等离子喷涂法制备铁基非晶合金的研究

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一种铁基非晶合金及其制备方法与流程

一种铁基非晶合金及其制备方法与流程

一种铁基非晶合金及其制备方法与流程一、简介铁基非晶合金是一种具有非常特殊性质的合金材料,具有高硬度、优良的导热和导电性能、抗腐蚀性好等特点,因此在航空航天、汽车制造、电子设备等领域都有广泛的应用。

本文将对铁基非晶合金的制备方法及其流程进行详细介绍。

二、铁基非晶合金的制备方法铁基非晶合金通常采用快速凝固技术来实现。

目前主要的制备方法包括溅射法、熔体旋转法和溶液合金化法等。

下面将分别介绍这几种方法的具体步骤。

1.溅射法溅射法是一种将目标材料表面蒸发成离子、原子或分子,并在蒸发过程中将材料沉积在基底上的方法。

铁基非晶合金的溅射制备过程通常包括以下几个步骤:选取合适的靶材,将靶材置于真空腔室内,加入惰性气体并产生放电,使得靶材表面离子化并沉积于基底上。

2.熔体旋转法熔体旋转法是通过将铁基合金熔体倒入高速旋转的冷却体内,在临界旋转速度下形成非晶态铁基合金的方法。

熔体旋转法制备铁基非晶合金的主要步骤包括:调制合适的合金成分,并将其熔融;将熔融合金倒入高速旋转的冷却体内进行快速凝固,并在凝固过程中形成非晶态。

3.溶液合金化法溶液合金化法是将不同金属或合金直接加热至熔化状态,然后混合均匀,最后冷却形成合金的方法。

利用溶液合金化法制备铁基非晶合金的具体步骤为:将所需金属或合金加热至熔化;将不同金属或合金混合均匀,并在特定温度下均匀冷却。

三、铁基非晶合金的制备流程铁基非晶合金的制备流程包括原料准备、合金成分调制、合金熔融、快速凝固等主要步骤。

下面将对其制备流程进行详细介绍。

1.原料准备铁基非晶合金制备的原料主要包括铁及其他合金元素。

首先需要准备高纯度的金属或合金原料,包括铁、镍、钴、铬等。

这些原料需要进行精密称量,并保证其纯度。

2.合金成分调制将所需的金属或合金按照一定的配方比例称量,并进行混合均匀。

通常为了保证合金的均匀性,还需要对混合后的金属或合金进行球磨或机械合金化处理。

3.合金熔融将混合均匀的金属或合金加热至熔融状态。

HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究

HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究

HVOF热喷涂制备Fe基非晶合金涂层的微观结构和摩擦磨损性能研究H.H. Yao;Z. Zhou;K.Z. Tang;Z. Tan;G.H. Wang;D.Y. He;王玉【摘要】通过高速氧燃料火焰喷涂制备一种Fe59Cr12Nb5B20Si4非晶金属涂层,与商用316L不锈钢相比,以实现更低的热导率和更好的耐磨防护效果.所制备的涂层具有致密层状结构(孔隙率小于1%),有轻微的氧化发生.Fe基涂层的微观结构中具有非晶骨架并有纳米晶析出,其热导率(2.66 W/mK)显著低于不锈钢涂层(5.87 W/mK).得益于这种微观结构,涂层硬度可达到1258±92 HV.因为涂层磨损机理的改变,涂层的摩擦系数和磨损量在200℃时上升,并在400 ℃时下降.涂层在室温时的磨损机理主要为疲劳磨损并伴有氧化磨损.在200℃时,由于第三粒的磨损,磨损过程加速.400℃下涂层耐磨性能的下降可能导致大面积的氧化膜的生成.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)004【总页数】8页(P50-57)【作者】H.H. Yao;Z. Zhou;K.Z. Tang;Z. Tan;G.H. Wang;D.Y. He;王玉【作者单位】材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国;材料科学与工程学院,北京理工大学,北京,中国【正文语种】中文【中图分类】TG174.4421 引言近年来,交通运输行业不断为车辆减重以降低能源消耗和尾气排放[1]。

例如,通过铝合金替代传统钢铁零部件是减重的有效途径,但铝合金硬度和熔点低于钢铁,限制了其进一步的应用。

在铝合金零部件表面喷涂防护性涂层是一种可能的解决途径[2-3]。

金属玻璃具有特殊的机械性能和理化性能[4];这类材料在侵蚀性环境中可用作防护涂层因而引起关注[7]。

不同热喷涂技术制备铁基非晶涂层的结构和耐磨性能

不同热喷涂技术制备铁基非晶涂层的结构和耐磨性能

不同热喷涂技术制备铁基非晶涂层的结构和耐磨性能解路;熊翔;王跃明【摘要】采用等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)和爆炸喷涂(DS)技术分别制备铁基非晶涂层,并对各涂层显微结构和耐磨性能进行对比研究,探讨喷涂技术、涂层非晶含量、孔隙率和耐磨性能之间的关系.采用SEM观察各涂层结构、截面形貌以及摩擦表面形貌,通过XRD检测粉末与涂层的非晶相含量,采用摩擦磨损实验机测试各涂层与不锈钢基体的耐磨性能.结果显示,等离子喷涂、超音速火焰喷涂和爆炸喷涂三种热喷涂技术制备出的涂层主要为非晶相,非晶含量分别为79.39%,85.26%和88.14%,孔隙率分别为2.5%,1.9%和1.5%.爆炸喷涂制备的铁基非晶涂层表现出最优的摩擦磨损性能,其磨损机制为疲劳磨损.热喷涂制备的铁基非晶涂层的耐磨性能远强于不锈钢.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2019(024)003【总页数】8页(P212-219)【关键词】等离子喷涂;超音速火焰喷涂;爆炸喷涂;非晶涂层;耐磨性能【作者】解路;熊翔;王跃明【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG139+.8块体非晶合金(BMGs)具有高强度、高硬度和优良的弹性变形能力[1−8]。

这些特性大大提高了非晶合金的耐磨性能。

因此非晶合金在耐磨领域吸引了越来越多的关注。

其中,铁基非晶合金由于成本低,一直成为学术研究和工业应用的热点。

然而,块体非晶合金室温脆性高,且难以实现大尺寸非晶合金的制备,限制了其广泛应用[9−14]。

鉴于此,很多研究者尝试在晶态基体表面制备非晶涂层。

非晶涂层既可以继承块体非晶合金拥有的高硬度和高耐磨性能,又可以解决室温脆性和尺寸限制。

目前,热喷涂是制备非晶涂层最普遍的技术手段,特别是等离子喷涂和超音速火焰喷涂。

冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备及组织性能研究

冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备及组织性能研究

冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备及组织性能研究冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备及组织性能研究摘要:冷喷涂技术作为一种新型的表面改性技术,具有高效、环保、高质量等优点。

铁基非晶合金作为一类具有优良性能的材料,在航空航天、电子信息和汽车工业等领域具有广阔的应用前景。

本文主要研究了冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备方法和组织性能。

关键词: 冷喷涂; 铁基非晶合金; 制备方法; 组织性能1. 引言铁基非晶合金是由铁和非晶态形成元素(如铌、硼、钼等)混合合金化的材料。

铁基非晶合金具有高硬度、高韧性、优异的耐磨性和防腐性能。

在航空航天、电子信息和汽车工业等领域具有广泛的应用前景。

然而,由于其制备困难和成本高,铁基非晶合金的应用受到了限制。

冷喷涂技术是一种以粉末材料为原料,通过高速气流将其喷射到基体表面进行涂覆的技术。

冷喷涂具有很高的沉积效率、低温度、低热影响区和良好的涂层质量。

因此,冷喷涂技术具有很大的潜力来制备铁基非晶合金涂层。

2. 冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备方法冷喷涂铁基非晶合金涂层的制备方法通常分为粉末混合法和高能球磨法两种。

粉末混合法是将铁基非晶合金粉末与增粘剂等混合制备成喷涂材料,然后通过冷喷涂设备进行涂覆。

高能球磨法是将铁基非晶合金粉末与球磨介质一起放置在球磨罐中,通过高能球磨设备进行球磨混合,得到均匀的粉末混合物,然后进行冷喷涂。

3. 冷喷涂铁基非晶合金涂层的组织性能3.1 显微组织冷喷涂铁基非晶合金涂层的显微组织主要由非晶态和晶态相组成。

在制备过程中,冷喷涂设备产生的高速气流对粉末颗粒施加了很大的冲击力和剪切力,使得粉末颗粒发生了高度变形和塑性变形。

当颗粒冷却凝固时,原子扩散能力减弱,使得非晶态相得以保持。

3.2 硬度和粘结强度冷喷涂铁基非晶合金涂层具有较高的硬度和粘结强度。

非晶态相的形成使得涂层具有较高的硬度。

同时,由于冷喷涂的涂层是通过粉末颗粒与基体表面的冲击和摩擦形成的,因此涂层与基体之间有较好的粘结强度。

等离子弧喷涂法制备铁基非晶合金的研究

等离子弧喷涂法制备铁基非晶合金的研究
冷 却 速 度 。结 果 表 明 , 所制 备 的 非 晶 合 金 组 织 均 匀 , 涂 过 程 冷 却 速 度 达 4 1 喷 .6×1 K / 。 0 s
关键词 : 等 离子弧喷涂
非晶态合金
冷 却 速 度
中图 分 类 号 : T 3 . G1 9 8
Hale Waihona Puke 1 前 言 涂 过程 中金 属 粒 子 的温 度 、 度 及 喷 涂 距 离 的关 系 进 速 行 了测 定 , 等 离 子 弧 喷 涂 法 制 备 非 晶材 料 提 供 了 理 为
论 基础 。 2 研 究方法
非 晶态 合金 具有 优异 的性 能 ¨ , 一类 很 有 发 展 J是 前 途 的新 型材料 j 由于 常规 的冷 却 速 度 下很 难 形 成 。 非 晶态 合金 , 金属 及其 合 金一 般 以稳定 的 晶态 存 在 , 非 晶态合 金 只有在 非平 衡 条件 下 才 能 形成 。等 离子 弧 喷 涂方 法具 有极 高 的加 热 速 度 和 喷 射 速 度 , 子 火 焰 有 离 较高 的温 度梯 度 , 非 晶 态合 金 的 形 成 提 供 了一 个 良 为 好 的条件 。向兴 华 等人 已经 成 功地 利 用 等 离子 弧 喷




[ ] D n e ,Mua a aH dkz .Pe iino e i e 4 e gD a n rk w ieau rdc o f l n r— t w dg
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展 和 应 用 。对 此 , 用 等离 子 弧 喷 涂 方 法 制 备 铁 基 非 晶合 金 , 备 了 F S。 。 晶 态 合 金 。对 制 备 的 非 晶 合 金 进 采 制 e i B。 。 非

热喷涂铁基非晶涂层的研究进展

热喷涂铁基非晶涂层的研究进展

热喷涂铁基非晶涂层的研究进展陈文波,焦 健,唐定兵(中国电子科技集团有限公司第九研究所(西南应用磁学研究所),四川 绵阳 621000)摘 要:铁基非晶涂层因其特殊的无序结构而具有各向同性,同时兼有高强度、高韧性和优良的耐磨耐蚀性等特性。

热喷涂具有可喷涂材料范围广、不受基体形状和尺寸限制等特点是制备铁基非晶涂层的重要手段之一。

本文针对热喷涂制备铁基非晶涂层的研究进展,从涂层成分调控和性能研究等方面进行了综合评述。

在综合前人研究成果的基础上对热喷涂制备铁基非晶涂层的发展进行了展望。

关键词:热喷涂;铁基非晶涂层;力学性能;喷涂工艺中图分类号:TG174.4 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2021)17-0171-2Research progress of thermal sprayed Fe-based amorphous coatingsCHEN Wen-bo, JIAO Jian, TANG Ding-bing(The Ninth Research Institute of China Electronics Technology Group Co., Ltd. (Southwest Institute of applied magnetism),Mianyang 621000,China)Abstract: Fe-based amorphous coating has the characteristics of high strength, high toughness and excellent wear and corrosion resistance due to its special disordered structure. Thermal spraying is one of the most important methods for the preparation of Fe-based amorphous coatings, which has the characteristics of wide range of materials and free from the restriction of matrix shape and size. In this paper, the research progress of Fe-based amorphous coatings prepared by thermal spraying is reviewed from the aspects of composition regulation and properties of coatings. On the basis of summarizing the previous research results, the development of Fe-based amorphous coatings prepared by thermal spraying is prospected.Keywords: thermal spraying; Fe-based amorphous coating; mechanical properties; spraying process非晶材料是一种亚稳态材料具有长程无序的特殊结构同时不存在位错、晶界等晶体缺陷。

等离子熔敷制备铁基涂层及性能研究

等离子熔敷制备铁基涂层及性能研究

0引言在实际生产中,机械设备和零件的失效往往是不可避免的。

导致机械设备失效的原因有很多,其中最主要的原因是机械表面的摩擦导致磨损[1]。

摩擦是摩擦副表面在相互滑动中发生能量转换,并产生能量损耗的过程;而磨损则是由摩擦副之间力学、物理、化学作用造成的表面损伤和材料剥落[2]。

据统计,摩擦磨损造成高达数十亿元的直接经济损失[3]。

等离子熔敷技术是以等离子束作为热源,将合金粉末喷涂在基体表面,而使基体表面获得我们需要的特殊性能的新型表面技术。

在高温等离子束的作用下,将送粉器中的合金粉末和工件表层同时熔化,形成熔池[4]。

这是一个快速非平衡凝固过程,当等离子束离开以后熔池在空气中快速冷却,形成冶金结合的涂层[5]。

1试验材料和方法选用Q235钢作为基体材料,其组织是铁素体和珠光体,Q235的屈服强度在235MPa左右,焊接性能良好,综合性能良好且用途广泛,适合作为熔敷的基体材料。

采用天津铸金表面工程材料公司生产的铁粉,粒度为100-270。

熔敷设备采用的是PTA-400E4-ST型数控粉末等离子喷焊机,是由武汉材料保护研究所生产的。

该喷焊机主要由四部分组成,分别是喷焊电源、喷焊控制柜、喷焊操作机和焊枪。

测量试样的维氏硬度采用的是HVS-1000A型数显显微硬度计,该设备的硬度测量范围为5-3000HV,能够测量陶瓷、钢、渗碳层和各种金属的维氏硬度,适用于微小件及超薄件的维氏硬度测量。

对试样进行摩擦磨损试验的设备采用的是UMT-2多功能摩擦磨损试验机,该设备能够加载0-200N,转速在最高可达3000rpm,温度应控制在1000℃以下,湿度控制在5-95%之间,试验选用的是球对盘的摩擦形式,使用的对磨材料是Gr15钢球。

在进行等离子熔敷之前要先对Q235钢材表面进行打磨,去除表面的氧化层、铁锈和杂质;其次,用酒精清洗表面,去除油污。

熔敷前将粉末预先放入电阻炉内进行烘干,防止高温生成的水蒸气进入涂层,形成空洞,从而影响涂层的质量。

铁基非晶涂层的研究进展

铁基非晶涂层的研究进展

铁基非晶涂层的研究进展王悦; 李慧; 梁精龙; 邓孝纯【期刊名称】《《电镀与涂饰》》【年(卷),期】2019(038)019【总页数】4页(P1071-1074)【关键词】铁基非晶涂层; 等离子喷涂; 超音速火焰喷涂; 激光熔覆; 综述【作者】王悦; 李慧; 梁精龙; 邓孝纯【作者单位】华北理工大学冶金与能源学院河北唐山 063210【正文语种】中文【中图分类】TG174.4铁基非晶合金的结构长程无序、短程有序,无晶粒及晶界,具有良好的力学和磁学性能,如高强度、高硬度,优异的耐磨、耐腐蚀和软磁性能,且成本较低,被广泛应用于航空航天、电子化工、传感器等工业领域[1-2]。

然而铁基非晶合金受制备工艺与室温下固有脆性的限制,在实际的生产应用中有较大的局限性,因此铁基非晶涂层具有更大的吸引力[3-4]。

目前,制备铁基非晶涂层的方法有等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂、激光熔覆等[5-7]。

本文针对等离子喷涂、超音速火焰喷涂和激光熔覆3 种方法加以介绍,并分析一些工艺条件对涂层组织及性能的影响。

1 等离子喷涂制备铁基非晶合金涂层热喷涂(thermal spraying)制备非晶涂层是通过热源(电弧、火焰等)将喷涂材料迅速加热到熔融或半熔融状态,在高压气流或焰流的条件下加快熔融速度,然后借助高速飞行的喷涂粒子撞击较冷的基体表面使其扁平化凝固,凝固过程中的冷却速率为105~ 107 K/s,从而获得高性能的非晶涂层。

等离子喷涂(plasma spraying)技术的热源为等离子弧[8-9]。

米鹏博等[10]采用等离子喷涂技术在45 钢表面制得孔隙率低、稳定性良好的铁基非晶涂层。

在基体表面以棕刚玉进行喷砂处理,清洗表面油污并形成清洁的粗糙表面,然后使用功率为30、35 和40 kW 的等离子喷枪喷涂铁基非晶粉。

他们发现涂层的晶化程度随功率的增大而增大,晶化相为Fe2B 与Cr9Mo21Ni20,涂层的摩擦因数由30 kW 时的0.375 8 增大到40 kW 时的0.407 1,显微硬度(载荷0.2 kg下测试)也由1 261.0 HV 增大到1 562.7 HV。

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2 col f a r l c D e n n i eig Xi IUnvri f ch o g , ia hax 10 8 .S ho o t i i c dE gn r , ’ 1 i syo n l y X ’nS an i 04 ) M eaS e a e n a e t Te o 7
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冷却 速 度 达 4 1 .4×1 0K/ s 。
关键词 : 离子喷涂 ; 等 非晶 态合金 ; 冷却速度
中图分类 号 : G19 8 T 3 +. 文献标识码 : A 文章编号 :42—20 () 0 1 3 99 0 8 1 一0 1 一o
Re e r h o e r to 0 s a c n Pr pa a i n f Fe— l s d Am o ph u l y b a m a S r y ng ae r o s Alo y Pl s p a i
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第 3卷 第 1 期
2008年 2月
陕 西 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报
J u n l fS a n i oy eh i n t u e o r a h a x ltc ncI si t o P t
Vl 0 1.3No .1
O 引 言
非晶态合金具优异 的性能[ 卜 , 是一类很有发 展前途 的新 型材料[ 。 由于常规 的冷却 速度下很 引 难形成非晶态合金 , 金属及其合金一般 以稳定 的晶
态存 在 , 晶态 合 金只有 在 非平衡 条件 下才 能形 成 ; 非
了非 晶态 合金 涂层 , 接 使 用 晶态 合 金材 料 利 用 等 直
要: 非晶 态合金是一种功 能材料 , 但制备工 艺较 复杂 , 针对 此 实际, 用等 离子喷 涂方 法制 备铁基 非晶合金 , 采 制
备 了非晶态合金 F 7 i l e9 lBl S 0 合金 。对制备的非晶合金 进行 了 X RD和 T M 分析 , E 并研 究了喷涂过程 的粒子飞行温度 和速度 , 通过传热 学方法计 算 了喷涂 过程中的粉末冷却速度 , 究结果表 明 : 研 所制备 的非晶合金 组织均 匀, 喷涂 过程
Ch n S u u e h h i.Ta gW e h o n n a2
( . eat n f tr l ni ̄ ig ha x P l eh i Istt, i yn hax 72 0 1 D pr me t ei gn n ,S an i o tcnc ntue Xa agS an i 100; o Ma a E y i n
、a aclt yu i h to fh a rnf .Th eetso h ttesr cu ei h mo e e u dt ecoig v lct f Ⅳscluae b sn t emeh d o e tta se d g r er s h wsta h tu tr o g o sa h o l e i o s n n n o y
n a dTEM ,t etmp rtr dv ct ftep ril resu i ,t ec oi d c yo h atc uigt esryn rcs h e eau ea do i o at e we tde n y h cs d h o l v o i ftep ril d rn h p a i p o es g n t s e g
F b .2 0 0 8 e
等 离 子 喷 涂 法 制 备铁 基 非 晶合 金 的 研 究
陈淑惠 唐 文浩2 ,
(. 1 陕西工业 职业技术学 院材料工程 系 , 陕西 咸 阳 7 20 ; 10 0
2 西安理工大学材 料科学与工程学 院 , . 陕西 西安 摘
70 4 ) 1 0 8
离子喷涂方法制备出非晶态合金还没有报道 。本文 研究了一种利用晶体合金棒材采用等离子喷涂法制 备非晶态合金的方法, 为非 晶态合金的制备提 出了

种新 的方 法 , 对喷涂 过程 中金属 粒子 的温度 、 并 速
度及喷涂距离的关系进行了测定 , 为等离子喷涂 法 制备非 法 具有极高 的加热速度和喷射速度 , 离子火焰有较高的温度梯度 , 为非 晶态合金的形成
提供 了一个 良好 的条 件 。 向兴 华 等 人 l 已经 成 功 4 ]
l 研 究 方 法
本实 验采 用合 金成 分 为 F 7S o 1( e i B 1 摩尔 分 91
p ril ui h p a i rcs s4 1 at e d rn tes ryn p oesi . 4×1 / S cs g g 0 K .
Ke od : ls p a yW r spamas ry;a r h u ly;coig v lct mo o sa o p l o l e i n o y
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