船舶机械中WC-12Co金属陶瓷涂层性能研究

采用HVOF喷涂工艺制备了2种多峰结构和1种亚微米结构WC-12Co涂层,并采用SEM、XRD等方法对3种涂层进行了显微组织、相结构及显微硬度分析;在进行涂层球盘磨损试验的基础上,探讨了多峰WC-12Co涂层的磨损机理.研究结果表明:由含质量分数为30%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层WC氧化脱碳程度最低,显微硬度最高;采用含质量分数为50%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层耐磨损性能最为优良,可望作为耐磨涂层应用于船舶机械.     

海洋构筑物表面等离子熔覆TiC/Ni复合材料涂层的人体步进防滑性能

随着海洋活动增加,军舰、商船、海上钻井平台等海洋构筑物表面滑摔现象频发,已经严重影响人员安全和海洋事业的发展。为了解决这个问题,世界各国纷纷利用表面处理技术制备各类涂层,提高海洋构筑物表面的防滑性能。本试验采用等离子熔覆技术在45钢表面制备TiC/Ni合金粉末制备人体步进防滑涂层,分析了涂层步进摩擦系数、显微组织、摩擦磨损性能、涂层材料和表面形貌对涂层防滑性能的影响。结果表明:加入TiC不仅提高了涂层的耐磨性,还提高了涂层的步进摩擦系数。随着TiC含量的增加,涂层摩擦系数和耐磨性均增加,除此之外涂层表面三维形貌、涂层材料都会对步进摩擦产生影响,并且干态摩擦系数大于湿态摩擦系数;相对于等离子喷涂制备的涂层,等离子熔覆制备的涂层虽然步进摩擦系数略低,但耐磨性明显提高。     

纳米Al_2O_3复合镀铁层的结构与性能

为提高船机零部件的耐磨性,减少零部件磨损,通过在电镀液中添加Al_2O_3纳米颗粒的方法,在45钢表面制备出含有Al_2O_3纳米颗粒的复合镀铁层。对制备出的镀层进行硬度、表面形貌、元素成分和摩擦磨损性能分析。结果表明:Al_2O_3纳米颗粒成功进入了镀层,含有Al_2O_3颗粒的复合镀层相对普通镀铁层有明显提高;含有40 g/L Al_2O_3的复合镀层的摩擦系数相对普通镀层下降了25%,磨损量也大幅下降;经过摩擦磨损后复合镀层的表面状态良好。     

纳米Al2O3复合镀铁层的结构与性能

为提高船机零部件的耐磨性,减少零部件的磨损,通过在电镀液中添加Al2O3纳米颗粒的方法,制备出含有Al2O3纳米颗粒的复合镀铁层。对制备出的镀层进行硬度、表面形貌、元素成分和摩擦磨损性能分析。结果表明：Al2O3纳米颗粒成功进入了镀层,含有Al2O3颗粒的复合镀层相对普通镀铁层有明显提高；含有40g/L Al2O3的复合镀层的摩擦系数相对普通镀层下降了25%,磨损量也大幅下降；经过摩擦磨损后复合镀层的表面状态良好。     

一种金属陶瓷复合涂层在舰船结构腐蚀与污损防护中的应用

针对舰船通海阀箱格栅腐蚀、污损严重的实际现状,提出了一种以复合粉末为喷涂材料制备金属陶瓷涂层,并与铜涂层形成复合涂层以实现舰船水下结构腐蚀、污损防护的喷涂工艺,通过开展系列实验室分析和海港挂板试验,验证了该技术在舰船腐蚀与污损防护中的应用效果,表明金属陶瓷复合涂层在舰船腐蚀与污损防护方面具有广阔的应用前景。     

真空钎焊WC-10Ni/NiCrBSi包覆涂层热疲劳试验工艺研究

选用Q235B钢作为基体材料,采用镍包碳化钨颗粒作为硬质相,以BNi-2为钎料,在1 080℃的温度条件下通过真空钎焊技术制备了WC-10Ni/NiCrBSi包覆涂层,对涂层试样进行热疲劳循环试验,循环次数为100次,观察试验后涂层的宏观形貌和微观结构,对涂层的物相组成以及热疲劳裂纹产生的过程进行讨论分析,对包覆涂层热疲劳试验的工艺进行研究.研究结果表明:所得涂层的最佳热疲劳上限保温时间为220 s,下限保温时间为20 s.当上限温度设置为500℃,基本观察不到试样的热疲劳行为;600℃时,涂层出现较粗大的宏观裂纹,在微观界面中观察到裂纹的萌生与扩展;800℃时,涂层出现粗大的贯穿型裂纹,将涂层完全破坏,在微观界面中观察到裂纹的加深加粗及迅速扩展.通过热力学计算可得,当试验上限温度在570℃以下,涂层的热疲劳性能受材料内部的热应力影响较大;当试验上限温度超过570℃时,涂层的热疲劳性能受热应力与粉末氧化的综合作用影响.     

HVAF制备铝基非晶合金涂层及其腐蚀行为研究

[目的]为提升2024铝合金表面的耐蚀性能,开展先进涂层制备技术及其腐蚀行为研究。[方法]采用空气超音速火焰喷涂(HVAF)制备铝基非晶合金涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对非晶涂层及2024铝合金基体的成分、微观结构进行分析。采用电化学工作站监测非晶涂层和铝合金基体在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为,并借助扫描电子显微镜对腐蚀形貌进行观察。[结果]结果表明:HVAF工艺较高的喷涂速度有效降低了涂层的孔隙率(0.35%);同时,较高的喷涂速度使得熔化颗粒的冷却速度高于非晶形成所需的临界冷却速率,极大增加了涂层的非晶含量(高达81.3%)。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,铝基非晶合金涂层的耐蚀性能优于2024铝合金基体,其钝化电流密度为8×10~(-6)A/cm~2,点蚀电位约为-0.30VSCE,低频下的阻抗值约为2024铝合金基体的4倍。铝基非晶合金涂层的腐蚀机制为均匀腐蚀,而2024铝合金基体为点蚀。[结论]HVAF工艺可制备具有高非晶相含量、低孔隙率的铝基非晶合金涂层,能明显改善铝基非晶合金涂层的耐蚀性能。     

结晶器CuNiCoBe合金表面等离子喷涂WC-Co及Mo/WC-Co复合涂层的性能

采用等离子喷涂方法在CuNiCoBe合金表面制备了单一WC-Co涂层和Mo/WC-Co复合涂层.利用扫描电镜(SEM)对涂层的微观形貌进行观察分析,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的摩擦性能分别进行了研究.结果表明:涂层为典型的层叠结构,涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层与基体间的结合强度及涂层的抗热震性能均优于单一涂层;WC-Co涂层的平均摩擦系数随着温度的升高而下降.     

高耐磨甲板防滑涂层的制备及其性能研究

[目的]为解决大型设备对船舶甲板表面的磨损问题,研制一种新型高耐磨甲板防滑涂层。[方法]该涂层主要由底漆、防滑层及面漆组成;采用摩擦系数测试仪和滑动磨损测试仪分别进行涂层防滑、耐磨损性能测试,研究涂层在不同工况(干、湿、油态)下的磨损行为。[结果]研究结果表明:研制的甲板防滑涂层具有高耐磨性及较高的摩擦系数;在不同工况条件下的摩擦系数随着磨损次数的增加逐渐降低,其中油态条件下涂层的摩擦系数最低,主要与航空煤油的润滑作用有关;涂层的磨损失重率随着磨损次数的增加呈上升的趋势;涂层的磨损机制主要为初期磨损阶段的磨粒磨损和稳定磨损阶段的粘着磨损。[结论]研究成果不仅能够保证海洋结构物的服役安全性,还可为新型甲板防滑涂层的开发和应用提供理论依据。     

WC/Ni60A覆层抗泥沙磨损性能研究

叙述了WC/Ni60A覆层的粉末制备材料和喷焊工艺方法,测试覆层的硬度及沿厚度方向的硬度分布,对35%WC/Ni60A喷焊覆层进行泥沙磨损实验、XRD测试、金相分析和覆层样品磨损形貌观察。在实验基础上讨论该喷焊覆层的抗泥沙磨损性能,分析覆层中硬质相和基体相的成分构成、结合机理,结合泥沙磨损实验结果及其磨损形貌,探讨该覆层材料在泥沙磨损条件下的磨损机理及覆层中硬质相和基体相的作用。     

激光熔覆FeCoCrCuNiMoVSiB高熵合金涂层的制备和性能研究

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备Fe Co Cr Cu Ni Mo VSi B高熵合金涂层.借助SEM和XRD等分析测试方法研究激光熔覆高熵合金涂层的微观组织形貌、相结构、显微硬度和耐磨性.研究表明:制备的Fe Co Cr Cu Ni Mo VSi B高熵合金涂层显微硬度最高可达740HV;其微观组织主要由树枝晶组成,相结构为FCC+BCC+简单立方结构;涂层具有良好的耐磨性能,主要的磨损机理为剥层磨损.     

大功率柴油机缸套减摩抗划伤技术研究

针对大功率柴油机缸套的划伤失效问题,研究了可以有效地提高缸套减摩抗划伤性能的新技术—离子氮碳共渗-离子渗硫复合处理技术.对用该技术制备的离子氮碳共渗-离子渗硫复合层在含硫添加剂润滑下进行的摩擦学性能研究结果表明,离子氮碳共渗-离子渗硫复合层与含硫添加剂产生协同作用,使复合渗表面的摩擦系数和体积磨损量都明显降低.柴油机台架试验及舰船实航试验表明,该技术可有效地避免柴油机缸套因发生划伤、磨损而失效,延长柴油机的使用寿命.     

人字闸门支枕垫块接触应力分布与磨损分析*

为研究人字闸门支枕垫块接触应力分布与接触面磨损情况，以支枕垫块二维模型为研究对象，基于经验公式和Archard磨损计算通式，建立支枕垫块接触应力与接触面磨损量计算模型，利用有限元分析方法获取不同主横梁支反力作用下支枕垫块接触应力大小与分布情况，以及不同转速、过盈量条件下的接触面磨损量变化分布规律。结果表明：支枕垫块接触应力大小在初始线接触位置两侧近似呈对称分布，随着主横梁支反力的增大，接触应力呈现出递增趋势；人字闸门的应力主要集中在主横梁轴线上，并在梁之间急剧减小；接触面磨损量随着闸门转速和支枕垫块配合过盈量的增加而呈现递增趋势，最大磨损深度向下游侧偏移。     

海洋工程用系泊链钢的动摩擦磨损研究

采用冲击滑动磨损试验装置研究系泊链22MnCrNiMo钢在冲击载荷作用下的磨损特性,并用电子分析天平、扫描电子显微镜、能谱仪等手段分析材料的磨损规律以及磨痕表面的形貌。结果表明：22MnCrNiMo钢的单位时间磨损量随冲击载荷的增加先减小后增加;磨损表层组织在冲击载荷作用下发生严重的塑性变形而从磨痕边缘挤出、剥落,导致...     

系泊链钢的摩擦磨损研究

采用磨料磨损试验装置研究系泊链22MnCrNiMo钢在静载荷作用下的磨损特性,并用电子分析天平、扫描电子显微镜等手段分析材料的磨损规律以及磨痕表面的形貌。结果表明:22MnCrNiMo钢的单位时间磨损量随磨损时间和载荷的增加而增加;在低载荷和磨损时间较短时,材料磨损机理为微观切削机理,在高载荷时,其磨损机理为犁沟变形机理。     

原位TiC颗粒增强铁基复合材料的磨粒磨损性能研究

采用在普通碳钢的熔炼过程中加入钛的方法制备了不同成分的原位自生TiCP/Fe复合材料,在观察显微组织和测定性能的基础上进行了磨粒磨损特性研究.结果表明,简单的熔铸法可以制备不同体积分数的TiCP/Fe复合材料,材料中TiC以细小的规则多边形状存在.高硬度TiC的形成使得复合材料抗磨粒磨损特性得到提高,其性能总体上随TiC颗粒体积分数的增加而提高,在5～35N载荷范围内,载荷越大,TiC含量越高,表现出越优异的耐磨性能.当制备复合材料时添加过量的Ti使基体中Fe3C消失时,材料宏观硬度降低,但复合材料耐磨性仍得到提高.复合材料的磨损机制以犁削和磨沟为主,形成一次磨屑.     

光纤传输激光熔覆装备维修技术研究

采用光纤传输激光熔覆加工系统分别在碳钢、铸铁、铜合金、铝合金试样表面制备了功能涂层;利用扫描电镜观察涂层的微观结构特征,利用显微硬度计、拉伸试验机、数显式高速环块磨损试验机测试涂层的相关性能.试验结果表明,采用激光熔覆技术能制备出与基材性能一致或性能显著优于基材的功能涂层.应用实践证明,采用激光熔覆技术对舰艇装备金属部件进行修复与强化是可行的,可大大提升装备维修能力和水平;采用光纤传输、柔性加工,机动性更强,为远程及舱内装备在线保障提供高新技术手段.     

大型输水通道硬岩地层双护盾TBM掘进模式与刀具磨损分析

硬岩地层双护盾TBM掘进施工的模式选择与刀具磨损量关系到工程的施工效率与质量。以杭州市某大型输水通道为例,系统分析了工程的重难点和针对性的施工措施,研究了双护盾TBM掘进模式,提出了双护盾TBM在硬岩地层中刀具磨损量与掘进里程的适应性规律。结果表明,双护盾TBM在硬岩节理不发育地层掘进时,推进力不宜太高,推进压力不小于120MPa,推进平均速率控制为30mm/min;在岩石硬度变化较大且节理较发育地层,掘进中刀盘会出现较大的震动而产生冲击载荷,造成主轴承受力恶化,需降低推进速度;双护盾TBM掘进需结合硬岩地层合理选取双护盾和单护盾两种模式进行掘进,在硬岩地层施工,随着掘进距离的增加,刀具磨损量增大,正常磨损占换刀的比例为80%,刀圈断裂和崩刃分别占10%,刀盘磨损量按照使用米数最终聚类为2类,分别是使用63.21m和使用159.96m。研究成果可为类似大型地下洞室工程和城市地下空间工程TBM掘进提供理论参考。     

Ni3Al(Cr)合金室温干滑动摩擦磨损性能研究

采用真空电弧熔炼法制备添加不同Cr含量的Ni_3Al (Cr)合金,观察其组织和力学性能变化,以Si_3N_4为对磨副,探究不同载荷下Ni_3Al (Cr)合金的摩擦磨损机制.利用扫描电子显微镜拍摄材料的组织以及磨痕、磨痕截面形貌,测量磨痕截面显微硬度的变化.研究结果表明:随着Cr含量的增加,Ni_3Al (Cr)材料的硬度,摩擦系数和磨损率不断增加,Ni_3Al-12Cr合金的摩擦磨损性能较好.随着载荷的增加,Ni_3Al (Cr)合金的摩擦系数略有减小,磨损率不断升高;Ni_3Al合金随载荷的增加磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损转变为疲劳磨损,剧烈的剥层磨损为主,并伴有氧化磨损,而Ni_3Al-12Cr合金在不同载荷下磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损.     

银包覆铁硅铬粉的制备与电磁屏蔽性能研究

[目的]针对海洋环境下电子设备的电磁屏蔽需求,开展高性能电磁屏蔽材料制备及性能研究。[方法]通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、四探针和振动样品磁强计对原始铁硅铬(FeSiCr)粉及银包覆改性后的FeSiCr@Ag的表面形貌、物相组成、电导率和铁磁性能进行分析,采用矢量网络分析仪对样品的S参数进行测试。借助盐雾试验箱模拟涂层在海洋环境下工作的腐蚀行为并对其宏观和微观形貌进行观察,同时使用电化学工作站监测涂层在质量分数为3.5%的氯化纳(NaCl)溶液中的腐蚀行为,并研究其腐蚀机理。[结果]结果表明：随着反应过程中硝酸银(AgNO₃)添加量的提高,镀银层致密完整。化学镀银后其电导率可达586.79 S/cm,X波段屏蔽效率高达80 dB。在湿热、高盐雾环境加速腐蚀96 h后,FeSiCr@Ag制备的树脂涂层表面无锈蚀现象。化学镀银前后的涂层自腐蚀电位分别为-0.4和-0.09 V,表明镀覆银层后腐蚀介质渗入涂层的速率减慢,缓蚀效果良好。[结论]包覆改性后的FeSiCr@Ag材料具有高效电磁屏蔽性能及良好的耐腐蚀性。