热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状
爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗冲击性能及蠕变行为研究

爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗冲击性能及蠕变行为研究爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗冲击性能及蠕变行为研究摘要:本文通过对爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗冲击性能及蠕变行为进行研究,旨在探究该涂层在强冲击和高温蠕变环境下的性能及应用前景。
实验结果表明,爆炸喷涂Fe基非晶涂层具有较好的抗冲击性能和蠕变行为,适用于各种极端工况下的应用。
关键词:爆炸喷涂,非晶涂层,抗冲击性能,蠕变行为,应用前景1. 引言爆炸喷涂是一种通过高能量爆炸使喷涂材料与基体之间发生冲击变形,并完成喷涂涂层的工艺。
Fe基非晶涂层是一种具有非晶相的金属涂层,具有优异的力学性能和抗腐蚀性。
本文旨在通过对爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗冲击性能及蠕变行为的研究,为其在工程领域的应用提供理论依据。
2. 实验方法2.1 材料准备以纯度为99.9%的Fe粉末和B4C粉末作为原料,按照一定比例混合,并进行高能球磨处理,制备得到Fe基非晶涂层的粉末材料。
2.2 爆炸喷涂制备将粉末材料进行压制成片状,并放置于定制的装置中。
通过引爆装置引发爆炸反应,使其与基体表面发生冲击,形成Fe基非晶涂层。
2.3 抗冲击性能测试采用冲击试验机对所制备的Fe基非晶涂层进行冲击试验。
在不同冲击能量下,记录冲击过程中样品的破损情况,并测量其残余强度。
2.4 蠕变行为测试通过在高温下加载恒定的应力,记录Fe基非晶涂层的蠕变变形情况。
分析其蠕变速率和蠕变寿命,了解其在高温条件下的变形行为。
3. 结果与讨论3.1 抗冲击性能结果实验结果显示,Fe基非晶涂层在不同冲击能量下表现出较好的抗冲击性能。
随着冲击能量的增加,涂层的破损程度逐渐增加,但仍保持一定的残余强度,具有相对稳定的力学性能。
3.2 蠕变行为结果Fe基非晶涂层在高温下具有一定的蠕变行为。
在恒定应力的加载下,涂层会产生不可逆的蠕变变形。
随着时间的增加,蠕变速率逐渐降低,涂层的蠕变寿命也逐渐增加。
4. 应用前景本研究结果表明,爆炸喷涂Fe基非晶涂层具有较好的抗冲击性能和蠕变行为,适用于各种极端工况下的应用。
2024年铁基非晶合金市场分析现状

2024年铁基非晶合金市场分析现状引言铁基非晶合金是一种具有非晶结构的铁合金材料,具有优异的磁性、力学性能和耐腐蚀性能。
近年来,铁基非晶合金在多个领域得到广泛应用,尤其是在电子、汽车和能源行业,它的应用前景非常广阔。
本文将对铁基非晶合金市场的现状进行分析,以了解该市场的潜力和竞争情况。
市场规模和增长趋势分析市场规模根据市场调研数据,2019年全球铁基非晶合金市场规模约为XX亿美元。
其中,电子行业是该市场的主要需求方,占据市场份额的40%以上。
汽车行业和能源行业也是铁基非晶合金的重要应用领域,占据市场份额的30%和20%左右。
增长趋势随着科技的不断发展和人们对高性能材料需求的增加,铁基非晶合金市场呈现出快速增长的趋势。
预计到2025年,全球铁基非晶合金市场规模将达到XX亿美元,年复合增长率预计超过X%。
市场驱动力和挑战驱动力1.电子行业需求增长:随着电子产品市场的扩大和智能手机、平板电脑等智能终端设备的普及,对铁基非晶合金的需求量逐年增加。
2.汽车轻量化趋势:汽车行业对轻量化材料的需求日益增加,铁基非晶合金因其高强度和优异的磁性性能,成为汽车零部件的理想选择。
3.可再生能源发展:随着可再生能源的快速发展,对高效、节能、环保的材料需求增加,铁基非晶合金作为低能耗材料,具有广阔的应用前景。
挑战1.生产成本高:铁基非晶合金的制备过程中需要复杂的工艺和设备,使得生产成本较高,限制了其市场推广和应用范围的扩大。
2.技术难题:铁基非晶合金的研发和生产仍存在诸多技术难题,如脆性、热稳定性等问题,需要进一步攻克。
3.市场竞争激烈:随着市场规模的扩大,铁基非晶合金市场的竞争也越来越激烈。
全球多家知名企业已进入该市场,使得企业间的竞争加剧。
市场前景和发展方向市场前景铁基非晶合金市场具有广阔的应用前景。
随着新能源汽车、智能手机、电子设备等行业的发展,对铁基非晶合金的需求将不断增加。
特别是在新能源领域,铁基非晶合金在发电设备、变压器等关键部件中的应用将成为未来的发展趋势。
FeCrBCSi系非晶纳米晶电弧喷涂层组织和性能的研究的开题报告

FeCrBCSi系非晶纳米晶电弧喷涂层组织和性能的研
究的开题报告
题目:FeCrBCSi系非晶纳米晶电弧喷涂层组织和性能的研究
一、研究背景和意义
随着工业领域的发展,材料表面的功能和性能要求越来越高,而表
面涂层技术成为提高材料表面性能的重要手段之一。
其中,电弧喷涂技
术以其高效率、高质量等优点,成为了广泛使用的表面涂层技术之一。
本研究将用电弧喷涂技术制备FeCrBCSi系非晶纳米晶涂层,并研究其组织结构与性能,探究该涂层在材料表面改性中的应用前景。
二、研究内容和方法
1. 涂层制备:采用电弧喷涂技术制备FeCrBCSi系非晶纳米晶涂层,研究制备参数对涂层形貌、晶化程度和组织结构的影响。
2. 组织结构表征:利用扫描电镜、透射电镜等方法对涂层的表面形
貌和微观结构进行表征。
3. 性能测试:利用硬度计、划痕试验机等设备对涂层的力学性能进
行测试,采用X射线衍射仪和差热扫描仪研究涂层的热稳定性和晶化行为。
三、预期结果和研究意义
通过上述方法,本研究将得到以下预期结果:
1. 成功制备出FeCrBCSi系非晶纳米晶电弧喷涂涂层。
2. 研究制备参数对涂层组织结构和性能的影响,得到最优制备参数。
3. 详细研究涂层的力学性能、热稳定性和晶化行为。
研究结果将有助于探究该涂层在材料表面改性中的应用前景,具有重要的科学和工程意义。
超音速火焰喷涂制备 Fe 基非晶合金涂层的组织与腐蚀性能研究

超音速火焰喷涂制备 Fe 基非晶合金涂层的组织与腐蚀性能研究∗王刚;缪丹丹;肖平;黄仲佳;陈志浩【摘要】采用超音速火焰喷涂技术制备了 Fe 基非晶涂层,通过激光粒度分析仪、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试技术对 Fe 基合金粉末以及获得的 Fe 基涂层的形貌和显微组织结构进行了研究,结果表明,采用合适的喷涂工艺可以获得非晶态的 Fe 基合金涂层。
Fe 基非晶合金涂层的耐腐蚀性实验表明,获得的非晶合金涂层具有优异的耐腐蚀性。
%Fe-based amorphous alloy coating had been deposited by high velocity oxy fuel spraying.Morphology and microstructure of Fe-based alloy powders and Fe-based alloy coating had been studied by laser particle ana-lyzer,X-ray diffraction and scanning electron microscope.The results indicated that a coating with fully amor-phous feature could be achieved using a appropriate spraying process.Furthermore,corrosion behavior of Fe-based amorphous alloy coating has been examined.The amorphous coating possesses well corrosion resistance.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】4页(P21122-21125)【关键词】超音速火焰喷涂;非晶合金;涂层;耐腐蚀性【作者】王刚;缪丹丹;肖平;黄仲佳;陈志浩【作者单位】安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000【正文语种】中文【中图分类】TG139+.81 引言作为一种新型材料,独特的长程无序、短程有序的结构特征使得非晶合金具有传统晶体合金所无法比拟的优异物理、化学及力学性能而受到研究者越来越多的关注[1-4]。
热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状

热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状前言表面非晶态合金具有优异的性能,是一类很有发展前途的新型材料。
非晶态合金涂层作为一种非晶态的均匀单相, 不存在晶界、位错等晶体缺陷,具有极高的强度、韧度和耐磨耐蚀性能。
与相同成分的晶态合金、不锈钢相比,非晶合金抗腐蚀性能极高,这些独特的性能都是其它晶体材料所无法比拟的。
在材料表面技术领域,非晶态合金制备而成的涂层,可以起到防护作用或形成特种物理性质。
采用喷涂耐磨材料覆盖磨蚀及易腐蚀金属材料表面,不仅可以修复使用失效的零件,而且可以提高材料的使用寿命,节约材料,具有重要的应用价值和较好的经济效益。
目前,人们已经在热喷涂领域展开了这方面的研究与实验工作,这些技术包括超音速火焰喷涂(HVOF)、等离子喷涂(PS)、爆炸喷涂(DS)和双丝电弧喷涂(TWAS)等,但制备非晶态合金表面涂层的方法主要集中在超音速火焰喷涂和等离子喷涂技术。
这两种热喷涂层杂质少,残余应力小,有些情况下可得到设计的残余应力。
超音速火焰喷涂获得的涂层最高密度可达理论密度的99.9%,强度达70MPa以上。
等离子喷涂的熔粒冷却速度可达105~106K/s,这种高速冷却容易在涂层中产生非晶态相的组织结构。
1制备非晶态合金涂层的热喷涂技术自1910年瑞士肖普(Schoop)博士发明了一种火焰喷涂装置(即热喷涂)以来,热喷涂技术已有很大发展,尤其是20世纪80年代以来,热喷涂技术的应用取得了很大的成就。
近年来,通过热喷涂的方法来提高基体材料耐磨性能的研究已引起关注。
热喷涂制备非晶合金涂层目前主要采用2个方法来实现:直接喷涂成形法和喷涂加特殊处理法。
直接喷涂成形法是将非晶粉末用热喷涂的方法沉积在基体材料表面形成非晶合金的方法,主要有高速火焰喷涂、等离子喷涂等;喷涂加特殊处理法是将粉末材料用热喷涂方法沉积在基材表面后再经过特殊的工艺加工后才形成非晶合金涂层的方法、主要有激光重熔法和滑动摩擦法。
利用现代先进的热喷涂技术(等离子喷涂、超音速火焰喷涂等)就是对非晶纳米晶涂层制备技术的新开拓。
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]。
镁合金表面爆炸喷涂Fe基非晶涂层性能研究

镁合金表面爆炸喷涂Fe基非晶涂层性能研究镁合金表面爆炸喷涂Fe基非晶涂层性能研究摘要:本文旨在研究镁合金表面爆炸喷涂Fe基非晶涂层的性能,通过对涂层的微观结构、物理性能以及力学性能的分析,评估其在镁合金表面的应用潜力。
研究结果表明,爆炸喷涂Fe基非晶涂层具有较高的硬度、耐磨损性和化学稳定性,展现出良好的应用前景。
1.引言镁合金作为一种轻质高强度材料,在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
然而,由于其化学反应性较强,易受到环境氧化的影响,限制了其进一步的应用。
因此,表面涂层处理成为提高镁合金耐腐蚀性和力学性能的有效方法。
本研究将探索一种爆炸喷涂Fe基非晶涂层,以期提高镁合金表面的性能。
2.实验方法2.1 材料准备选取纯度为99.9%的镁合金作为基材,制备成矩形试样,并清洗表面,以确保没有积存的杂质和氧化物。
2.2 爆炸喷涂采用爆炸喷涂技术,在试样表面喷涂Fe基非晶材料。
控制爆炸喷涂参数,包括喷涂粉末厚度、气体流量、爆炸时间等。
2.3 材料表征使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层的表面形貌进行观察,并进行能谱分析。
利用X射线衍射仪(XRD)测试涂层的晶体结构。
3.结果与讨论3.1 微观结构经过爆炸喷涂Fe基非晶涂层后,试样表面形成了均匀、致密的涂层。
SEM观察显示,涂层具有较好的附着力,并且表面光滑。
能谱分析结果表明,涂层主要由铁和少量的其他元素组成。
3.2 物理性能XRD分析结果表明,涂层为非晶结构,无明显的晶粒和晶界,表明其具有良好的抗腐蚀性。
此外,涂层具有较高的硬度和耐磨损性,使得镁合金表面能够在恶劣环境下长时间使用。
3.3 力学性能拉伸试验结果显示,爆炸喷涂Fe基非晶涂层的抗拉强度和屈服强度显著提高。
与未涂层的镁合金相比,涂层试样的力学性能得到明显改善。
4.结论通过爆炸喷涂Fe基非晶涂层,能够在镁合金表面形成具有优异性能的涂层。
该涂层具有较高的硬度、耐磨损性和化学稳定性,可提高镁合金的耐腐蚀性和力学性能。
Fe基非晶纳米晶涂层的微结构及性能研究的开题报告

Fe基非晶纳米晶涂层的微结构及性能研究的开题报告一、研究背景及意义Fe基非晶纳米晶涂层材料具有高硬度、高强度、高导热性、高耐腐蚀性、低摩擦系数、良好的磨损和腐蚀性能等优异的力学性能和表面性能,因此在各种工业领域有着广泛的应用前景。
由于非晶合金材料易于形成非晶态和纳米晶态,使其具有材料学意义的新颖性质和研究价值,但其制备难度大,特别是在薄膜上性能的稳定性更加难以满足实际应用需要,因此需要深入研究其微结构及性能,提高Fe基非晶纳米晶涂层材料的制备技术和应用性能。
二、研究内容及技术路线本研究将以磁控溅射技术为基础,制备Fe基非晶纳米晶涂层材料,并通过SEM、TEM、XRD、EDS、XPS等表征手段分析其微结构、化学成分和性能。
具体的技术路线如下:1. 制备Fe基非晶纳米晶涂层材料采用磁控溅射技术,在不同的制备工艺参数下制备Fe基非晶纳米晶涂层材料,探究制备工艺对材料微结构和性能的影响,确定最佳制备工艺。
2. 微结构表征利用SEM、TEM等观测手段对所制备的Fe基非晶纳米晶涂层材料的微观形貌、晶体结构和纳米组织结构进行观察和表征,分析其结晶、非晶和纳米晶态的存在及分布状态。
3. 化学成分分析通过EDS分析技术,测量样品不同区域的化学成分,分析其组成变化及其对材料的力学性能和表面性能的影响。
4. 性能评估采用XRD、XPS、硬度测试等手段对样品进行性能评估,分析其腐蚀、磨损、硬度和摩擦等性能变化规律,为材料的应用提供参考。
三、预期研究结果本研究将制备具有优异性能的Fe基非晶纳米晶涂层材料,并深入研究其微结构和性能,探索其制备方法和应用前景,为该类材料的制备和应用提供基础理论和技术支持,同时也为其他类似的非晶纳米晶涂层材料的制备和应用提供参考。
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热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状前言表面非晶态合金具有优异的性能,是一类很有发展前途的新型材料。
非晶态合金涂层作为一种非晶态的均匀单相, 不存在晶界、位错等晶体缺陷,具有极高的强度、韧度和耐磨耐蚀性能。
与相同成分的晶态合金、不锈钢相比,非晶合金抗腐蚀性能极高,这些独特的性能都是其它晶体材料所无法比拟的。
在材料表面技术领域,非晶态合金制备而成的涂层,可以起到防护作用或形成特种物理性质。
采用喷涂耐磨材料覆盖磨蚀及易腐蚀金属材料表面,不仅可以修复使用失效的零件,而且可以提高材料的使用寿命,节约材料,具有重要的应用价值和较好的经济效益。
目前,人们已经在热喷涂领域展开了这方面的研究与实验工作,这些技术包括超音速火焰喷涂(HVOF)、等离子喷涂(PS)、爆炸喷涂(DS)和双丝电弧喷涂(TWAS)等,但制备非晶态合金表面涂层的方法主要集中在超音速火焰喷涂和等离子喷涂技术。
这两种热喷涂层杂质少,残余应力小,有些情况下可得到设计的残余应力。
超音速火焰喷涂获得的涂层最高密度可达理论密度的99.9%,强度达70MPa以上。
等离子喷涂的熔粒冷却速度可达105~106K/s,这种高速冷却容易在涂层中产生非晶态相的组织结构。
1制备非晶态合金涂层的热喷涂技术自1910年瑞士肖普(Schoop)博士发明了一种火焰喷涂装置(即热喷涂)以来,热喷涂技术已有很大发展,尤其是20世纪80年代以来,热喷涂技术的应用取得了很大的成就。
近年来,通过热喷涂的方法来提高基体材料耐磨性能的研究已引起关注。
热喷涂制备非晶合金涂层目前主要采用2个方法来实现:直接喷涂成形法和喷涂加特殊处理法。
直接喷涂成形法是将非晶粉末用热喷涂的方法沉积在基体材料表面形成非晶合金的方法,主要有高速火焰喷涂、等离子喷涂等;喷涂加特殊处理法是将粉末材料用热喷涂方法沉积在基材表面后再经过特殊的工艺加工后才形成非晶合金涂层的方法、主要有激光重熔法和滑动摩擦法。
利用现代先进的热喷涂技术(等离子喷涂、超音速火焰喷涂等)就是对非晶纳米晶涂层制备技术的新开拓。
1.1等离子喷涂等离子喷涂技术是将粉末材料送入等离子体(射频放电)中或等离子射流(直流电弧)中,使粉末颗粒在其中加速、熔化或部分熔化后,在冲击力的作用下,在基底上铺展并凝固形成层片,进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。
利用等离子喷涂技术可以使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐蚀以及其它各种物理化学性能。
具有喷涂材料范围广、调节方便、适应性强、喷涂气氛易控、涂层结合力强、气孔率可调等优点,在耐磨、热障耐腐蚀、绝缘、抗辐射、催化及提高生物相容性等方面发挥着重要的作用。
它包括水稳等离子喷涂、高能等离子喷涂、低压等离子喷涂等技术,喷涂的材料范围不断扩大从传统的金属粉末到各种功能陶瓷粉末,从微米粉末到纳米粉末都可以进行喷涂。
与常规成形方法相比,等离子喷涂成形不受零件形状、材料的限制,而且可以制造多层的薄壁零件,更可以一步完成复合材料的合成、成形。
1.2超音速火焰喷涂超音速火焰喷涂(HVOF)是继等离子喷涂之后的又一发明。
1981年美国的I.A.Borwing发明了HVOF技术,该技术通过提高粒子速度,使之达到超音速,从而具有较高的动能,轰击基材时冲击动能变为热能,同时使颗粒产生充分的形变,得到致密的涂层,沉积粒子间孔隙率小。
高速和相对较低的温度是超音速火焰喷涂热喷工艺方法的2个主要特征。
超音速火焰喷涂主要贡献在于其大幅度地提高了热喷涂涂层的结合强度,密度和硬度,并且同时减小甚至消除了涂层中的氧化物质量分数。
将几种火焰喷涂列表比较,如下表1-1。
由表可知,在常规的热喷涂方法中,超音速火焰喷涂火焰温度最低,粒子速度最高,结合强度较高,孔隙率最低。
喷涂方法耐磨性能的排列是:HVOF(及爆炸喷涂)——等离子喷涂——喷焊——电弧喷涂——火焰喷涂。
结合以上分析,采用超音速火焰喷涂方法来制备涂层可以达到大幅度提高基材表面的使用性能,节约原材料的目的。
1.3热喷涂Fe基非晶合金涂层的发展趋势铁基非晶合金的典型特点是含大量的类金属(B、P、C)。
这些类金属的作用是促进非晶形成,且在一定程度上形成钝化膜,加强了非晶合金的耐腐蚀性能。
目前,已在Fe-、Zr-、Co-、Ti-、Mg-、La-及Ti-基等合金系制备出大块非晶合金,在材料表面非晶化领域也得到了发展,由于Fe基合金粉末价格低廉,并且Fe基合金粉末对于基材多为铸铁和低碳钢的构件较为适用,因此更利于非晶表面化的发展。
Kishitake K.等人采用低压等离子弧喷涂(LPPS)、高速火焰喷涂(HVOF)和高能等离子弧喷涂(HPS)分别制备了Fe-Cr(-Mo)-C(-P)金属合金非晶涂层。
结果发现,LPPS涂层中只有非晶相,而其它涂层均为非晶与晶体相的混合, 涂层均显示出很高的硬度。
在773K或更高温度下可实现非晶的晶体化,其硬度较高,可达HV1000~1400。
李安全等人用火焰喷涂M80S20铁基非晶自熔合金粉末制备非晶涂层。
试验发现采用火焰喷涂方法所得到的粉末颗粒塑性变形大,层状结构明显,结合充分。
该涂层内有一定数量的高硬度的合金非晶质点,但是大部分非晶已被晶化。
Otsubo F.等采用超音速火焰喷涂技术在不同的火焰温度下制备出Fe-Cr-(Mo)-P-C的非晶合金涂层。
结果表明,Fe-10%Cr-8%P-2%C和Fe-20%Cr-8%P- 2%C两种铁基非晶涂层的纳米晶相随着火焰温度的升高而有所增加,但是Fe-10%Cr-10%Mo-8%P-2%C非晶涂层中含有100%的非晶相,虽然其硬度略低,但在H2SO4及HCL中的耐腐蚀性能最好,且优于自熔性合金和SUS316L不锈钢涂层。
Jin等研究了Fe-Cr-B合金热喷涂层,发现涂层具有很好的抗磨和防腐蚀性能,在磨擦过程中,涂层向非晶结构转变,其硬度和致密性优于其它涂层。
向兴华等采用大气等离子喷涂技术成功制备了Fe基非晶合金涂层,并系统的研究了非晶合金涂层的成形特征、磨损及电化学腐蚀特征。
当非晶合金涂层经晶化处理后,其硬度升高但韧性下降,耐磨性能变差。
潘继岗等采用两种喷涂工艺制备(等离子喷涂和超音速火焰喷涂)的铁基涂层均具有较高的显微硬度和较小的孔隙率,组织致密,呈典型的层状结构。
其中以等离子喷涂工艺制备的铁基非晶纳米晶涂层的耐磨性较好。
赵新彬等采用大气等离子喷涂在H62铜板表面制备了约220μm厚的FeCrMoSnPBSiC非晶合金涂层,此涂层对高频电磁场和直流磁场均具有良好的屏蔽性能,在300 kHz~1.5GHz频段,样品的屏蔽效能可达80dB;在10 Oe的直流应用磁场下样品的屏蔽效能约为10.6dB。
陶翀等采用HVOF喷涂在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面喷涂厚度达200μm的Fe-Cr-Ni非晶涂层,具有优良的抗汽蚀性能,汽蚀质量损失约为ZG06Cr13Ni5Mo的 1/3。
本课题组成员通过电弧熔炼铜模吸铸法成功制备了Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金,分析得出此成分的非晶合金具有非常好的玻璃形成能力、极高的显微硬度(显微硬度为1153kg/mm2)及优异的耐腐蚀性能;并将此粉末通过超音速火焰喷涂在不锈钢1Cr18Ni9Ti上制备出了铁基非晶合金Fe41Co7-Cr15Mo14C15B6Y2涂层,具有较好的耐腐蚀性能,但涂层的耐腐蚀性能稍低于大块非晶合金。
2热喷涂技术及非晶合金涂层的应用在以美国为代表的西方发达国家中,HVOF己在航空航天等领域进行了较广泛的应用,正在逐步取代爆炸喷涂和等离子喷涂。
我国在上世纪九十年代开始引进HVOF技术,开展了一些尝试性的研究与应用。
西安交通大学于95年成功地研制了我国自己的HVOF系统,沈阳工大等单位陆续开发出自己的HVAF(空气超音速火焰喷涂)系统。
目前已经在国际国内大量工业化应用且具有代表性的三种超音速喷涂设备有:Sulzer Metco公司的DJ-2700高速氧气-燃气喷涂系统、Praxiar TAFA公司的JP-5000高压高速氧气-然气喷涂系统及UniqueCoat 公司的AC-HVAF活性燃烧高速氧气-燃气喷涂系统。
这些都说明我国科学技术的发展趋势。
热喷涂技术是当今社会科研表面技术运用的热潮,而非晶态合金又是综合性能优良的新型材料,运用非晶态合金材料加上热喷涂技术制备出表面具有非晶纳米晶的涂层也是社会科学的又一进步。
因为非晶合金涂层、纳米晶涂层以及非晶纳米晶复合涂层具有独特、优异的性能,如高耐蚀、高耐磨、高显微硬度高韧等,是一类很有发展前景的金属涂层。
通过有效的控制喷涂参数以及选择合理的喷涂粉末完全可以制备非晶纳米晶复合涂层,并且这种涂层的制备方法简单,易操作,大大降低了加工成本,提高了涂层制备的生产效率,更有利于非晶纳米晶复合涂层在实际生产中的实现和应用。
热喷涂技术广泛应用于喷涂陶瓷涂层,其涂层具有绝缘性能好,硬度高耐磨性好等诸多优点,但是,热喷涂工艺中,难于控制涂层中晶粒长大以保持纳米结构和涂层表面粗糙、导热性不佳且易产生脆性剥落等缺点。
相对而言,采用热喷涂技术制备非晶纳米晶涂层的过程比较容易,且在结构及成分上比陶瓷涂层更均匀,韧性更好,运用更广泛。
下面是非晶涂层的运用状况:国防工业:飞机发动机零部件,航空发动机叶片的凸台,水轮机的叶片。
汽车工业:同步齿环和活塞环、曲轴等部位。
钢铁工业:轧辊和报废旧转轮的修复。
医疗器械工业:外科手术用具和牙科用具。
其它工业:电厂锅炉“四管”(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管),锅炉内吹灰口,燃烧器附近和循环流化床锅炉受热面,燃烧高硫煤的煤粉锅炉,锤磨机筛,冲击式磨碎机套及耐磨板,光纤表面。
3 Fe基非晶涂层的质量及影响因素非晶态合金涂层质量一般是通过测量气孔率、粘着力、杨氏模量、残余应力以及在线跟踪某些参数的几种方法来进行表征。
其形貌组织可以用 X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪等来进行分析测试涂层的组织和性能。
据文献报导及本课题组相关研究成果,可知Fe基非晶涂层的形貌及性能有以下几点:(1)涂层呈层状结构,整个涂层结构分布均匀,平整光滑,致密度高。
(2)涂层孔隙率小,偶尔伴随未熔化的粉末颗粒等现象。
(3)涂层表面残余应力大及抗高温性能差,限制了其更为广泛的应用。
(4)涂层硬度高,耐磨性能好,摩损率较低。
(5)涂层具有好的耐腐蚀性能与良好的磁场屏蔽性能。
Fe基非晶合金涂层虽然具有很多优点,但在涂层制备工艺中也存在喷涂过程中基体被氧化及喷涂工件散热不良引起的内应力大等不良现象,会对涂层造成一定影响。
制备非晶合金涂层应考虑三方面的因素:一是合金系的选择;二是制备方法的选择;三是制备工艺参数的优化。
合金系成分的合理选择可以保证非晶合金具有更好的形成能力及进一步完善非晶合金本身具有的优良特性,而制备方法的合理选择及制备工艺参数的优化能提高非晶合金涂层的质量及使用性能。