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S135钻杆材料等离子喷涂al2o3-tio2涂层组织与性能

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表面技术 2020年第2期49卷 260-264,280页

作者：吕东莉练章华龚颂西南石油大学材料科学与工程学院成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室成都610500

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂al2o3-tio2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表... 详细信息

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂al2o3-tio2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备al2o3+tio2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-al2o3、γ-al2o3、al2tio5及tio2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-al2o3、al2tio5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的al2o3-tio2涂层。

关键词： S135钢钻杆材料等离子喷涂喷涂功率 al2o3-tio2涂层性能

激光重熔al2o3-tio2涂层的显微组织与性能研究

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激光重熔Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

作者：王斌上海工程技术大学

学位级别：硕士

本文采用纳米alo和纳米tio粉末为原料,经过再造粒制备可喷涂喂料,并在钛合金表面利用可喷涂喂料通过等离子喷涂工艺制备纳米结构陶瓷涂层,将制备出的喷涂态涂层进行激光重熔,以此研究了激光重熔前后涂层的显微组织与性能。采用扫描电镜(... 详细信息

本文采用纳米alo和纳米tio粉末为原料,经过再造粒制备可喷涂喂料,并在钛合金表面利用可喷涂喂料通过等离子喷涂工艺制备纳米结构陶瓷涂层,将制备出的喷涂态涂层进行激光重熔,以此研究了激光重熔前后涂层的显微组织与性能。采用扫描电镜(SEM)观察了重熔前后涂层的显微组织,射线能量分散谱仪(EDS)进行重熔层的成分测试,X射线衍射分析仪(XRD)检测材料及涂层物相,显微硬度计测定涂层的显微硬度,维氏硬度计压痕法测试涂层的抗裂纹扩展性能,涂层自动划痕仪测试涂层的抗划痕性能。激光重熔后,物相组成及显微组织发生变化。经过激光重熔工艺处理后,等离子喷涂纳米结构al2o3–tio涂层在激光作用下,亚稳态γ-alo向稳定态α-alo转变;另外,仍存在少量tio发生还原失氧,其余的氧化钛又重新转变为金红石型氧化钛(Rutile-tio)。激光重熔后涂层的主要相成分包括α-alo、Rutile-tio、altio和Tial相。同时,显微组织经过激光重熔工艺处理后,等离子喷涂涂层所具有的缺陷(层片状结构、气孔、微裂纹)得以消除,进而转化成具有致密化、均匀化的微观组织结构的重熔涂层,并由原本的片状结构全部转变为等轴晶和柱状晶。等离子喷涂涂层的平均维氏硬度值约为基体的2倍,而激光重熔涂层平均维氏硬度值比等离子喷涂涂层的平均维氏硬度值高,约为基体的3倍。激光重熔前喷涂态涂层与基体结合方式是机械结合,而激光重熔后涂层与基体的结合方式是冶金结合。激光重熔后,涂层具有致密化、均匀化的微观组织结构,对硬度的提高具有重要作用。激光重熔后,涂层的硬度很大,能很好的限制划痕试验中的破坏形式,同时重熔涂层细小的晶粒也对抗划痕破坏能力的提高起作用。激光重熔后,涂层抗裂纹扩展性能增强的原因是,涂层的组织更为致密化、均匀化,消除了一些会对抗裂纹扩展性能有较大影响的缺陷,如:孔隙和微裂纹。

关键词：激光重熔 al2o3-tio2涂层组织性能

等离子喷涂al2o3-tio2涂层工艺与摩擦学性能研究

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等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层工艺与摩擦学性能研究

作者：张彬机械科学研究总院

学位级别：硕士

工程装备中的重要元件—液压活塞杆受到恶劣的环境影响，现有的镀硬铬工艺已经不能满足活塞杆的表面处理要求，陶瓷涂层取代镀硬铬已经成为未来液压活塞杆表面处理工艺的发展方向之一。本文依托国家863计划项目“环保型表面处理技术与... 详细信息

工程装备中的重要元件—液压活塞杆受到恶劣的环境影响，现有的镀硬铬工艺已经不能满足活塞杆的表面处理要求，陶瓷涂层取代镀硬铬已经成为未来液压活塞杆表面处理工艺的发展方向之一。本文依托国家863计划项目“环保型表面处理技术与装备开发”，用等离子喷涂方法在40Cr钢表面制备出alo-tio陶瓷涂层，系统地研究了喷砂预处理工艺及喷涂工艺对涂层结合性能、摩擦学性能的影响规律，对喷涂工艺进行了优化，分析了alo-13%tio陶瓷涂层与不同摩擦副对偶材料配副时的摩擦学性能，获得了alo-tio陶瓷涂层的工艺及摩擦学研究的一些成果。本文研究的主要结果如下： 1、在本试验条件下，基体喷砂预处理对三种等离子喷涂alo-tio陶瓷涂层结合性能实验结果显示：对于tio含量分别为13%、20%、40%的alo-tio陶瓷涂层粉末材料，喷砂角度约为75°，喷砂磨料粒度约为-200目时，能够获得比较优良的涂层结合性能。 2、基体表面三维形貌参数与陶瓷涂层结合性能关系研究发现，利用三维表面形貌参数来表征基体表面特征更加合理。基体喷砂预处理表面轮廓算术平均偏差Sa范围为73μm的等离子喷涂alo-tio涂层结合性能最好，其预处理表面峰顶密度Sds为1.0×10-4.4×10-4(单位为μm-2)，分形维数Sfd为2.30.50，表面展开界面面积比Sdr为10.0%0.0%。 3、正交试验结果显示：电弧电压对等离子喷涂alo-13%tio涂层的性能影响最大，电弧电流的影响次之。最优工艺参数为：电弧电压U为80V，电弧电流I为500A，送粉速率Qm为10.7g/min，喷涂距离L为120mm。 4、干摩擦条件下，alo-13%tio涂层在球/盘摩擦试验中与GCr15配副的摩擦系数为0.035.076。往复摩擦试验中，alo-13%tio涂层与锡青铜配副时为0.26.33，与球墨铸铁配副时为0.65.75，与金属材料配副的磨损机理为剥落磨损和粘着磨损;往复摩擦试验中，alo-13%tio涂层与共聚甲醛配副时为0.16.24;与聚四氟乙烯配副时0.1.24，与非金属材料配副时的磨损机制为磨粒磨损。 5、液压油润滑使涂层材料的摩擦磨损性能明显提高，alo-13%tio涂层与锡青铜配副时摩擦系数为0.22.24，与球墨铸铁配副时为0.15.16，与共聚甲醛配副时为0.11.28，与聚四氟乙烯配副时0.07.09;配副对偶件与涂层的磨损量均有不同程度的降低。

关键词：等离子喷涂 al2o3-tio2涂层工艺表面形貌摩擦学性能

等离子喷涂al2o3-3%tio2涂层结构及加载绝缘性能

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表面技术 2020年第8期49卷 63-72页

作者：杨焜牛少鹏邓春明宋进兵邓畅光刘敏广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

目的研究等离子喷涂al2o3-3%tio2涂层的抗低温冲击性能和外部载荷下的绝缘性能等综合性能,探讨大气等离子喷涂技术作为核聚变反应堆磁体支撑结构绝缘涂层制备方法的可行性。方法采用大气等离子喷涂技术在喷砂处理的A286基体上制备al2o3-... 详细信息

目的研究等离子喷涂al2o3-3%tio2涂层的抗低温冲击性能和外部载荷下的绝缘性能等综合性能,探讨大气等离子喷涂技术作为核聚变反应堆磁体支撑结构绝缘涂层制备方法的可行性。方法采用大气等离子喷涂技术在喷砂处理的A286基体上制备al2o3-3%tio2涂层并进行封孔处理,利用XRD、SEM等手段对涂层的微观结构和常规性能进行表征,重点关注了涂层的低温热冲击性能和加载绝缘性能。结果喷涂粉末充分熔融及铺展而沉积为典型的层叠状结构,涂层的结合强度达30 MPa,孔隙率可控制在5%以内。均匀涂刷在涂层表面的硅树脂封孔剂有利于填充涂层孔隙和微裂纹,封孔剂在涂层内部的渗透深度可达到大约100μm。从室温水浴到液氮进行10个循环的热冲击试验后,涂层未发现裂纹和剥落,且热冲击对绝缘性能没有显著影响。250 MPa压缩载荷下,涂层的表面电阻率明显降低,但仍高于30 MΩ/sqr。结论al2o3-3%tio2涂层可作为高载荷和低温环境下使用的潜在绝缘材料,而大气等离子喷涂将成为制备核聚变反应堆磁体支撑结构关键部件绝缘涂层的重要选择。

关键词：大气等离子喷涂 al2o3-tio2涂层磁体支撑结构显微结构绝缘性能

tio_2含量对等离子喷涂al_2o_3-tio_2涂层物相组成和力学性能的影响

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机械工程材料 2017年第1期41卷 13-19页

作者：翁鹏翔郭平郑振环叶辉李强福州大学材料科学与工程学院福州350116 福建省特种设备检验研究院福州350008

采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种tio_2含量不同的al_2o_3-tio_2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析;采用显微硬度测试和拉伸试验研究tio_2含量对涂层力学性能的影响。结果表... 详细信息

采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种tio_2含量不同的al_2o_3-tio_2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析;采用显微硬度测试和拉伸试验研究tio_2含量对涂层力学性能的影响。结果表明:al_2o_3-3%tio_2涂层中存在大量的γ-al_2o_3相、α-al_2o_3相以及少量的非晶相;在al_2o_3-13%tio_2涂层中,非晶相含量出现最大值,并有al_2tio_5相形成;随着tio_2含量进一步增加,非晶相含量降低,al_2tio_5相含量增加,在al_2o_3-40%tio_2涂层中只存在α-al_2o_3和al_2tio_5相;随着tio_2含量增加,涂层的显微硬度降低,但涂层的结合强度升高,这与涂层中al_2tio_5相的含量有关。

关键词：等离子喷涂 al2o3-tio2涂层显微硬度结合强度

等离子喷涂al_2o_3-tio_2涂层的干摩擦磨损特性

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江南大学学报（自然科学版） 2009年第1期8卷 76-80页

作者：肖卫东赵永武尚勇军刘智渭董远宝江南大学机械工程学院江苏无锡214122 无锡压缩机股份有限公司江苏无锡214026

利用等离子喷涂方法制备了al2o3-tio2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球-盘式摩擦磨损试验。试验结果表明:al2o3-tio2(w(tio2)=13%)涂层在低速低载条件下具有显著的减摩... 详细信息

利用等离子喷涂方法制备了al2o3-tio2涂层,测定了涂层的显微硬度和表观气孔率,并对涂层与GCr15钢配副,在不同P-V值及无润滑情况下进行了球-盘式摩擦磨损试验。试验结果表明:al2o3-tio2(w(tio2)=13%)涂层在低速低载条件下具有显著的减摩抗磨性能;al2o3-tio2(w(tio2)=20%)和al2o3-tio2(w(tio2)=40%)涂层在高压力、转速工况下,具有优良的干摩擦特性。研究结果为实际生产选择涂层提供了依据。

关键词：等离子喷涂干摩擦磨损 al2o3-tio2涂层磨损机理

激光重熔双模态al_2o_3-tio_2复合涂层的组织与性能

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材料热处理学报 2013年第7期34卷 147-153页

作者：李崇桂王铀封小松闫华张培磊于治水上海工程技术大学材料工程学院上海201620 哈尔滨工业大学材料科学系黑龙江哈尔滨150001 上海航天设备制造总厂上海200245

采用普通Metco 130粉末及纳米结构al2o3-13%tio2粉末通过等离子喷涂和激光重熔复合技术分别在Ti-6al-4V合金表面制备了激光重熔涂层。采用扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等手段观察和研究了激光重熔前后涂层的微观组织和硬度。结果表明,激... 详细信息

采用普通Metco 130粉末及纳米结构al2o3-13%tio2粉末通过等离子喷涂和激光重熔复合技术分别在Ti-6al-4V合金表面制备了激光重熔涂层。采用扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等手段观察和研究了激光重熔前后涂层的微观组织和硬度。结果表明,激光重熔后,消除了等离子喷涂涂层的层状结构,获得了致密的重熔涂层,且纳米结构重熔涂层传承了喷涂态涂层的双模态组织特征。随着扫描速度的降低,涂层表面的致密度提高。纳米结构重熔涂层的硬度为1150 HV 0.3至1750 HV 0.3,比重熔之前的喷涂态涂层约提高了60%。

关键词：等离子喷涂激光重熔 al2o3-tio2涂层钛合金双模态组织

等离子喷涂制备纳米结构al2o3-3tio2涂层

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等离子喷涂制备纳米结构Al2O3-3TiO2涂层

铝基体喷涂al_2o_3-tio_2/NiCoCralY系梯度涂层的抗热震性能

2002年中国材料研讨会

作者：林新华丁传贤周霞明中国科学院上海硅酸盐研究所

本文采用大气等离子喷涂制备了纳米结构的alo-3tio涂层。利用XRD、SEM和TEM对涂层显微结构进行了表征,并测定了涂层某些机械性能。实验结果表明,二氧化钛相从纳米涂层中消失;纳米涂层含有大量等轴α-alo颗粒,粒径大约为150～500nm。与... 详细信息

本文采用大气等离子喷涂制备了纳米结构的alo-3tio涂层。利用XRD、SEM和TEM对涂层显微结构进行了表征,并测定了涂层某些机械性能。实验结果表明,二氧化钛相从纳米涂层中消失;纳米涂层含有大量等轴α-alo颗粒,粒径大约为150～500nm。与常规涂层相比,纳米涂层的结合强度和抗裂纹扩展力得到明显改善,分别提高33%和80%。纳米涂层力学性能的改善与二氧化钛相的消失和等轴纳米α-alo颗粒的存在有关。

关键词： al2o3-tio2涂层等离子喷涂纳米结构抗裂纹扩展力

来源： cnki会议评论

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机械工程材料 2006年第12期30卷 19-22,86页

作者：刘腾彬王泽华方学锋林萍华沈国军陆婕河海大学机电工程学院江苏常州213022 河海大学材料科学与工程系江苏南京210098

在 ZL104铝合金基体上喷涂了 al_2o_3-tio_2/NiCoCralY 系梯度涂层和 al_2o_3-tio_2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明:al_2o_3-45%tio_2与基体热膨胀系数的差异所... 详细信息

在 ZL104铝合金基体上喷涂了 al_2o_3-tio_2/NiCoCralY 系梯度涂层和 al_2o_3-tio_2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明:al_2o_3-45%tio_2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。

关键词：等离子喷涂梯度涂层热震性能 al2o3-tio2涂层