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正交实验设计法优化大气等离子喷涂氧化铝涂层工艺参数
2025年
目的研究大气等离子喷涂工艺参数对氧化铝涂层性能的影响,并探讨其影响机制,以获得一组优化的喷涂工艺参数。方法使用大气等离子喷涂技术在GCr15轴承钢表面制备镍-铝黏接层和氧化铝工作层,采用正交实验设计方法,改变喷涂工艺参数中的电流、氩气流量、喷涂距离和预热道次,使用热电偶测量喷涂过程中涂层和基体的温度,并对所制备涂层的物相组成、微观结构、硬度、结合强度进行表征。结果涂层的温度主要受到电流和氩气流量的影响。在喷涂后期,涂层的温度趋于稳定,预热道次对涂层的平衡温度无显著影响。涂层主要由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)组成,涂层中的γ-Al_(2)O_(3)含量与电流、氩气流量呈正相关。较高的电流、较低的氩气流量及较近的喷涂距离可以提高涂层的沉积效率,但过高的电流和氩气流量会增大涂层的孔隙率。涂层的硬度与γ-Al_(2)O_(3)含量、涂层温度呈正相关。结论综合考虑了涂层的孔隙率、平均硬度和结合强度,确定了一组最佳工艺参数,电流为650 A,氩气流量为30 L/min,喷涂距离为120 mm,预热2道次。
宋厚生孔令杰张伟平张峰王泽鑫陈靓瑜章君Dobuvyy Oleksand芦笙
关键词:正交实验设计
一种降低大气等离子喷涂过程中热障涂层粘结层氧化程度的方法
本发明提供了一种降低大气等离子喷涂过程中热障涂层粘结层氧化程度的方法;包括:步骤1,将经喷砂处理的试样(4)对准等离子喷头(1);步骤2,打开磁场发生装置产生磁场;步骤3,在试样(4)的表面区域形成惰性气体保护气膜(3)...
沈一洲沈智聪何兆儒熊卫彪
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
2025年
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)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。
王玉江潘王帅王旭东杨焜
关键词:孔隙率大气等离子喷涂
大气等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo高温耐磨涂层组织和性能
2025年
为了探究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo高温耐磨涂层性能的影响规律,基于正交实验,采用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spray,APS)工艺制备NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层,应用极差分析法研究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层显微组织、硬度和结合强度性能影响的主次关系,完成喷涂工艺参数优化。优化后的工艺参数为氩气流量为50 L/min,氢气流量为12 L/min,电流为500 A,喷涂距离为100 mm。结果表明:采用优化后的工艺参数喷涂的NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层显微组织均匀致密,涂层孔隙率小于1%,结合强度平均值为70.7 MPa,硬度平均值为543.7HV,900℃温度下50~100 h平均氧化速率为0.07302 g/(m^(2)·h),达到完全抗氧化级别,在800℃表现出良好的摩擦磨损性能,平均摩擦因数为0.248,磨损率为2.12×10^(-6) mm^(3)/(N·m)。
张昂郭孟秋王长亮张梅岳震王天颖聂梓杏高燊
关键词:大气等离子喷涂高温耐磨正交实验
高温合金薄壁构件Ar/He大气等离子喷涂单次预热的温度场和应力场数值研究
2025年
随着尖端装备轻量化设计趋势的推进,薄壁结构因其高比强度和比刚度,广泛应用于多个领域。然而,薄壁结构具有复杂结构,在大气等离子喷涂过程中容易发生变形,影响装配精度和使用性能。为提高等离子喷涂后薄壁构件的尺寸稳定性和生产效率,本文采用有限元方法构建了大气等离子喷涂单次预热过程的数字孪生模型,讨论了温度场和应力场分布规律,并预测了变形情况。首先,通过实验验证了薄壁构件温度场模型,误差小于5%。随后,针对最长1 450 mm,厚度3 mm的薄壁构件建立了大气等离子喷涂单次预热过程的数字孪生模型,结果表明:薄壁构件的最高温度为89.7℃,在热源移动的前端和两侧存在约50℃的温差,该区域同时也是热应力集中区域。尽管温度分布规律在不同模型中基本一致,但由于喷涂范围和构件结构的差异,最高温度有所不同。中间窗口区域是最大应力集中区域,最高效应力达到89.1 MPa。数值预测显示,预热过程中的变形呈中间凸起两端下沉的趋势,最大变形量为0.83 mm。随着等离子喷枪的最大热流密度由5×10^(5) W/m^(2)增加到7.5×10^(5) W/m^(2)和10×10^(5) W/m^(2),构件在喷涂预热过程中的最高温度分别增加39%和76%,最大应力增加47%和110%,最大变形量增加39%和88%。但高温合金薄壁构件在单次预热过程中未发生不可逆的塑性变形,降温后变形均恢复。
雷一帆许宝文史浩伯陈子琪田伟智高鑫刘森辉李成新李长久
关键词:薄壁结构等离子喷涂
通过大气等离子喷涂法制造高密度氧化钇膜的方法及使用其制造的氧化钇热喷涂皮膜
本发明涉及一种制造氧化钇热喷涂皮膜的方法,更具体地,涉及一种氧化钇热喷涂皮膜的方法,通过将喷涂单元配置于相对于基材距离50mm至130mm处,将Y<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>热喷涂用粉末进行大气离...
郑东勋宋成九方晟植
工艺参数对大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)复合涂层显微硬度和耐冲蚀性能的影响
2025年
采用大气等离子喷涂工艺制备了Al_(2)O_(3)-13%TiO_(2)(质量分数)复合涂层,通过四因素三水平正交试验,研究了喷涂距离(80,100,120 mm)、电流(530,565,600 A)、氩气流量(31,36,41 L·min^(-1))、氢气流量(10,12,14 L·min^(-1))对涂层显微硬度的影响,获取最佳工艺参数,并对比研究了最佳工艺参数下涂层的物相组成、显微组织、耐腐蚀性以及耐冲蚀性。结果表明:对显微硬度的影响程度按从大到小排序为喷涂距离、电流、氩气流量、氢气流量;随着喷涂距离增加,显微硬度先增大后减小,随着电流、氩气流量或氢气流量增加,显微硬度先减小后增大;最佳工艺参数为电流530 A,喷涂距离100 mm,氩气流量41 L·min^(-1),氢气流量10 L·min^(-1),此条件下制备涂层的显微硬度最大,γ-Al_(2)O_(3)亚稳定相含量少,表面孔隙和微裂纹少,孔隙率小,耐腐蚀性和耐冲蚀性好。
钟万才刘成方良斌李强赵远涛张士陶李文戈
关键词:大气等离子喷涂显微硬度
铝含量对大气等离子喷涂镍铝合金涂层组织与性能的影响
2025年
以Ni5Al铝包镍合金粉末和由纯铝粉和Ni5Al铝包镍合金粉配制成的铝质量分数分别为10%,20%的混合粉末为原料,采用大气等离子喷涂技术在GH4169镍基高温合金表面制备Ni5Al、Ni10Al和Ni20Al镍铝合金涂层,研究了铝含量对合金涂层物相组成、显微组织、力学性能和电化学性能的影响。结果表明:不同铝含量合金涂层的物相均以镍固溶体为主,并伴随生成NiAl、NiAl_(3)两种相;随着铝含量的增加,NiAl_(3)、NiAl相的衍射峰数量增加,镍固溶体的衍射峰强度降低;Ni10Al、Ni20Al合金涂层中还均存在Al_(2)O_(3)相,Ni5Al合金涂层中还存在Ni_(3)Al相。随着铝含量的增加,合金涂层中氧化物减少,涂层显微硬度、结合强度提高,自腐蚀电位增大,耐蚀性提高。不同铝含量合金涂层断口存在大量解理面和解理台阶,断裂方式均以脆性断裂为主,其中Ni5Al合金涂层断口还存在“冰糖”状形貌,Ni10Al合金涂层断口还存在少量韧窝。
龙金胡林荣所彭帮陈堂邱雯乐朱春丽
关键词:铝含量耐蚀性显微组织
大气等离子喷涂热障涂层界面设计及寿命优化研究进展
2025年
热障涂层是广泛应用在航空发动机和燃气轮机热端部件表面的隔热功能涂层,能够显著提高发动机的工作效率和服役寿命。然而,在服役过程中,热障涂层通常会在界面或近界面区域发生横向裂纹的萌生、扩展及合并,最终导致涂层失效。因此,提升界面及近界面区域的稳定性是延长热障涂层寿命的关键。本文系统性地综述了当前应用于热障涂层界面/表面的处理技术,涵盖喷砂、激光方法构筑界面三维结构以及激光表面重熔方法。同时,深入分析了界面结构对氧化物生长、界面裂纹萌生与扩展,以及对热障涂层寿命的影响规律,并进行归纳和总结了相关研究成果。这些研究对热障涂层界面结构设计及寿命优化具有重要的指导意义。
罗丽荣陆杰蔡黄越赵晓峰
关键词:热障涂层喷砂表面重熔
一种大气等离子喷涂装置
本实用新型提供一种大气等离子喷涂装置,包括固定头和阳极套管,所述固定头的一侧固定有阴极,阴极位于阳极套管内,固定头一侧固定有第一出气喷头,阳极套管一侧固定有第二出气喷头,固定头内开设有第一水腔,阳极套管内开设有第二水腔,...
王庆伟凌童

相关作者

柳彦博
作品数:227被引量:220H指数:7
供职机构:北京理工大学
研究主题:等离子喷涂 大气等离子喷涂 粉体 热障涂层 涂层
李长久
作品数:714被引量:1,024H指数:19
供职机构:西安交通大学
研究主题:冷喷涂 热障涂层 热喷涂 等离子喷涂 固体氧化物燃料电池
安宇龙
作品数:73被引量:183H指数:8
供职机构:中国科学院兰州化学物理研究所
研究主题:大气等离子喷涂 热喷涂 摩擦磨损性能 超音速火焰喷涂 摩擦学性能
马壮
作品数:333被引量:653H指数:14
供职机构:北京理工大学
研究主题:等离子喷涂 热障涂层 涂层 大气等离子喷涂 性能研究
周惠娣
作品数:391被引量:1,398H指数:20
供职机构:中国科学院兰州化学物理研究所
研究主题:摩擦学性能 摩擦学 摩擦磨损性能 粘结固体润滑涂层 大气等离子喷涂