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电阻缝焊制备铁基非晶涂层温度场数值模拟

焊接学报 2024年第8期45卷 24-32页

作者：王文琴徐永东韩召先张超华贾剑平王非凡李玉龙南昌大学先进制造学院南昌330031 江西昊宇重工有限公司瑞金342500 中国运载火箭技术研究院北京宇航系统工程研究所北京100076

通过电阻缝焊成功在SUS304上制备出铁基非晶涂层,并测量制备过程的温度热循环.基于Comsol采用电-热耦合的有限元方法,重点分析制备过程电流密度及温度场的动态分布及换热机理,对比温度场的试验和模拟结果可知,相同位置模拟与试验的温度... 详细信息

通过电阻缝焊成功在SUS304上制备出铁基非晶涂层,并测量制备过程的温度热循环.基于Comsol采用电-热耦合的有限元方法,重点分析制备过程电流密度及温度场的动态分布及换热机理,对比温度场的试验和模拟结果可知,相同位置模拟与试验的温度热循环曲线误差很小,验证了电-热耦合方法计算电阻缝焊制备制备铁基非晶涂层温度场的可靠性.结果表明,高电流密度区域主要存在于电极轮正下方粉末层底部的某些点位、以电极轮与粉末层接触面左右两端为中心的邻近区域,铁基非晶涂层制备过程的温度场不仅与电流密度分布相关,还受电极轮移动及涂层与附近区域的热交换所影响,使稳定时,在纵向温度几乎没有变化,在x-z截面呈左边高、右边次之、中间低的“凹”字形分布,相对应的热循环曲线则呈“升-降-升”的整体升温趋势.

关键词：电阻缝焊电热耦合数值模拟铁基非晶涂层

镁合金表面喷涂铁基非晶涂层在模拟体液中的耐蚀性

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特种铸造及有色合金 2024年第1期44卷 55-58页

作者：何鹏袁子洲张香云张咪兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZK60A镁合金表面沉积Fe_(78)Si_(9)B_(13)非晶涂层,对涂层的组织结构进行表征,并利用电化学动电位极化和阻抗测试研究了非晶涂层在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明,涂层致密均匀,与基体结合良好,非... 详细信息

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZK60A镁合金表面沉积Fe_(78)Si_(9)B_(13)非晶涂层,对涂层的组织结构进行表征,并利用电化学动电位极化和阻抗测试研究了非晶涂层在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明,涂层致密均匀,与基体结合良好,非晶占比高,孔隙率小。动电位极化测试结果显示涂层腐蚀速率远低于镁合金基体,且低于骨缺损修复前两阶段的降解速率上限,阻抗谱分析结果与极化曲线对应,涂层在SBF中的耐蚀性明显高于镁合金基体。

关键词： ZK60A镁合金铁基非晶涂层电化学测试 SBF

等离子转移弧喷涂铁基非晶涂层的组织与耐蚀性能

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材料工程 2023年第10期51卷 107-117页

作者：雷少鸣黄艳斐刘明赵运才王海斗江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

为解决电弧喷涂铁基非晶涂层氧化严重等问题,采用等离子转移弧丝材喷涂(PTWS)在20NiCrMo基体上制备铁基非晶涂层,通过响应曲面法设计四因素三水平工艺参数优化实验,建立氩气流量、氢气流量、工作电流以及喷涂距离与孔隙率之间的数学模... 详细信息

为解决电弧喷涂铁基非晶涂层氧化严重等问题,采用等离子转移弧丝材喷涂(PTWS)在20NiCrMo基体上制备铁基非晶涂层,通过响应曲面法设计四因素三水平工艺参数优化实验,建立氩气流量、氢气流量、工作电流以及喷涂距离与孔隙率之间的数学模型关系。利用最佳工艺参数制备铁基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、硬度测试仪(HV-1000A)和电化学工作站(IM6ex)对涂层进行微观形貌、相组织、硬度及极化分析。结果表明:当工作电流不变时,氩气增大、喷涂距离减小或是氩气减小、喷涂距离增大都会导致孔隙率呈下降趋势。在最优工艺参数下,即Q_(Ar)=115 L/min,Q_(H2)=4 L/min,I=300 A,D=150 mm,d=12 mm,V_(wire)=60 mm/s,所获铁基非晶涂层的孔隙率为2.14%,平均硬度为960HV_(0.1),腐蚀电势为-0.4841 V以及腐蚀电流为3.716×10^(-5) A·cm^(-2),表明涂层具有良好的耐腐蚀性能。

关键词：转移弧丝材喷涂铁基非晶涂层响应曲面

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不锈钢表面激光熔覆铁基非晶涂层研究

中国激光 2011年第6期38卷 177-180页

作者：王彦芳栗荔鲁青龙丁伟涛石志强中国石油大学(华东)材料科学与工程系山东东营257061 山东石大胜华化工集团股份有限公司山东东营257061

采用5 kW横流CO2激光器,在304 L不锈钢基体上激光熔覆了Fe75.5C7.0Si3.3B5.5P8.7非晶涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、综合热分析仪和显微硬度计,对熔覆层的相组成、组织结构、热稳定性和显微硬度进行了较为系统的研究。实验结果表... 详细信息

采用5 kW横流CO2激光器,在304 L不锈钢基体上激光熔覆了Fe75.5C7.0Si3.3B5.5P8.7非晶涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、综合热分析仪和显微硬度计,对熔覆层的相组成、组织结构、热稳定性和显微硬度进行了较为系统的研究。实验结果表明,涂层无微观裂纹、夹杂等缺陷,与基体结合良好。涂层主要由非晶相和Fe3P、Fe2Si等金属间化合物组成。涂层具有明显的外延生长特征,在涂层中部区域出现了大片无组织特征的非晶区。涂层的晶化温度为793~835 K,在793 K以下不会发生晶态的转变,具有较高的热稳定性;涂层的显微硬度呈梯度分布,中部硬度最高,最高硬度为441.3 HV,大约是基体硬度的3倍。

关键词：激光技术铁基非晶涂层组织结构热稳定性显微硬度

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电弧喷涂铁基非晶涂层摩擦磨损性能分析

焊接学报 2012年第1期33卷 81-84,117页

作者：张关震贺定勇周正王国红北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

采用电弧喷涂技术在低碳钢基体上制备Fe-(Cr,Ni)-(C,B)系非晶合金涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和差热分析仪对涂层的相组成、微观组织和热稳定性进行了分析,用MRH-3型高速环块磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损行为.结果表明,... 详细信息

采用电弧喷涂技术在低碳钢基体上制备Fe-(Cr,Ni)-(C,B)系非晶合金涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和差热分析仪对涂层的相组成、微观组织和热稳定性进行了分析,用MRH-3型高速环块磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损行为.结果表明,涂层中含有一定量的非晶相,呈典型的热喷涂层状组织结构,孔隙率较低;涂层具有良好的热稳定性,在500℃以下使用不会发生晶化转变;涂层具有较高的显微硬度和优异的摩擦磨损性能,平均显微硬度为1 155 HV0.1,相同试验条件下,涂层的相对耐磨性能约为Q235钢的13.3倍,涂层的磨损机制主要以疲劳磨损为主.

关键词：电弧喷涂铁基非晶涂层干摩擦磨损行为

基于波包分解技术的铁基非晶涂层厚度超声检测与评价

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振动与冲击 2021年第12期40卷 38-45页

作者：张昱陈尧李秋锋卢超周瑞琪龙盛蓉南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

在强摩擦和强腐蚀的环境中,铁基非晶涂层可以为钢质设备提供防护,但是对于铁基非晶涂层质量的无损检测与评价仍然没有有效的方法。针对涂层质量检测需要,提出一种涂层质量高频超声检测与评价方法。通过建立三轴超声扫查系统,完成对超音... 详细信息

在强摩擦和强腐蚀的环境中,铁基非晶涂层可以为钢质设备提供防护,但是对于铁基非晶涂层质量的无损检测与评价仍然没有有效的方法。针对涂层质量检测需要,提出一种涂层质量高频超声检测与评价方法。通过建立三轴超声扫查系统,完成对超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)铁基非晶涂层信息的高频超声扫查;然后针对信号中的界面回波混叠情况,设计母波包,对各检测信号进行卷积、波包分解和窄脉冲替换等处理,分离和提取各界面回波,提高检测信噪比;最后将重构检测信号成像,直观观察涂层厚度和质量,并与扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)结果对照,相对误差约为3.2%。

关键词：铁基非晶涂层超声检测超音速火焰喷涂波包分解涂层结构成像

宽带激光熔覆铁基非晶涂层的微观组织及形成机制

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中国激光 2018年第3期45卷 216-221页

作者：王彦芳李豪孙旭宋增金李娟石志强中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580

采用宽带激光熔覆技术,在304L不锈钢表面制备了Fe-Cr-Si-P非晶涂层,分析了涂层的组织结构及形成机制,建立了激光熔覆物理和数学模型,得到了熔池沿深度方向的温度梯度及冷却速率的变化规律。结果表明,涂层微观组织的界面区是平面晶和外... 详细信息

采用宽带激光熔覆技术,在304L不锈钢表面制备了Fe-Cr-Si-P非晶涂层,分析了涂层的组织结构及形成机制,建立了激光熔覆物理和数学模型,得到了熔池沿深度方向的温度梯度及冷却速率的变化规律。结果表明,涂层微观组织的界面区是平面晶和外延生长树枝晶,中部区域为非晶区,表面为梅花状树枝晶区。凝固过程中,从熔池底部到表面的温度梯度逐渐减小,冷却速率逐渐增大。结合凝固理论,建立了涂层组织特征与形状控制因子及冷却速率的关系模型。

关键词：激光技术宽带激光熔覆铁基非晶涂层微观结构形成机制

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铁基非晶涂层的研究进展

电镀与涂饰 2019年第19期38卷 1071-1074页

作者：王悦李慧梁精龙邓孝纯华北理工大学冶金与能源学院

综述了国内外铁基非晶涂层的制备工艺及研究进展,介绍了等离子喷涂、超音速火焰喷涂和激光熔覆3种方法及其工艺条件和优缺点,指出了未来的发展方向。

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

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铁基非晶涂层的制备及性能研究

铁基非晶涂层的制备及性能研究

作者：潘昌桂南昌大学

学位级别：硕士

非晶合金由于原子排列无序,没有晶界、位错等晶体缺陷,具有高硬度和优异的耐蚀性、耐磨性。但是非晶合金成形能力差和固有的脆性限制了其作为耐磨耐蚀材料的应用。制备非晶涂层有效解决这一问题,尤其是铁基非晶玻璃成形能力高和成本较... 详细信息

非晶合金由于原子排列无序,没有晶界、位错等晶体缺陷,具有高硬度和优异的耐蚀性、耐磨性。但是非晶合金成形能力差和固有的脆性限制了其作为耐磨耐蚀材料的应用。制备非晶涂层有效解决这一问题,尤其是铁基非晶玻璃成形能力高和成本较低。本文分别采用电子束和电阻缝焊技术熔覆FeCoCrMoCBY非晶粉末,在304不锈钢基体表面制备了铁基非晶涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对涂层的相组成进行了分析;分别采用显微硬度计、纳米压痕计、电化学实验设备和摩擦磨损实验机对涂层的显微硬度、耐蚀性和耐磨性进行了分析。采用WC/铁基非晶混合粉末,通过电子束熔覆技术制备了耐磨耐蚀涂层,研究了WC含量对涂层组织和性能的影响规律,揭示了涂层的耐磨耐蚀机理,阐明了非晶粉末在电子束熔覆下的晶化机理。研究结果表明:由于电子束高能量密度造成了基体的稀释和WC熔解,改变了原有非晶组分,形成主要由FCC相组成的中熵合金涂层。随着WC含量的增加,涂层中裂纹逐渐减少,当WC含量30%时,裂纹消失。涂层的硬度和耐磨性随着WC含量的增加而提高,在WC为30%时,涂层耐磨性最好,磨损率为4.42×10 mm/N·m,相对于基体提高了2倍,涂层磨损机理由粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损。所有涂层的耐蚀性均优于304不锈钢,当WC含量为10%时,涂层耐蚀性最优。采用铁基非晶粉末,通过电阻缝焊技术成功制备了铁基非晶涂层,研究了焊接电流对涂层硬度、磨损和腐蚀行为的影响规律。同时,通过表征涂层焊接温度和粉末的微观结构变化揭示了涂层的形成及晶化机理。研究结果表明:涂层中含大量的非晶相及少量的MC、FeC、α-Fe结晶相。在焊接电流为24 A时,焊接温度约为750 K,形成致密的非晶涂层,在焊接电流30A时,焊接温度达到990 K,涂层晶化严重;随着焊接电流的增加,涂层中的非晶率降低,导致涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性降低。性能最佳的涂层硬度和磨损率分别达到1280HV和2.17×10 mm/N·m,优于其他传统方法制备的非晶涂层,同时相对于基体,硬度和耐磨性分别提高6.4倍和17.9倍。涂层均为磨粒磨损和疲劳磨损,磨损主要发生在晶化区。涂层耐蚀性优于304不锈钢基体,腐蚀主要发生在结晶相中的贫Cr区。

关键词：铁基非晶涂层电子束熔覆电阻缝焊耐蚀性耐磨性