12.4％,断裂形式为穿晶韧性断裂,力学性能完全达到标准锻造水平.经时效处理后,硬度提高到53～55HRC,Rm增加到2014MPa,但ε仅为3.3％,断裂形式为具有一定河流花样的解理断裂和沿晶断裂;可见,时效处理使硬度提高了53％,抗拉强度提高了73％,但韧性却大大降低.然而,经先固溶后时效处理后,硬度为52-54 HRC,抗拉强度Rm为1943MPa,伸长率ε达到了5.5％,断口形貌表现出明显的韧窝和第二相粒子,断裂形式为韧性断裂,各项力学性能基本达到热处理的锻件水平.因此,840oC×1h固溶+490oC×6h时效处理是比较理想的热处理工艺,能够有效提高材料的强度和硬度,同时保留材料的韧性和塑性,使材料具有更佳的综合性能.

关键词：增材制造选区激光熔化随形冷却模具 18Ni-300 时效硬化

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Ti-TiN-Zr-ZrN抗冲蚀多层膜的制备、结构及性能

Ti-TiN-Zr-ZrN抗冲蚀多层膜的制备、结构及性能

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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议

作者：林松盛周克崧代明江石倩侯惠君韦春贝华南理工大学材料科学与工程学院广东广州 510641 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

利用气相沉积技术在材料表面制备硬质防护涂层,可有效提高工程部件(特别是精密部件)的抗固体粒子冲蚀能力.本文采用真空阴极电弧离子镀技术制备了Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替抗冲蚀多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),薄膜结... 详细信息

利用气相沉积技术在材料表面制备硬质防护涂层,可有效提高工程部件(特别是精密部件)的抗固体粒子冲蚀能力.本文采用真空阴极电弧离子镀技术制备了Ti-TiN-Zr-ZrN软硬交替抗冲蚀多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),薄膜结合强度划痕试验仪,维氏显微硬度计,残余应力测试仪和冲刷试验机等手段研究了多层膜微观结构、残余应力和主要性能评价.结果表明：Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜具有良好的综合性能,在厚度达27μm条件下,硬度为35.42GPa,结合力为80N;TC11钛合金表面经镀Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜后体积磨损率由7.06×10-13m3/n m降低到3.03×10-14m3/n m,并有良好的抗砂粒冲蚀保护作用;在同等膜层厚度下,增加调制周期,则残余应力降低,表面光洁度、硬度、结合力及抗砂粒冲刷性能均有明显提升;TC11材料经镀Ti-TiN-Zr-ZrN后疲劳极限由440MPa提高至470MPa,500℃热冲击50次循环后膜层完好.

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜砂粒冲蚀电弧离子镀

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调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜残余应力及性能的影响

调质结构对Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜残余应力及性能的影响

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中国真空学会2016学术年会

作者：林松盛周克崧冯诚诚代明江石倩胡芳侯惠君韦春贝华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510641 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致... 详细信息

为提高金属材料的抗砂粒冲蚀能力,采用物理气相沉积技术在材料表面制备硬质防护薄膜是解决该难题的有效途径之一.然而在材料表面制备薄膜不可避免地存在残余应力,特别是硬质薄膜通常存在GPa级的残余应力.当薄膜中残余应力较大时,会导致薄膜开裂或剥落,甚至有可能损坏基体.为了降低薄膜残余应力,科技工作者进行了各种尝试,目前主要采用沉积过渡层、多层结构和退火热处理等途径来降低薄膜残余应力.本文采用真空阴极电弧技术,在TC11钛合金和单晶Si片表面依次沉积软硬交替Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜,Me层与MeN层的比例为1：6.通过工艺控制沉积不同调制周期、不同RTi/TiN：RZr/ZrN调制比和不同厚度(周期数)的多层膜.采用Nova NanoSEM 430型扫描电子显微镜观察薄膜截面形貌及厚度;Philips Xpert MPD 型X射线衍射仪分析膜层中的相结构;HH-3000薄膜结合强度划痕试验仪检测多层膜与基体的结合力;用MH-5D型硬度计测量膜层维氏显微硬度;采用FST-150残余应力测试仪通过基片曲率半径法测量多层膜的应力.结果表明：在同等膜层厚度下,增加调制周期,则残余应力降低,结合力和硬度均增大;在同等膜厚及调制周期下,提高RTi/TiN：RZr/ZrN调制比,则残余应力及硬度下降,结合力增大;增大多层膜厚度,则残余应力略有上升,结合力和硬度均提高,当膜厚达7.54μm后,硬度稳定在30Gpa左右.

关键词： Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜调制结构残余应力电弧离子镀

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燃气热冲击下7YSZ热障涂层的阻抗谱特征

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材料研究与应用 2016年第3期10卷 191-196页

作者：张永陈文龙刘敏张吉阜许晓嫦中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东工业大学材料与能源学院广东广州510006

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈... 详细信息

在1250℃的燃气热冲击条件下,测试了等离子喷涂7YSZ热障涂层的抗热震性能,并采用交流阻抗技术测量了7YSZ热障涂层的阻抗谱特征.结果表明:随着热冲击循环次数增加,7YSZ热障涂层内热生长氧化物不断生长变厚,阻抗谱中频阶段的响应表现的愈加显著;同时YSZ晶界电阻值增加,电容值下降,表明YSZ内微裂纹发生了生长和扩展.

关键词：燃气热冲击热障涂层阻抗谱

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超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

超音速等离子喷涂致密La0.6Sr0.4CO0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备研究

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特种粉末冶金及复合材料制备/加工第一届学术会议

作者：牛少鹏邓畅光徐丽萍毛杰曾威华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结... 详细信息

本文对超音速等离子喷涂钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ致密透氧膜的制备工艺进行了研究,着重探讨了喷距、丙烷流量和走枪速度对膜层结构和致密度影响.研究结果表明喷距210mm、丙烷流量2.5L/min以上、走枪速度500mm/s以上可获得结构致密、内应力水平低且无纵向裂纹的膜层.采用优化后工艺,制备了由多孔316L支撑的片式膜.气密性测试结果表明,所制备片式膜两侧压差达到1.2bar时,仍能保证不被氮气通过,显示出较高的致密程度.在以上基础上,提出并成功制备了一种大尺寸、高透氧面积和机械强度的管式膜,对解决当前透氧膜应用所面临的强度低、不易高温密封等问题有积极意义。

关键词：致密透氧膜制备工艺膜层结构致密度

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