(1)激光熔覆技术
激光熔覆技术是采用激光作为热源,将涂层材料和基体表面同时进行熔化而生成新的表面涂层的技术。这项技术能够使涂层材料和基体的紧密度提高,大幅度提高基体的使用寿命、耐高温、耐腐蚀、抗压等一系列性能指标,因此许多专家学者都致力于该技术的研究。
国内外早已先后开展了用激光制备金属陶瓷熔覆层的试验,并对其性能参数进行细致的分析研究。在这些试验中,即使选用的涂层和基体略有差异,试验的效果也不大相同。V.Ocelik,D.MatthewsandJ.Th.M 通过激光熔覆技术制备新型熔覆层,对涂层和原基体材料的滑动摩擦性能进行比较,发现涂层的滑动摩擦性能得到了提高。瑞士S.Niederhauser,B.Karlsson 以激光作为热源在钢基体表面熔覆 Co-Cr 制备出新型金属熔覆 层。并通过一系列分析得出,新型熔覆层在疲劳寿命、表面硬 度、抗拉强度方面有了显著的提高。王华明运用激光熔覆技术制备 Ti2Ni3Si/Ni3Ti 涂层,经试验发现该涂层组织在硬度、耐磨性和耐蚀性方面有较大提高。赵冠琳采用原位反应的方法,将预制好的钛铁、钒铁及石墨混合物置于钢基体表面,以激光作为热源,生成 TiC-VC 增强熔覆层。武晓雷利用激光熔覆技术制备 TiC 熔覆层,经试验数据表明,该涂层的显微硬度及耐 磨损性能有了明显的提高。
不过由于激光熔覆设备的成本价格及后期维护偏高,同时各种金属材料对不同波长的激光吸收能力也不同,这些因素严重限制了激光熔覆技术的发展。
(2)自蔓延技术
自蔓延高温合成(Self-propagating High- temperature Synthesis or SHS) 又称作燃烧合成,是二十世纪中期 出现的一种制备材料的方法,该反应是是利用放热原理,将加 热到一定温度的燃烧物通过混合反应物,由局部燃烧蔓延到整 个体系,合成所需材料的反应。目前 SHS 技术引起了欧美及亚洲各国的注目,同时我国众多的研究单位也进行了 SHS 技术的研究,国家更将 SHS 技术列入热点研究项目,迄今为止,研究人员已使用SHS技术制备出多种材料,例如:硅化物、金属间 化合物、碳化物、硫化物等。
王洪涛采用自蔓延高温合成的方法来制备 AL_Ti_C 中间合金,在制备前将碳粉与钛粉进行充分的混合,由于自蔓延反应的缺陷,反应发生时粉末材料的液态时间短,并由于 AL3Ti 和 TiC 相在燃烧过程中发生原位反应,使较小的尺寸存在于铝基体的晶界,而来不及长成较大的颗粒,会形成有效的形核质点细化晶粒,同时反应时的高温会蒸发掉一部分杂质,提高产物的纯度 [7]。近年来也出现了利用自蔓延高同热喷涂技术相结 合的复合技术,该技术是将自蔓延反应的合成物经雾化喷射 到基材表面,与基体发生反应,从而形成合金涂层的方法。HuiyuanLiu 就是利用该新型技术,将 Ti-Fe-C 合金粉末喷涂到 基体表面得到 TiC 合金材料,经试验对比发现,该合金涂层的 硬度较反应前有了大幅度的提升,同时合金材料的耐磨性能也得到了提高。
自蔓延合成技术(SHS)和传统工艺相比较具有明显的优越性:一是制作工序简单、设备容易上手;二是反应时间迅速、生产周期短;三是能源耗低;四是杂质少、生成物纯度高。但是该方法需要以高度提纯的金属粉末为原材料,并不适合大规模化生产,同时由于该反应速度过快,会导致实验过程人为无法控制,存在应力集中的危害。
(3)热喷涂技术
热喷涂技术是将涂层材料经雾化后喷射到基体表面,形成新型合金材料的技术。气体火焰喷涂和电弧喷涂技术是目前常见的两种热喷涂技术,该技术可以对基体表面的耐磨性、耐腐蚀性进行重点强化,以此延长零部件的使用寿命,同时还可以快速的对损坏的零部件进行修复,达到工作需求基本的要求。
热喷涂技术的理论基础在国内外发展的比较完善,在工业应用方面也相对广泛。如 Harsha 采用氧乙炔火焰热喷涂的方法,使喷涂在低碳钢基体表面熔覆 WC,得到了WC增强的合金涂层材料,并通过相关实验发现,该涂层的硬度、耐磨损性能得到显著的提高。Mplanchelso 为分析 Ni-Cr~B-Si 颗粒特征与涂层材料组织性能之间的关系,采用了不同的热喷涂方法进行实验对比,以此得出最佳的参数指标。但是,热喷涂技术也有明显的技术缺陷,与其他技术相比,热喷涂技术制备的涂层与基体结合的紧密度较差,适应恶劣工作环境下的能力不足。
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