金属喷涂、堆焊与修复 金属喷涂工艺与设备

研究了奥氏体不锈钢焊缝组织结构的特性和不　同振动类型超声波对大厚度奥氏体不锈钢焊缝的作　用，通过试验得到了一种有效的超声波检测奥氏体不　２００６５２７２搅拌摩擦焊接头超声无损检测研究／王训　宏…／／热加工工艺（焊接版）．－－２００６，（２）．～６２～６４　采用超声Ｃ扫描成像方法得到１０６０铝合金的搅　拌摩擦焊界面扫描图像，通过研究不同工艺参数条件　锈钢焊缝中缺陷的定量方法，即二维距离波幅表法。　该方法显著减小了一维定量法所产生的较大误差，在　一下接头的内部形貌特征，得出深度方向接头的变化趋　势。研究结果表明，在一定范围内旋转速度的提高改　善了接头的接合质量，当旋转速度提高到ｌ　５００　ｒ／　ａｉｒｎ时基本上不存在隧道型孔洞，最后利用力学性能　试样对分析结果进行了验证　图３参８　定程度上解决了由于奥氏体不锈钢焊缝的各向异　性和组织粗大引起的缺陷无法定量的问题，提高了检　测结果的准确性。图４表２参ｌ０　气焊及切割工艺与设备　２００６５２７３电弧气刨对板材初始应力场的影响／胡军　不掺混，各自独立循环使用。试验研究了低压磨料浆　峰…／／焊接学报．一２００６，２７（４）．一８９￣９２　根据电弧气刨的特点，用有限元的方法分析了电　弧气刨对１０Ｎｉ５ＣｒＭｏＶ钢板材应力场的影响规律，并　进行了试验验证，模拟结果和试验结果吻合良好。在　此基础之上．进一步分析了电弧气刨应力场规律及其　对初始应力场的影响机理。结果表明，电弧气刨稳态　应力场和平板对接焊稳态应力场相似．在靠近坡口处　体射流切割不同材料时切割速度与切割深度的关系，　对比了不同直径喷嘴的切割能力。对切割比能耗进　行了计算与分析，结果显示在同等切割能力下，该种　切割技术比能耗小，切割成本低，切割质量好，且使用　小直径喷嘴，优势更为明显。图９参６　２００６５２７５爆炸切割及其应用［俄］／］－［ｅＴｙＵｌＫＯＢ　Ｂ．Ｆ．　…为拉应力状态，在到达峰值后残余拉应力逐渐变小，　并且纵向残余应力变为压应力，而横向残余应力趋近　于０应力状态。电弧气刨对于板材应力场影响包含　两个方面：（１）材料的去除释放板材坡口处的初始应　／／ＡＢＴＯＭａＴ．ｃＢａｐＫａ．一２００３．（５）．～２９～３５　讨论了借助于加长聚能药包（ＹＫ３）爆炸切割金　属结构的工艺基础，ＹＫ３是充填了爆炸物的异形金　属管。￣Ｋ３的聚能凹槽为半圆柱形。筒形ＹＫ３的外　力；（２）电弧的热作用导致坡口处产生较大的残余拉　应力，电弧的热作用对应力场的影响更为强烈。图８　表ｌ参４　壳由铜制作，装填物为密度达１．７ｌ～１．７４　ｇ／ｃｍ。的　六索精炸药。此时ＹＫ３的超爆速度达８　５００　ｍ／ｓ。　用脉冲Ｘ射线照相术法求ＹＫ３聚能射流参数的结果　表明，射流头部的速度为２　２００～３　５００　ｍ／ｓ，这比用　２００６５２７４磨料浆体射流技术及其切割性能试验研　究／刘小健…／／机械工程学报．一２００６，４２（４）．一１５７　～１６Ｏ　锥形金属凹槽的聚能炸药略低。这是由于诸如射流　金属强度和压缩性、屏障等因素正是在所述速度时表　现出来。在此情况下不能采用流体动力学方程。用　于批量生产ｙＫ３的全套主、辅机设备已在乌克兰焊　提出了在低压下应用磨料浆体射流技术的切割　系统，该系统采用了新型的添加剂材料配制浆料，经　接研究所完成。援引了在流体动力学框架内捕述　ＹＫ３作用效率的关系式。给出了在一系列工业领域　成功使用爆炸切割工艺的例子。图９表ｌ参４　试验分析，可取代高聚物类添加剂。系统采用一种特　殊的高压料罐来传递压力，使浆料与高压传递介质互　金属喷涂、堆焊与修复　金属喷涂工艺与设备　２００６５２７６高强度涂层结合性能的试验研究及有限　３８　元分析／邱长军…／／焊接学报．一２００６，２７（４）．～１０５　～ｌＯ７　采用线切割沿涂层／基体界面切成对称切１３，两　维普资讯 http://www.cqvip.com

边粘结后直接拉伸的试验方法对高强涂层抗拉结合　强度进行评价。并借助有限单元法对涂层／基体交界　面上的应力分布及切口附近的应力集中进行了分析，　合良好。涂层和基体结合强度达到２１．２３　ＭＰａ，抗剪　强度达到３１．２７　ＭＰａ。涂层耐磨性好，相同摩擦磨损　条件下，磨损失重仅为灰口铸铁试样的１／４。Ｎｉ３Ａ１　和石墨的加入是涂层结合强度高的主要原因。图３　表５参５　为正确评价涂层／基体的结合强度提供了理论依据。　按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强　度进行了评价。结果表明，此方法可对高强涂层与基　体的结合强度进行评价。图３表２参ｌＯ　２００６５２７７脉冲放电工艺参数对ＴｉＣ涂层形成的影　响／揭晓华…／／材料保护．－－２００６，３９（４）．一３９￣４１，４７　２００６５２８０电弧喷涂铝青铜复合涂层的抗高温氧化　作用与机理／张忠礼…／／焊接学报．一２００６，２７（４）．一　８５～８８　采用铝青铜底层，外加厚度为０．１～０．２　ｍｍ的　采用液相脉冲放电技术对机械切削加工工具材　料表面进行改性，具有很大的经济效益。将高熔点金　属Ｔｉ电极置入含碳的液相介质中，利用脉冲放电所　产生的低温高能等离子体在４５钢基体上沉积ＴｉＣ陶　瓷涂层。讨论了脉冲放电工艺参数对涂层形成与涂　层硬度的影响。结果表明：脉冲宽度和峰值电流是影　响涂层沉积的主要因素，脉冲间隔和放电沉积时间对　涂层厚度有影响，而对涂层的硬度几乎没有影响；在　小峰值电流（８　Ａ）和窄脉宽（１２　ｓ）的条件下，可以获　得高硬度的ＴｉＣ涂层。图７参９　２００６５２７８高速电弧喷涂枪结构优化的试验／陈永　雄…／／焊接学报．一２００６，２７（３）．－－２５～２８　试验优化了一种高速电弧喷涂枪的结构。用　Ｓｐｒａｙ　ｗａｔｃｈ一２ｉ热喷涂监测系统测试了喷枪的雾化　熔滴速度，并研究了Ａ１涂层和３Ｃｒ１３涂层的组织和　性能。结果表明，丝材和导电嘴的存在，严重扰动了　雾化气流流态，两丝夹角和丝交点离喷管出口距离也　显著影响了喷管气流场的分布特征Ｉ改进设计喷枪的　雾化熔滴速度显著提高，其３Ｃｒ１３雾化熔滴的最高速　度达到２１０　ｍ／ｓ；涂层组织和力学性能也得到改善，　喷涂Ａ１涂层和３Ｃｒｌ３涂层时，结合强度分别提高了　５５　和３９　，硬度值也分别增加了２６　和９　，涂层　的显微组织更均匀致密，孔隙率更低。图５表６参９　２００６５２７９　曲轴表面改性用金属陶瓷电弧喷涂药芯　丝材的研制／ｔｇ面焕…／／焊接学报．一２００６，２７（３）．一　６ｌ～６４　采用Ａ１ｚ０　和ＮｉＣｒ—Ｃｒ　Ｃｚ复合粉末二种材料　作为填充材料制备了曲轴表面改性用金属陶瓷喷涂　药芯丝。分析了涂层显微组织，测试了涂层结合强度　和耐磨性能。结果表明，采用Ａ１：０　作为填充材料的　药芯丝制备出的涂层中陶瓷相含量高，涂层和基体结　纯铝涂层可进一步地提高涂层体系的抗氧化性能。　９００℃加热１２　ｈ的１Ｏ次循环氧化试验结果表明，纯　铝层的应用有助于提高铝青铜涂层的自封孔能力，在　涂层表面形成的增厚富铝氧化膜以及在涂层基体界　面上形成的富铝氧化层都对钢铁基体的防护有利。　复合涂层体系与试件基体结合可靠，没有早期失效迹　象，是一种有希望的高温防护涂层体系。图５表２参６　２００６５２８１灰口铸铁件内油污对电弧喷涂涂层结合　强度的影响／陈志强…／／材料保护．一２００６，３９（３）．一　５９～６１　电弧喷涂技术在铸铁零件上应用的研究较少。　为此研究了铸铁零件电弧喷涂前表面预处理工艺对　处理表面的影响，定量地分析了有机溶剂清洗除油、　化学除油和烘烤除油的除油效果及其对结合强度的　影响，通过拉伸试验对比了不同除油方法获得电弧喷　涂层的结合强度。结果表明：对于内部渗有油污的铸　铁基体，烘烤除油效果好，可以大幅度地提高涂层与　基体的结合强度。图２表５参６　２００６５２８２多功能微弧等离子喷涂技术／汪刘应…／／　焊接学报．～２００６，２７（２）．一８１～８４，８８　根据空气动力学和等离子喷涂理论，按照“一专　多能”的设计指导思想，采用ＩＧＢＴ逆变技术、微电脑　控制技术、软开关变换技术、拉瓦尔喷嘴和中心轴向　送粉等，设计了多功能微弧等离子喷涂系统，且具有　体积小、质量轻、抗干扰强、控制精确、喷涂粒子速度　高、粉末沉积效率高等特点，可制备各种金属合金、金　属陶瓷以及氧化物涂层。通过试验测定，多功能微弧　等离子喷涂制备的纳米结构Ａ１。０　＋１３　Ｔｉ０２涂层　的结合强度、显微硬度等性能优于９Ｍ等离子喷涂制　备的纳米结构的Ａ１：０　＋１３　Ｔｉ０２涂层，这表明通过　改进电源设计、喷枪结构设计、送粉方式等，低功率多　、　３９　维普资讯 http://www.cqvip.com

功能微弧等离子喷涂能够与大功率等离子喷涂性能　相当甚至更优异性能的涂层。图５表３参７　２００６５２８６等离子弧喷枪各种送粉方式模拟比较／黄　明浩…／／中国表面工程．－－２００６，１９（１）．－－４０￣４２　介绍了等离子弧喷枪的３种送粉方式，并利用模　２００６５２８３等离子熔覆Ｃｒ７　ｃ】／ｙ—Ｆｅ金属陶瓷复合　拟软件分别对３种送粉方式进行模拟试验对比，通过　模拟试验分析总结出３种送粉方式的特点：外送粉对　材料和能源利用率低；内送粉可以节约材料和能源，　达到更好的喷涂效果；中心送粉理论效果很好，但实　材料涂层的组织与耐蚀性／刘均波…／／金属热处理　一．２００６，３１（３）．一３３～３５　以Ｆｅ—Ｃｒ—Ｃ合金粉末为原料，采用等离子熔　覆技术，在调质Ｃ级钢表面制得以原位生成Ｃｒ７Ｃ。为　增强相的新型陶瓷复合材料涂层。分析了涂层的显　微组织，并测定其在０．５　ｍｏｌ／Ｌ的ＨｚＳＯ　溶液及不　际应用较难。图４表１参４　２００６５２８７反应等离子弧喷涂删　Ｎ涂层的性能研　同浓度的ＮａＣ１水溶液中的阳极极化曲线。结果表　明，涂层组织为初生相Ｃｒ７Ｃ。以及７一Ｆｅ与Ｃｒ　Ｃ。组　成的共晶，组织致密并与基材完全冶金结合，由于涂　层的组织组成相Ｃｒ７Ｇ本身具有极好的耐蚀性并具　有快速凝固、细小均匀的显微组织，该涂层在０，５　ｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２ＳＯ　及３　５ｗｔ％ＮａＣ１水溶液中均具有优　良的耐腐蚀性能。图５参１Ｏ　２００６５２８４等离子弧喷涂六钛酸钾涂层工艺研究／张　惠芳…／／材料保护．一２００６，３９（４）．一６７～６８　为了探索六钛酸钾热障涂层的制备工艺，通过正　交试验分析方法，采用等离子弧喷涂工艺制备了钛酸　钾热障涂层。研究了喷涂工艺对涂层物相结构的影　响，采用定量金相分析了涂层组织。结果表明：喷涂　工艺对涂层的物相结构有显著影响，随喷涂工艺的改　变，涂层由类似于八钛酸钾的某种结构转变为以六钛　酸钾结构为主的相结构；涂层孔隙分布均匀，孔隙率　在１Ｏ％左右。图４表２参３　２００６５２８５　ＮｉＣｒＢＳｉ－Ｍｏ与Ｑｓｎ—Ｎｉ／ｃ涂层摩擦副　摩擦磨损性能研究／王　建…／／中国表面工程．一　２００６，１９（１）．一３３～３５，３９　采用超音速等离子弧喷涂制备了ＮｉＣｒＢＳｉ—Ｍｏ　和ＱＳｎ—Ｎｉ／Ｃ涂层，测试了这种摩擦副涂层的常规　性能与摩擦磨损性能。结果表明，所获得的涂层孔隙　率低，分别为０．８２％（ＮｉＣｒＢＳｉ—Ｍｏ涂层）、０．７６　Ａ　０（ＱＳｎ—Ｎｉ／Ｃ涂层），结合强度高，分别为６２．２　ＭＰａ、　２８．９　ＭＰａ，二种涂层摩擦副摩擦因数（０．００４３）仅为　块体材料１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ与ＺＱＰｂ３０摩擦副（Ｏ．００９３）　的１／２，相应磨损量（１＿１　ｍｇ／ｈ）也仅为块体材料磨损　量（１５．６　ｍｇ／ｈ）的１／１５，显示出涂层摩擦副优异的减　摩耐磨性能。图５表３参４　４０　究／李晓亮…／／新技术新工艺．－－２００６，（３）．－－８５￣８６　ＴｉＮ涂层可以通过传统的物理或化学气相沉积　（ＰＶＤ及ＣＶＤ）工艺制备，但其缺点是沉积速率低，涂　层厚度过薄；这些都严重地限制了ＴｉＮ涂层材料在　磨、蚀服役条件下的应用。研究利用反应等离子弧喷　涂的方法制备了Ｔ　／Ａ１Ｎ涂层，并分析了涂层的组　织及摩擦磨损性能。结果表明：ＴｉＮ／Ａ１Ｎ涂层韧性　比ＴｉＮ涂层有所提高；　Ｎ／Ａ１Ｎ涂层不仅有较低的　摩擦系数，且在高载下的磨损性能比ＴｉＮ涂层有较　大的提高。图７参２　２００６５２８８反应室沉积ＴｊＮ／ＡＩＮ复相陶瓷的研究／邹　东利…／／热加工工艺（焊接版）．一２００６，（２）．一１３～　１４．１８　采用自蔓延高温合成与等离子弧喷涂相结合的　方法在自制的反应室中沉积了ＴｉＮ／Ａ１Ｎ复相陶瓷。　通过ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ等手段对复相陶瓷进行了相　分析、表面形貌及微观结构分析，结果表明，复相陶瓷　主要由ＴｉＮ和Ａ１Ｎ二相组成，但复相陶瓷粒子间的　结合较差，没有明显的相界，ＴＥＭ表明复相陶瓷有类　似于羽毛状的形貌。图４表１参４　２００６５２８９用电热爆炸超高速喷涂法制备ｗｃ—Ｃｏ　合金涂层的研究／段　鹏…／／材料保护．一２００６，３９　（３）．一２２～２６　制备高性能表面耐磨涂层是抵抗工件磨损的有　效途径。利用自行研制的电热爆炸超高速喷涂装置，　进行了在大气环境下制备ｗＣ—Ｃｏ硬质合金抗磨涂　层的试验研究。分析了ＷＣ—Ｃｏ金属陶瓷箔爆炸过　程的电学变化特性，不同电压等级下的试验结果表　明：爆炸箔的平均能量利用率约为３Ｏ％，得到了亚微　米级的超细晶涂层｝涂层的平均显微硬度为原始喷涂　材料硬度的１．１～１．５倍，最高可达２　２２０　ＨＶ｝在涂　维普资讯 http://www.cqvip.com

层与基体结合面处形成了不同于涂层和基体组织的　过渡层；晶粒直径最小可达７０　ｎｍ，平均晶粒度级别　测试了涂层的结合强度、硬度、孑Ｌ隙率和高温抗氧化　性能。试验结果表明，涂层的结合强度在５７　ＭＰａ以　上，硬度为５４５　ＨＶ０．　，孔隙率在２％以下。涂层的抗　氧化性能较好，涂层在８５０℃以下或经过较短时间热　数Ｇ＝２０．８。图６表１参１Ｏ　２００６５２９０　ＨＶＯＦ喷涂Ｆｅ－－Ｃｒ基涂层中非晶与纳米　晶形成的研究／吴玉萍…／／材料热处理学报．一２００６，　２７（２）．一１５～１９　处理时，涂层氧化增重较少，而温度在８５０℃以上或　经过较长时间热处理时，涂层氧化增重明显。在相同　试验条件下与气体爆燃涂层、等离子涂层相比，用　ＨＶＯＦ喷涂的涂层其耐磨性能最好。图３表３参６　采用多元Ｆｅ基合金（含Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂ等）作为喷　涂粉末，用超音速火焰（ＨＶＯＦ）喷涂法在不锈钢基体　上制备厚度约２００　ｍ的Ｆｅ—Ｃｒ基涂层。用Ｘ射线　２００６５２９３二硫化钼含量对自润滑涂层组织及性能的影　衍射、扫描电镜、透射电镜、差示扫描量热仪（ＤＳＣ）对　涂层的组织结构特征进行了研究。涂层由于熔融和　半熔化状态的液滴的连续堆积而成层状，由Ｆｅ基非　晶、纳米晶及硼化物组成，纳米晶尺寸约为１Ｏ～３Ｏ　ｎｍ。ＤＳＣ分析表明非晶的晶化温度约为６０５℃。非　晶的形成是由于喷涂液滴快的冷却速度及合适的粉　末成分；非晶由于后续熔融液滴的堆积对前涂层产生　退火效应，以非均匀形核的方式分别在非晶内部和非　晶与硼化物的界面形成。图５表２参１８　２００６５２９１　反应火焰喷涂Ｔｉｃ／Ｆｅ复合涂层组织及形　成机理／刘慧渊…／／材料热处理学报．一２００６，２７（２）　一．１２２～１２６　以ＴｉＦｅ粉和碳的前驱体（石油沥青）为原料通过　前驱体碳化复合技术制备了Ｔｉ—Ｆｅ—Ｃ系反应喷涂　复合粉末，并用普通火焰喷涂技术制备了ＴｉＣ／Ｆｅ陶　瓷金属复合涂层。观测了喷涂粉末、淬熄实验获取的　飞行粒子以及涂层的形态、相和组织结构。结果表　明：前驱体碳化复合Ｔｉ—Ｆｅ—Ｃ系喷涂粉末有非常紧　密的结构；可有效地解决反应喷涂过程中原料粉末分　离的问题。在反应火焰喷涂过程中，每一个喷涂粉末　颗粒构成独立的微小反应单元，原料之间反应充分。　在整个喷涂过程中喷涂粉末经历了熔化扩散、物相形　成、碰撞后快速凝固三个阶段。所得涂层由ＴｉＣ和　Ｔｉｚ０ａ共生聚集片层和细小ＴｉＣ颗粒弥散分布于金　属基体所形成的内晶型复合强化片层交替叠加而成。　图５表２参９　２００６５２９２　超音速火焰喷涂ＣｏＣｒＷ涂层的性能研究／　杨中元…／／中国表面工程．－－２００６，１９（２）．－－３６￣３８　采用超音速火焰喷涂工艺制备了ＣｏＣｒＷ涂层，　响／王玮…／／中国表面工程．一２ｏｏ６，１９（２）．一４３～４６　利用超音速火焰喷涂技术制备了４种不同Ｍｏ　含量的镍基自润滑涂层，并对涂层进行了组织和性能　研究。结果表明：随着自润滑材料ＭｏＳｚ含量的增　加，涂层的显微硬度、结合强度和滑动摩擦因数都明　显降低；当Ｍｏ　含量由６％增加到９％时，涂层滑动　摩擦因数由０．１８减小到０．１６，变化处于平稳，但磨损　量却由０．５　ｍｇ／ｍ突然增大到１．６　ｍｇ／ｍ；涂层中条　状未熔Ｍｏｓ２和孑Ｌ洞的存在，是其显微硬度、结合强　度和摩擦因数减小的主要原因。图２表４参５　２００６５２９４　Ｃ／ＰＭＲ－－１５基体表面ｗｃ—Ｃｏ涂层制备　及性能研究／曹素红…／／新技术新工艺．一２００６，（４）　一．８５～８７　采用超音速火焰喷涂工艺，在预黏结Ｋｅｖｌａｒ一４９　纤维布的Ｃ／ＰＭＲ一１５基体上制备了ｗＣ—Ｃｏ涂层。　结果表明预黏结Ｋｅｖｌａｒ一４９纤维布后所得的ＷＣ—　Ｃｏ涂层连续致密，这主要是由于Ｋｅｖｌａｒ一４９纤维布　表面具有凸凹起伏的特征，为涂层粒子沉积提供了有　利条件。经２６０℃至室温的热冲击３００次后，涂层未　出现明显剥落，原始裂纹基本无扩展现象，这主要是　由于Ｋｅｖｌａｒ一４９纤维布具有较好的应力缓和功能。　图４表２参６　２００６５２９５金属基陶瓷复合涂层的热喷涂／郜少波　…／／热加工工艺（焊接版）．一２００６，（２）．一５３～５６　金属基陶瓷复合涂层技术是具有广阔应用前景　的材料表面处理技术和材料复合技术，而热喷涂技术　是制备金属基陶瓷复合涂层的重要的制备技术之一，　综述了金属基陶瓷复合涂层的各种热喷涂方法，并对　热喷涂的制备工艺进行了总结。表１参１５　４１