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等离子熔覆WC复合厚涂层特性研究

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在涂层横截面测量显微硬度 ， 测量荷载为 １０ 。 ０ｇ
３ 结果 和 讨 论
３１微 观 结构和 成分 分析 ．
１ ％， ． 佘下为 ＷＣ 硬度为 Ｈ Ｃ ５ ５ 。 ５ ， Ｒ ４～ ５ 金属基体特别 选 择 具 有 优 良 自熔 性 的 Ｎ 基 合 金 中的 Ｎ６Ａ。 ｉ ｉ ０
Ｎ ６ Ａ 的化 学 成分和 硬度如 表 ｌ 示 。 ｉ０ 所
图ｌ 显示 的是 等离子熔覆涂层 的横截 面 Ｓ Ｍ Ｅ
照 片 。明显 可 以看 出涂层 界面 呈现 弧状 ， 这是 由于对
பைடு நூலகம்
于等离子弧来说 ，中间等离子弧能量密度大而两侧
表 １ ｉ０ 化 学 成分 和硬 度 Ｎ６ Ａ
Ｔ ｂ Ｃｈ ｍｉａ ｏ ｏ ｉｏ ｎ ａｄ ｅ ｓ ｏ ６ Ａ ａ ．１ ｅ ｃ ｌ ｍｐ ｓｔ ｎａ ｄ ｈ ｒｎ ｓ ｆＮｉ０ ｃ ｉ
捅 要
将 Ｎ 基合金和 Ｎ 包 ＷＣ粉末混合均匀后事先涂覆在低碳 钢基体上 ，通过非压缩弧等离子熔覆设备在低碳 钢上制备 Ｎ 包 ｉ ｉ ｉ ＷＣ复合厚涂层 。涂层分为三种重量百分比 Ｎ 包 ＷＣ粉末 ， ｉ 分别为 ５ １％，５ ％，０ １％。应用 ｘ衍射 （ Ｒ 、 Ｘ Ｄ）光学显微镜 （ Ｍ）扫描 Ｏ 、 电镜 （ Ｅ 、 Ｓ Ｍ）能谱仪（ ＤＳ 和显微硬度分析对涂层 成分 、 Ｅ ） 微观结构和显微硬度进行分析 。 结果显示涂层和基体之间形成冶金结合 ， Ｘ Ｄ显示主要的相是 一 ｉ Ｒ Ｎ 周溶体 ， 以及 Ｆａ Ｆ 相和 Ｍ Ｍ 相 。 ｅ Ｂ、 ｅ Ｃ、 发现等离子熔覆 区的显微硬度随着 Ｎ 包 ＷＣ粉末含量 ｉ 的增加而提高。 关键词 等离子熔覆 ， 显微硬度 ， ＷＣ
和氧化物 形 成 。在表 面焊 接 （ ｅｄ ｓｒ ｃ ｇ 过 程 ， ｗ ｌ—ｕｆ ｉ ） ａｎ
等离子设备成本低于激光设备。所以等离子弧经常
在材料研究 中被用作制备新型材料的加热源 １ 。
本研究中 ， 通过三种不 同含量 Ｎ 包 ＷＣ粉末制 ｉ
备等离子熔覆 Ｎ 包 ＷＣＮ 基合金 ＭＭＣ涂层， ｉ ／ｉ 分析
涂层成分 ， 微观结构和显微硬度。
合金粉末和基体金属表面 同时熔化 ，然后凝固形成
收稿 日 ： ０ － ２ ２ 期 ２ ６ １— ０ ０
基 金项 目： 本研究获得江苏省 自 然科学基金资助（ 编号 ：Ｋ ０４ １） Ｂ ２０ １７
通讯联系人： ，－ ａ：ｈｂｎ ＠ ｉ ． ｍ 胡冰 Ｅ ｍ ｉｎ ｕｉ ｓ ａ ｏ ｌｉ ｇ ｎ ｃ
使用图象分析软件测定涂层的空隙率（ Ｉ Ｓ２ ） Ｃ ＭＡ ． ， ０
熔覆在 ４ 钢基体上 ， ５ 使用三种含量 的 Ｎ 包 ＷＣ 重 ｉ （
量百分比 ）为 ， ｌ 口５ １％。Ｎｉ ＷＣ粉末是益阳生 包
产 ，其 化 学 成 分 （ 量 百 分 比 ） １ ％，杂 质 低 于 重 Ｎｉ２
等 离子 熔 覆 ＷＣ复合厚 涂层 特 性研 究
胡 冰 贺 子 义 陆 益 军 ｚ 张 京 贤 王 萍 吴 玉萍 林 萍华 谢 国治
（， 农业 大学 天美 电镜 技 术合作 示 范 实验 室 ，１０５２河 海大 学材 料科 学与工程 系， １ 南京 ２０９ ；， 南京 ：１０８ ２０９ ）
涂和表面焊接 （ ｅ —ｕｆ ｉｇ处理的缺点。 ｗ ｌ ｓｒ ｃ ） ｄ ａｎ 然而 ， 激 光能量转换效率低 ， 设备昂贵 ， 只能处理大尺寸试样
而限制 了其 应用 。
粘结剂中嵌有硬而脆 的碳化物颗粒而受到越来越多 的关注。 众所周知 ， 一 碳 金属基复合材料对所有类型
的磨损都具有很高的磨损抗力 ，这是因为硬颗粒嵌 在韧性基体中 ， 能够减少塑性变形带来的应力。ＷＣ
中图分类号 ：Ｑ１ ４７ 文献标识码 ： Ｔ ７ ＿５ Ａ
熔覆涂层 ，熔化的基体金属改变了熔覆涂层的化学
１ 前 言
控制和减少磨损是涂层研究中非常重要 的一个
方 面 。 ｔ ｔｘｃｍｐｓｅ（ ｍｅａｍａｉ ｏ ｏｉ ｓ ｌ ｒ ｔ ＭＭＣ） 由于在韧 性金 属
成分和性能 。 激光熔覆是一种相对较新的技术 。 近 年来 ， 具有高的沉积率 ， 的热 量输 出， 低 良好的处理 环境的激光熔覆 已经成为最有前途的工艺之一 。通 过精确控制处理参数 ，激光熔覆处理能够克服热喷
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第２ ８卷第 １ 期
２０ ０ ７年 ３月
《 瓷学报 》 陶
Ｊ ０Ｕ ＲＮＡＬ ０Ｆ ＣＥＲＡ Ｍ Ｉ ＣＳ
Ｖｏ１ ． １ ． ＮＯ． ２８ Ｍ ａ ．００ ｒ２ ７
文 章 编 号 ：００ ２ ７ （０ ７ ０ — ０ ４ ０ １０ — ２ ８ ２ ０ ）１ ０ ３— ５
作为一种压缩弧 ，等离子弧具有高能量密度和 极高的温度 ，等离子喷嘴的温度超过 １００ 。 等 ００ ｏ Ｃ
具 有 优 良的磨 损抗 力 ，特 别 是 作 为 硬 面材 料 的 ＷＣＷ￣ ＷＣ Ｃ ， ｏ Ｎ 通常是用作粘结剂， ／ Ｃ或 － ｏＣ 或 ｉ 但 是 ＷＣ优良特性依赖于磨损机理和涂层微观结构之
间的 关系 １ 之。
离子弧被广泛的应用在传统 的金属加工 ，如等离子
喷涂 ， 等离子焊接 ， 等离子切割等 。等离子加工和激 光加工一样 ， 操作容易 ， 方便获得高能等离子弧 ， 但
熔覆处理 ， 如喷涂、 ｒ ｃ ｇ和激光熔覆 ， ｓ ｆｉ ｕａｎ 适合制
备相对较厚 、 能抗磨损和腐蚀的涂层 。在热喷涂过程 中 获得 的涂层， 除了超音速火焰喷涂 （ Ｖ Ｆ ， Ｈ Ｏ ）涂 层和基体的结合力较低且一般 ，并且涂层还有空隙
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《 陶瓷学报） ０ ７年第 １期 ） ０ ２
２ 实 验
涂层 由 Ｎ 包 ＷＣ颗 粒 分 布在 金属 基体 中组 成 ， ｉ
（ ＯＭ） 扫描 电镜 （Ｅ ） 行 微观 结 构分 析 ， 谱仪 和 ＳＭ 进 能 （ Ｄ ） 析 涂层 成 分 ， Ｅ Ｓ分 ｘ衍 射 （ ） 析 涂 层物 相 ， Ⅺ 分

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真空熔覆WC颗粒增强复合涂层中WC溶解行为的研究

真空熔覆WC颗粒增强复合涂层中WC溶解行为的研究

维普资讯 程 ／２０ ０ ８年 ９ 期
真 空熔 覆 ＷＣ颗 粒 增 强 复 合涂 层 中 ＷＣ溶解 行 为 的 研 究
Ｄｉｓ ｌ ｔｏ ｈ ｖ ｏ ｆＷ Ｃ ｉ Ｃ ｉ ｆ ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｉ ｎ Ｂｅ ａ ｉ ｒｏ ｎ Ｗ Ｒｅｎ ｏ ｃ ｄ
Ｎ ｉ ５ Ｗ Ｃ ｏａ ｉ ｓ；ｉ ｉ ２ Ａ — Ｃ ｏ ｔｎ ｔ Ｃ ｒ ｌ ２ Ｂ－ ｃ ｔｎｇ ｎＮ ２Ａ Ｗ ｃ ａ ｉ ｇｓ ｈｅ Ｗ ａ ｅ ｓｉ ｌ ｉｓ ｌ ｅ ｎ ｓ ｇｈｔｙ ｄ ｓ ｏ ｖ ｄ ｉ ｏｍ ｅ ｌ ｃ ｔｏ ． Ｔｈｅ ｏ ａ ｉ ｎｓ
Ｃｏ ｐ ｓｔ ｍ ｏ ｉｅＣｏａ ｉ ｇｓ ｔｎ
王智慧 ， 爱弟 ， 杨 张
田， 贺定勇
（ 北京 工业 大学 材料 科学 与工程 学 院 ， 北京 １０ ２ ） ０ １ ４
Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｚｈｉｈｕｉ ＹＡ ＮＧ ｉｄ ， — ， Ａ — ｉ ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ ａ Ｈ Ｅ ｎ — ｏｎ Ｔｉ ｎ， Ｄｉ ｇ ｙ ｇ
组成 ， 研究 ＷＣ颗粒 的溶 解行 为 。
料 。将 碳化 钨颗粒 与镍基 自熔 合金 粉末混 合后 采用 真
空熔覆 的方 法制备 耐 磨涂 层 ， 于涂 层 与基 体 可 以实 由
现冶金 结合并 且稀 释率极 低 ， 因而受 到研 究者 的重视 。
单独 的碳化 钨颗粒 在真 空条 件 下加 热 至 １ ０ 。 一 般 ２０ Ｃ，
硬 质陶瓷 相碳 化钨具 有高 硬度 ， 高熔点 （ ８ ０ 、 ２ ０ ℃） 低 热膨胀 系数 、 良 的耐磨 性 和 抗 热 冲击 性 等 一 系列 优
独 特 的性能 ， 因此被 广 泛地 用 于 颗 粒增 强 耐 磨 复合 材
属基 复合涂 层 中 Ｗ Ｃ的溶 解行 为 ， 却 局 限于 某 一特 但 定 的基体 ， 基体 成分 的 变化 对 于 ＷＣ溶 解方 式 有 何影 响 ， 献报 道很 少 。故本 工作 通 过 改 变镍 基 体 的 化 学 文
6-等离子熔覆技术

6-等离子熔覆技术


等离子弧熔覆
裸棒等离子弧熔覆
4
2、等离子弧熔覆技术分类
（2）按熔覆过程分为 同步送粉粉末等离 子弧熔覆
等离子弧熔覆
预置粉末等离子弧 熔覆
预置粉熔覆示意图
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2、等离子弧熔覆技术分类
（3）按工作电流的大小分 等离子弧熔覆
等离子弧熔覆
微束等离子弧熔覆（工作电流＜30A） ① 等离子弧熔覆技术 工作电流一般为200~350A，主要用于修复、强化较大的 零部件，制备较厚的熔覆层。 ② 微束等离子弧熔覆技术 一般把工作电流小于30A的等离子电弧称为微束等离子电 弧，该电弧的最小电流可以稳定工作在 0.5A 以下，因而可以 精确控制焊接过程或成形过程中的热输入量。
矿山机械等抗磨损零件的强化和修复。 镍基合金粉末：熔覆层耐磨、耐蚀、抗氧化 镍铬硼硅合金粉末：25~65HRC，综合性能优良，用途广泛，可用于强化和修复承受金属摩擦
磨损的工件，各种低应力磨料磨损的零件，耐蚀件和工作温度不超过700 ℃的零件，以及铸铁、
钢件缺陷的修补。 钴基合金粉末：熔覆层具有优良的高温性能，较好的热强性、热蚀性、韧性以及冷热疲劳性能。 一般用于较重要的耐高温磨蚀零件的强化和修复。如高温高压阀门板和阀座，各种发动机的排 气阀密封面以及用于热腐蚀条件下的飞机发动机部件 等。
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6、等离子弧熔覆技术应用
采用等离子弧熔覆技术实现了小型零件的直接金属成形，成形零 件组织细密，力学性能均一。如已成功在发动机排气门密封锥面得到 了应用。
等离子熔覆成形过程示意图
等离子熔覆成形毛坯件
精加工成形件
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6、等离子弧熔覆技术应用
采用等离子弧熔覆强化、修复矿山机械中部槽、截齿等部件。
滑靴道熔覆
等离子体喷涂厚热障涂层的研究进展

等离子体喷涂厚热障涂层的研究进展

第49卷第6期 2021年6月硅 酸 盐 学 报Vol. 49，No. 6 June ，2021JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.20200691等离子体喷涂厚热障涂层的研究进展陶诗倩1,3，李 伟3，杨加胜1,2, 陶顺衍1,2(1. 中国科学院上海硅酸盐研究所，中国科学院特种无机涂层重点实验室，上海 201899；2. 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049；3. 上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093)摘 要：厚热障涂层(TTBCs)具有良好的隔热性能，能够有效提高航机涡轮/燃机透平前的燃气入口温度。

等离子体喷涂工艺是制备TTBCs 的典型方法。

综述了等离子体喷涂TTBCs 的国内外研究现状，指出了TTBCs 所面临的挑战。

着重从单片层、涂层结构及性能等方面展开探讨，同时对其发展趋势进行了展望。

关键词：等离子体喷涂；厚热障涂层；微结构；服役性能中图分类号：TQ174.75 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)06–1195–11 网络出版时间：2021–04–06Research Progress on Plasma Sprayed Thick Thermal Barrier CoatingsTAO Shiqian 1,3, LI Wei 3, YANG Jiasheng 1,2, TAO Shunyan 1,2(1. Key Laboratory of Inorganic Coating Materials CAS, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201899, China;2. Materials and Optoelectronics Research Center, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;3. School of Materials Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China )Abstract: Thick thermal barrier coatings (TTBC) have good thermal insulation properties and can effectively improve the gas inlet temperature before aero-engine turbine or gas turbine. Plasma spraying is a common method for preparing TTBCs. This paper reviewed recent research work on plasma sprayed TTBCs, and pointed out the challenges for TTBCs. The splat effect, the structure and properties of coatings were emphatically discussed. In addition, the future development was also prospected.Keywords: plasma spraying; thick thermal barrier coatings; microstructure; service performance随着航空发动机以及工业燃气轮机燃机效率和性能的不断提升，发动机涡轮或燃机透平前的燃气入口温度不断攀升，最高温度已超过1 700 ℃，远远超过当前用于制备涡轮叶片等热端部件的镍基单晶高温合金的最高使用温度(不超过1 150 ℃)，致使热端部件承受了越来越苛刻的高温富氧燃气的热–力耦合作用[1–4]。

等离子喷涂WC-CrC-Ni涂层与WC-12Co涂层的性能研究

等离子喷涂WC-CrC-Ni涂层与WC-12Co涂层的性能研究

等离子喷涂WC-CrC-Ni涂层与WC-12Co涂层的性能研究宋长虹;高峰;白智辉【摘要】本文对比研究了WC-CrC-Ni涂层和WC-12Co涂层在室温下表面硬度、横截面硬度和结合强度;对比了两种涂层在700℃下的抗氧化性能和热震性能.利用扫描电镜观察了粉末形貌和涂层热震前后的形貌.结果表明WC-CrC-Ni涂层的常、高温性能均优于WC-12Co涂层.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)003【总页数】5页(P26-30)【关键词】WC-CrC-Ni;WC-12Co;等离子喷涂;抗氧化;热震【作者】宋长虹;高峰;白智辉【作者单位】沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110043;北京矿冶研究总院,北京 100160;北京矿冶研究总院,北京 100160【正文语种】中文【中图分类】TG174.4热喷涂碳化钨金属陶瓷涂层硬度高、耐磨性好，可显著提高工件的使用寿命，广泛应用于航空、冶金、石化等诸多工业领域。

碳化钨金属陶瓷由碳化钨硬质相和合金粘接相两部分组成。

最早获得应用的是WC-Co涂层材料，后在合金体系添加Cr形成的WC-CoCr可以提高涂层在常温下的耐盐雾腐蚀性能[1]，在硬质相体系添加碳化铬形成的WC-CrC-Ni喷涂材料，提高了碳化钨金属陶瓷涂层的耐氧化性能和中、高温性能[2]。

国内对WC-Co和WC-CoCr喷涂材料的研究很多[3-4]，但对WC-CrC-Ni的研究相对较少[5]。

本文采用等离子喷涂工艺制备了WC-12Co 和WC-CrC-Ni涂层，对比了两种涂层的相关性能，为中、高温耐磨涂层选材提供依据。

1 试验1.1 喷涂粉末喷涂粉末材料选用北京矿冶研究总院生产的WC-12Co（牌号KF 60P），粒度规格为10～53μm，WC-CrC-Ni（牌号 KF 66），粒度规格为10～53μm。

粉末形貌如图1所示，均为球形。

图1 WC-12Co和WC-CrC-Ni粉末形貌Fig.1 SEM micrograph of WC-12Co powder and WC-CrC-Ni powder两种粉末的化学成分及物理性能如表1所示。