摘要：为改善铝合金压铸用钢制工器具的耐铝液腐蚀性能,提高压铸循环次数并降低成本。采用等离子喷涂工艺,在H13钢制工器具表面制备了Al2O3-40%TiO2涂层。基于响应曲面法(RSM)优化等离子喷涂工艺参数,利用Box-Behnken(BBD)设计分析了电压(U)、电流(I)和喷涂距离(d)等主要因素对涂层显微硬度(H)和孔隙率(P)的影响规律,建立了电压(U)、电流(I)和喷涂距离(d)与显微硬度(H)和孔隙率(P)之间的数学模型,构筑了涂层显微硬度(H)和孔隙率(P)的响应曲面。建立的数学模型可靠,在本工艺条件下,经优化后涂层的显微硬度(H)和孔隙率(P)的曲线方程可分别表述为:H=5 733.59+330.51×U-38.33×I-97.57×d-0.31×U×I+1.43×U×d-2.41×U2+0.053×I2, P=-32.8-0.32×U+0.11×I+0.27×d-0.004×U×d+0.005 6×U2-0.000 11×I2。优化的数学模型可应用于Al2O3-40%TiO2涂层的喷涂工艺参数优化和性能预测。模型预测的涂层最佳显微硬度(H)和孔隙率(P)的工艺参数为:U=70 V, I=475 A, d=120 mm,涂层显微硬度(H)和孔隙率(P)分别为965.46 HV0.3和0.87%,实际测定的涂层显微硬度(H)和孔隙率(P)分别为978.35 HV0.3和0.82%,二者结果相近。响应曲面法(RSM)所具有的预测优势,可弥补常规实验优化的不足,运用到先进涂层技术的工艺设计和数据分析中,用于喷涂工艺的优化,有利于高性能涂层的研制。

摘要：为改善磁悬浮列车闸片的制动性能,延长使用寿命同时降低生产成本。采用超音速喷涂工艺,在磁浮列车制动用闸片基体表面分别制备了WC-12Co和Cr_3C_2-25NiCr两种硬质涂层。硬质涂层的性能不仅与硬质相晶粒的大小有关,而且还与相组成及相转变密切相关。本研究利用扫描电子显微镜(SEM)、氧氮分析仪、万能试验机和显微硬度计等测试表征方法,分别对涂层的显微组织、氧化物含量、结合强度和显微硬度等结构和力学性能进行分析探究。从热力学的角度出发,对涂层中碳化物的生长条件及相变过程进行了讨论。结果显示,在本工艺参数条件下,超音速喷涂制备的WC-12Co和Cr_3C_2--25NiCr硬质涂层显微组织致密,孔隙率小于1%,涂层中的氧含量分别为0.78%和1.25%,平均结合强度分别为75.2 MPa和73.8 MPa,平均显微硬度分别为1355.8HV_1和1160.5HV_1。因此,通过材料设计的热力学分析,优化喷涂工艺,有利于高性能硬质陶瓷涂层的研制。

摘要：为设计和制备烟气轮机过渡衬环用硬质涂层,确保烟气轮机长周期稳定运行,采用爆炸喷涂工艺,在304L合金基体表面设计和制备了3种Cr3C2-NiCr硬质涂层,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDXA)、显微硬度计、表面粗糙度仪、万能试验机和接触角测量仪等分析测试技术,对涂层的显微组织形貌进行了分析观察,并对涂层的硬度、孔隙率、结合强度、粗糙度、热震性能和表面自由能等相关性能进行了表征。结果表明:随着氧燃比的增加,涂层的硬度单调增加,涂层的孔隙率先降低后升高。当氧燃比为1.5时,制备的涂层质量最佳,涂层的显微硬度为810 HV_(3 N),孔隙率为0.58%,结合强度为72.1 MPa,表面粗糙度为4.78μm,表面自由能为25.43 mJ/m^(2)。涂层在800℃条件下保温10 min,经室温水淬,循环20次,涂层未出现翘曲、开裂和脱落。氧燃比改变了涂层表面自由能及其分量,并对涂层表面特性产生影响。