以碳化铬为基材的热喷涂涂层广泛用于高温磨损应用（典型温度范围为 540 至 900 °C）。在这些温度下的极端环境中，有几种现象会使涂层降解、氧化并改变其微观结构，从而影响其磨损性能。虽然可以很容易地想到，高温暴露后的 Cr3C2-NiCr 涂层微观结构演变将取决于喷涂时的微观结构和喷涂参数，但这方面的研究却很少。本研究旨在更好地了解喷涂参数对高温操作后碳化铬涂层微观结构和高温滑动磨损性能的影响。通过 X 射线衍射和扫描电子显微镜，对两种形态的 Cr3C2-NiCr 粉末在飞行中颗粒温度和速度值窗口下产生的不同涂层的微观结构进行了表征。在 800 °C 下进行了滑动磨损，磨损行为与喷涂参数和涂层微观结构相关。此外，还测量了滑动磨损前后涂层的维氏硬度（300 gf）。 论文链接 (英文) 关键词：碳化铬、高温磨损、HVOF、显微结构、滑动磨损测试、喷雾参数 原文发表于《热喷涂技术期刊》（2012 年 […]
喷丸强化技术已经存在了 75 多年，而且在很大程度上，该工艺的特征和控制方式自诞生以来一直没有改变。虽然已经开发了闭环设备来控制关键输入变量，但直到最近，测量强度这一关键输出变量的唯一方法是使用阿尔门试纸。 论文链接（英文） 最初发表于《The Shot Peener》杂志，第 26 卷/第 3 期，2012 年夏季 作者：Jim Whalen […]
从 1973 年麦克弗森（McPherson）在热喷涂传统氧化铝涂层（使用数十微米大小的喷涂颗粒）中发现纳米级特征的开创性工作，到最近旨在利用纳米级原料颗粒制造纳米结构涂层的最先进工作，热喷涂界与纳米级特征和原料的关系已有 30 多年的历史。 无论是原料的开发（特别是通过低温研磨，以及能够制造亚微米级或纳米级涂层结构的工艺，例如由纳米级颗粒制成的微米级团聚体作为原料），还是热喷涂工艺（例如悬浮和液体前驱体热喷涂技术）的出现，都是出于制造性能更强涂层的需要。这些技术产生了两种不同类型的涂层：一种是具有所谓双峰结构的涂层，纳米级区域嵌入微米级区域，其喷涂工艺与传统涂层类似；另一种是通过悬浮或溶液喷涂实现的亚微米级或纳米结构涂层。与悬浮喷涂相比，溶液前驱体喷涂使用分子混合的前驱体作为液体，避免了制备粉末的单独加工路线，可以合成各种氧化物粉末和涂层。这些涂层可用于各种应用，从改进的隔热层和耐磨表面到固体氧化物燃料电池系统的稀薄固体电解质，等等。 与此同时，与传统的热喷涂工艺相比，这些工艺对参数变化更为敏感，因此操作更为复杂。建模活动、诊断工具和策略的演变以及实验进展的独特结合，使得该领域取得了进展，开发出了多种涂层结构，在许多情况下都表现出独特的性能。本文详细介绍了几个实例。本文将陆续介绍以下几个方面：(i) 用于制造此类涂层的两种喷涂技术：热等离子体和 HVOF；(ii) 为飞行中诊断微米级颗粒和液体与热气流相互作用而开发的传感器；(iii) 三种喷涂工艺：使用纳米级颗粒的微米级团聚体进行传统喷涂、悬浮喷涂和溶液喷涂；(iv) 这些材料的特殊结构带来的新问题，特别是这些涂层的表征；(v) 潜在的工业应用。 要取得进一步的进展，需要科学界和工业界开展新的研发活动，以解决、了解和控制复杂的机理，特别是在考虑悬浮和液体前驱体热喷涂技术时，热流-液滴或液流的相互作用。仍需努力开发新的测量设备，以诊断平均直径低于 2 微米的飞行中液滴或颗粒，并验证对液体-热气相互作用的假设。 此外，还需要努力进一步开发一些适用于此类纳米结构涂层特性的表征协议，因为一些通常用于热喷涂涂层的现有 “传统 “协议已不再适用，特别是在处理空隙网络结构时，因为许多涂层特性都是从空隙网络结构中衍生出来的。 论文链接 […]
目前，确定喷丸强度和验证生产过程中工艺参数的方法是使用阿尔门试纸和饱和曲线。尽管这是一种成熟的工艺，但仍存在一些缺点。例如，由于材料松弛，测量结果无法长时间保存，无法进行在线强度验证，而且整个过程本身可能非常耗时，具体取决于待喷丸部件的复杂程度。为了找到另一种更方便使用的工艺，研究了通过喷丸介质速度测量进行强度验证的方法。已知会影响喷丸强度的不同参数发生了变化，并记录了它们对喷丸速度的影响。压力、喷丸流量、喷嘴类型、喷丸介质类型以及软管弯曲和喷丸角度都是测试的变量。使用了两种不同的速度测量方法并进行了比较。在生产条件下进行了长期研究，以测试测量过程的稳定性和可靠性。根据结果，确定了速度测量的潜力，并探索了将此过程纳入生产中作为阿尔门试条测量的替代或替代方案的可能性。 关键词：速度、强度、阿尔门、ISIC、射速计 论文链接（英文） 最初发表于 Conf Proc 2011：ICSP-11 South Bend，美国印第安纳州（第 19-24 页） 作者：A. M. Könitzer、H. Polanetzki […]
为了证实用于冷喷涂粒子速度分析的理论和实验技术，使用两种理论方法和一种实验方法来分析喷嘴在氮气中加速铝粒子的操作。使用计算流体动力学平台中的雷诺平均纳维-斯托克斯代码对通过喷嘴的流量进行二维 (2D) 轴对称计算。对于相同的喷嘴几何形状和初始条件，求解了一维等熵气体动力学方程。最后，通过双缝测速仪测量离开相同几何形状的喷嘴并在相同初始条件下操作的颗粒的速度。三种方法测定的出口羽流粒子速度比较相当好，差异可归因于摩擦和粒子分布效应。 论文链接 (英文) 关键词: 铝, CFD, 建模, 喷嘴, 速度测量 最初发表于《Journal of Thermal Spray Technology》（第 20 卷，第 425–431 页，2011 […]
焰流传感器技术可帮助传统热喷涂车间提高许多不同工艺类别的工艺一致性和产量。在喷涂研磨材料时，使用 SprayView 系统分析粉末喷射器的喷射位置，有助于确定最佳喷涂位置以及粉末和载气的组合。对于冷喷涂，由于许多材料的末端速度非常重要，而且取决于颗粒的大小/分布，DPV/CPS 2000 系统可通过激光技术评估焰流中的 seed 和大小分布。对于 HVOF 和任何其它传统热喷涂工艺，热能（温度）、强度（粉末进料和热质量）和速度（速度）的平衡对于工艺的成功至关重要，Accuraspray 系统可以测量这些平衡，并在同一屏幕上监控基底的最高温度。焰流传感器的数据可与微观结构、拉伸和硬度数据结合使用，以满足甚至超过严格的航空规格要求。本文将讨论 Accuraspray 系统在实际生产中的应用。 论文链接（英文） 原文发表于《Ceramics International》（第 49 卷第 13 期，2023 年 […]
在热障涂层（TBC）系统中，氧化环境中形成的尖晶石和氧化镍被认为不利于 TBC 在高温条件下的耐久性。本研究表明，在带有 Co-32Ni-21Cr-8Al-0.5Y（重量百分比）结合层的空气等离子喷涂（APS）TBC 中，低压氧气环境中的预氧化处理可通过促进陶瓷面层/结合层界面上 Al2O3 层的形成来抑制有害氧化物的形成。热长性氧化物（TGO）层的形成通常表现出类似高温蠕变的三阶段生长现象。预氧化处理可降低生长速度，延长稳态生长阶段，从而提高耐久性。TBC 中的裂纹扩展是通过陶瓷表层中预先存在的不连续性的开裂和生长进行的，并得到与 TGO 相关的裂纹成核和生长的辅助。热循环过程中的裂纹扩展似乎受 TGO 生长的控制，最大裂纹长度与 TGO 厚度一般呈幂律关系。 论文链接 (英文) 关键词: TBC；CoNiCrAlY；预氧化；热循环；TGO 生长；裂纹扩展 最初发表于《表面与涂层技术》（第 […]
使用 Ar 和 N2 作为主等离子气体生产了热障涂层。对工艺和涂层的各个方面进行了研究。研究发现，使用 N2 可以产生较高的飞行中粒子温度，但粒子速度较低。与氩气相比，使用 N2 可以将沉积效率提高两倍。使用这两种主要气体可以生产出孔隙率、硬度、杨氏模量和热扩散率值相似的涂层。在 1400 °C 下进行热处理时，涂层表现出相似的变化（硬度、刚度和热扩散率增加）。不过，经过 N2 处理的涂层的杨氏模量和热扩散率值往往较低。这些结果表明，在 TBC 沉积过程中使用 N2（而不是 Ar）作为主要等离子气体，在减少粉末消耗和提高生产率方面具有潜在优势。 论文链接 (英文) […]
纳米结构的二氧化钛原料粉末通过高速富氧燃料（HVOF）喷涂沉积在 Ti-6Al-4V 基底上。利用飞行中粒子诊断技术，采用了不同的粒子温度和速度，以揭示它们对涂层微观结构和机械性能的影响。在加工条件（即飞行中粒子的温度和速度）和由此产生的涂层微观结构特征和性能（如相组成、维氏显微硬度和阿尔门条的偏转（残余应力））之间，观察到一系列线性关系。与文献中的其他陶瓷热喷涂涂层相比，该涂层具有较高的粘结强度。这项研究提供了通过 HVOF 喷射加工纳米结构陶瓷粉末的不同层次的信息，为 HVOF 喷射纳米结构二氧化钛涂层在生物医学领域和其他需要卓越机械性能的学科中的开发和应用提供了可能性。 论文链接 (英文) 关键字：热喷涂、高速全氧燃烧（HVOF）、飞行中粒子诊断、纳米二氧化钛（TiO2）、微观结构、结合强度 最初发表于《材料加工技术期刊》（第 198 卷，第 1-3 期，2008 年 3 月 3 日，第 […]
