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替代镀硬铬的纳米改性金属陶瓷涂层

 

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。

近年来,随着国际上环境问题日益突出,开发新的环境友好型涂层技术以替代传统的电镀硬铬成为必然趋势。由于现有的热喷涂技术比电镀硬铬更加高效、清洁,且其成本基本与之相当,并呈不断降低趋势,具有巨大的开发与应用前景。其中,超音速火焰喷涂(HVOF)技术喷涂效率高,而且其喷涂的涂层结合强度高(大于70MPa)、孔隙率低(小于1%),成为最主要的替代电镀硬铬技术。

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随着纳米改性剂含量的增加,WC-10Co-4Cr涂层的硬度和抗摩擦磨损性能得到显著提高,耐磨性能可提高数倍。耐腐蚀性能亦明显改善。

负责人:王铀教授   E-MAIL:wangyou1954@126.com 


        王铀,男,汉族,1954年生。现任哈尔滨工业大学材料科学系教授、博士生导师。

王铀教授是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:http://www.kjcx.ac.cn/people/show.php?itemid=3289 

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