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替代鍍硬鉻的納米改性金屬陶瓷塗層

 

WC-Co基金属陶瓷热喷涂涂层是一类重要的高性能涂层。由于其良好的硬度和韧性,故广泛用来增强基体金属的耐磨性能及对磨损部件进行修复。如飞机起落架、舰船上的球阀和柱塞、液压支撑杆等。已经表明,航空发动机零件的工作条件较为恶劣(高温、高转速、振动、高负荷),又受到粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损等几种类型的磨损,发动机性能和使用寿命受到影响。比如在钛合金压气机叶片的阻尼台表面上喷涂一层0.25 mm厚的碳化钨涂层,叶片寿命可由100小时延长到上万小时。

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塗層技術以替代傳統的電鍍硬鉻成爲必然趨勢。由于現有的熱噴塗技術比電鍍硬鉻更加高效、清潔,且其成本基本與之相當,並呈不斷降低趨勢,具有巨大的開發與應用前景。其中,超音速火焰噴塗(HVOF)技術噴塗效率高,而且其噴塗的塗層結合強度高(大于70MPa)、孔隙率低(小于1%),成爲最主要的替代電鍍硬鉻技術。

1999年6月起,由美国国防部、加拿大国防部、加拿大工业部等共同启动开展了“确认HVOF喷涂WC-Co 和WC-Co-Cr替代飞机起落架上的镀硬铬层”的联合攻关项目。目前,波音和空客飞机的起落架上都采用了HVOF喷涂WC-Co 和WC-Co-Cr以替代原来使用的镀硬铬层。但目前在国内,还没有成熟的纳米结构WC-Co涂层制备技术。

近年来,我们对替代镀硬铬层的WC-Co 和WC-Co-Cr涂层进行了纳米改性,收到了较好的效果。研究表明,适量纳米的加入使 WC-12Co 涂层的显微硬度和结合强度显著提高,并有效地抑制了WC颗粒的脱碳,使组织细化。当纳米改性剂含量在 1.5wt %时, 涂层的硬度提高42%, 磨损体积减少43%,耐磨性明显提高。

最近的研究工作表明隨著納米改性劑含量的增加,WC-10Co-4Cr塗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:wangyou1954@126.com 


        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余篇论文的作者,二十余项美国、中国或国际专利的发明人,数十篇文章为SCI收录并为同行在国际杂志引用约2600余次。上世纪末因在摩擦学和表面工程方面的杰出贡献被英国剑桥国际传记中心选入《二十世纪2000杰出科学家》。

         专家云平台主页:/people/show.php?itemid=3289 

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