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替代鍍硬鉻的納米改性金屬陶瓷涂層

 

WC-Co基金屬陶瓷熱噴涂涂層是一類重要的高性能涂層。由于其良好的硬度和韌性,故廣泛用來增強基體金屬的耐磨性能及對磨損部件進行修復。如飛機起落架、艦船上的球閥和柱塞、液壓支撐桿等。已經表明,航空發動機零件的工作條件較為惡劣(高溫、高轉速、振動、高負荷),又受到粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損等幾種類型的磨損,發動機性能和使用壽命受到影響。比如在鈦合金壓氣機葉片的阻尼臺表面上噴涂一層0.25 mm厚的碳化鎢涂層,葉片壽命可由100小時延長到上萬小時。

近年來,隨著國際上環境問題日益突出,開發新的環境友好型涂層技術以替代傳統的電鍍硬鉻成為必然趨勢。由于現有的熱噴涂技術比電鍍硬鉻更加高效、清潔,且其成本基本與之相當,并呈不斷降低趨勢,具有巨大的開發與應用前景。其中,超音速火焰噴涂(HVOF)技術噴涂效率高,而且其噴涂的涂層結合強度高(大于70MPa)、孔隙率低(小于1%),成為最主要的替代電鍍硬鉻技術。

1999年6月起,由美國國防部、加拿大國防部、加拿大工業部等共同啟動開展了“確認HVOF噴涂WC-Co 和WC-Co-Cr替代飛機起落架上的鍍硬鉻層”的聯合攻關項目。目前,波音和空客飛機的起落架上都采用了HVOF噴涂WC-Co 和WC-Co-Cr以替代原來使用的鍍硬鉻層。但目前在國內,還沒有成熟的納米結構WC-Co涂層制備技術。

近年來,我們對替代鍍硬鉻層的WC-Co 和WC-Co-Cr涂層進行了納米改性,收到了較好的效果。研究表明,適量納米的加入使 WC-12Co 涂層的顯微硬度和結合強度顯著提高,并有效地抑制了WC顆粒的脫碳,使組織細化。當納米改性劑含量在 1.5wt %時, 涂層的硬度提高42%, 磨損體積減少43%,耐磨性明顯提高。

最近的研究工作表明隨著納米改性劑含量的增加,WC-10Co-4Cr涂層的硬度和抗摩擦磨損性能得到顯著提高,耐磨性能可提高數倍。耐腐蝕性能亦明顯改善。

負責人:王鈾教授   E-MAIL:[email protected] 


        王鈾,男,漢族,1954年生。現任哈爾濱工業大學材料科學系教授、博士生導師。

王鈾教授是280余篇論文的作者,二十余項美國、中國或國際專利的發明人,數十篇文章為SCI收錄并為同行在國際雜志引用約2600余次。上世紀末因在摩擦學和表面工程方面的杰出貢獻被英國劍橋國際傳記中心選入《二十世紀2000杰出科學家》。

         專家云平臺主頁:http://www.hkmli.tw/people/show.php?itemid=3289 

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