Stat ta' Riċerka tal-Technoloġija ta' Kottura Reżistenti għall-Ixkora Termali

1. Stat attwali tar-Riċerka tal-Kotturi Metalli

Il-kisi tal-metall bil-spray termali huma fost l-iktar kisjiet reżistenti għall-ilbies studjati u applikati kmieni. Il-materjali użati komunement jinkludu metalli (Mo, Ni), azzar tal-karbonju, azzar b'alleġġi baxxi, azzar li ma jissaddadx, u serje ta' kisjiet Ni-Cr. Tekniċi bħal spray tal-fjam, spray tal-ark, spray tal-plasma, HVOF (High-Velocity Oxygen Fuel), u spray ta' detonazzjoni ġeneralment jintużaw. Dawn il-kisjiet juru saħħa għolja tal-bonding mal-substrat, flimkien ma' reżistenza eċċellenti għall-ilbies u l-korrużjoni, li jagħmilhom adattati għall-irkupru ta' partijiet mħassra u għall-makkinar ta' komponenti kbar.

Meta nużaw it-teknoloġija tal- spraying tal-plasma bl-alloys bbażati fuq l-aluminju biex nikkopru r-rings tal-pistuni, ir-rings tas-sinchronizzatur, u ċ-ċilindri, il-koperturi juru reżistenza tajba għall-wear, saħħa għolja tal-bonding, u proprjetajiet eċċellenti kontra l-wear ta' aderenza. F'kundizzjonijiet lubrikati, juru wkoll prestazzjoni tajba kontra l-qtugħ u l-iskuffing. Wires tal-azzar għoli tal-karbonju u wires tal-azzar mhux mimli (tip Cr13, tip 18-8, eċċ.) huma komunement użati bħala materjali ta' spraying reżistenti għall-wear u l-korrużjoni. Dawn il-materjali huma karatterizzati minn saħħa għolja, reżistenza tajba għall-wear, disponibbiltà wiesgħa, u kostijiet baxxi. Il-koperturi NiCr joffru reżistenza tajba għall-ħarġa, reżistenza għall-korrużjoni, u reżistenza għall-wear tal-erożjoni, li jagħmilhom xierqa bħala koperturi protettivi għal tubi ta' superheater u reheater fil-boilers tal-impjant tal-enerġija. Metodi ta' spraying tal-flame u tal-plasma jistgħu jintużaw biex jippreparaw koperturi tal-metall NiCr reżistenti għall-wear b'ħafna mikrostrutturi differenti, għalkemm dawn il-koperturi għandhom tendenza li jkollhom porożità ogħla u kontenut ta' ossidu.

2. L-Istat attwali ta' Riċerka ta' Coatings Ċeramiċi

Il-powders ċeramiċi tal-thermal spray jinkludu ossidi, carbidi, boridi, nitridi, u silidi, li huma komposti kristallini jew amorfji magħmula minn elementi metallika u mhux metallika. Il-coatings ċeramiċi huma magħrufa għall-punti ta' qliel għoljin tagħhom, hardness għolja, u reżistenza eċċellenti għall-wear, reżistenza għall-korrużjoni, u stabilità għolja fit-temperatura. Madankollu, il-proċess ta' spray ta' coatings ċeramiċi huwa kumpless u kostjuż, u l-coatings huma suxxettibbli għal fissuri fil-wiċċ u għandhom reżistenza termali ta' fatiga inferjuri meta mqabbla ma' coatings tal-metall. Barra minn hekk, il-coatings ċeramiċi għandhom toughness fqira u mhumiex adattati għal applikazzjonijiet li jinvolvu piżijiet ta' impatt sinifikanti. Il-coatings ċeramiċi użati komunement jinkludu Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2, WC, TiC, Cr3C2, u TiB2, tipikament ippreparati bl-użu ta' plasma spraying, flame spraying, HVOF, u detonation spraying tekniki.

Ren Jingri et al. studjaw il-frizzjoni li tiżżerżaq u l-karatteristiċi tal-wear ta' coatings tal-powder tal-keramiċi Al2O3-40%TiO2 u Cr2O3 sprayjat bil-plasma. Sabu li l-coatings Cr2O3 juru reżistenza akbar għall-wear minn coatings Al2O3-40%TiO2. Il-mekkaniżmu tal-wear tal-coatings Cr2O3 huwa prinċipalment wear abrasiv, bil-karatteristiċi ta' fraġilità taħt piżijiet ogħla. Fil-kontrast, il-mekkaniżmu tal-wear tal-coatings Al2O3-40%TiO2 huwa prinċipalment deformazzjoni plastiċi u delaminazzjoni. Chen Chuanzhong et al. studjaw coatings tal-keramiċi komposti Al2O3-TiO2-NiCrAlY, jinnotaw li l-fusjoni ta' TiO2 u Al2O3 toħloq ċerta grad ta' solubilità reċiproka, inaqqas il-porożità tal-coating u jkompli jsaħħaħ il-qawwa, it-toughness, u r-reżistenza għall-wear tagħha.

Studji oħra investigaw il-frizzjoni li tiżżerżaq u l-karatteristiċi tal-wear ta' coatings tal-metall u ċeramika b'multi-layers sprayati bil-plasma. Il-sekwenza tal-spray tinkludi l-applikazzjoni ta' coating ta' NiCr fuq is-sottostratt, segwita minn livelli ta' tranżizzjoni b'proporzjonijiet varji ta' NiCr-Cr2O3, u fl-aħħar, livell ta' 100% Cr2O3. Instab li raġonevoli ta' metall għal ċeramika fil-livell ta' tranżizzjoni tista' ttejjeb ir-reżistenza għall-wear tal-coating. Il-mekkaniżmi prinċipali tal-wear jinkludu frazzjoni fraġli, wear abrasiv, adżjoni, u wear ossidattiv.

3. L-Istat Attwali tar-Riċerka tal-Coatings tal-Metall-Ċeramika

Il-metalli u l-keramiċi għandhom vantaġġi uniċi u nuqqasijiet distinti fil-prestazzjoni. Il-kombinazzjoni tal-proprjetajiet vantaġġużi ta' dawn iż-żewġ materjali kienet direzzjoni ta' riċerka li ilha għaddejja fit-teknoloġija tal-materjali u l-inġinerija. It-teknoloġija tal-kisi kompost tal-metall-keramiċi, li tinkludi d-distribuzzjoni uniformi ta' partikli keramiċi ta' forma u daqs xierqa fi matrix plastika, tikkombina b'suċċess il-qawwa u t-toughness tal-metalli mal-reżistenza għat-temperaturi għoljin, reżistenza għall-wear, u reżistenza għall-korrużjoni tal-keramiċi. Dan jiftaħ b'mod sinifikanti l-ambitu ta' applikazzjoni ta' kemm il-metalli kif ukoll il-keramiċi, b'applikazzjonijiet ta' suċċess fl-avjazzjoni, kimiċi, mekaniċi, u industriji tal-enerġija. Il-kisi tal-metall-keramiċi l-aktar użati fl-industrija huma Cr3C2-NiCr u WC-Co, tipikament ippreparati bl-użu ta' tekniki ta' HVOF, plasma, u spraying ta' detonazzjoni.

Il-kotazzjonijiet tal-metall-keramiċi Cr3C2-NiCr jikkonsistu f'fażi iebsa ta' karburi ta' kromju refrattari u fażi ta' alleġġjat ta' nikil-kromju duttile.

Il-kotazzjonijiet tal-metall-keramiċi bbażati fuq il-WC huma komunement użati f'kundizzjonijiet ta' wear abrasiv u erosiv taħt 450°C. Xu Xiangyang et al. studjaw il-mekkaniżmu tal-wear fretting tal-kotazzjonijiet WC/18Co sprayjat bil-plasma. Ir-riżultati wrew li l-istadju inizjali tal-wear fretting huwa dominat mill-wear adessiv, bil-ħxuna għolja tal-kotazzjoni u l-proprjetajiet qawwija ta' anti-adhesjoni jwasslu għal wear minimu. Fl-istadju stabbli, id-delaminazzjoni tal-faqar u l-iskart tal-frak fragili jsiru l-mekkaniżmi ewlenin tal-wear, bil-fragilità tal-kotazzjoni u l-qawwa baxxa ta' bond inter-partikulari jwasslu għal wear akbar. L-inklużjonijiet tal-ossiċi fil-kotazzjoni huma l-kawża prinċipali ta' nuqqas ta' reżistenza għall-wear fretting.

4. L-Istat Attwali tar-Riċerka tal-Kotazzjonijiet Amorfous

Il-materjali amorfji huma karatterizzati minn disordni ta' distanza twila u ordni ta' distanza qasira. Huma spiss juru proprjetajiet fiżiċi u kimiċi superjuri meta mqabbla mal-kontropartijiet kristallini tagħhom, inklużi saħħa għolja, reżistenza, ħxuna, reżistenza għall-korrużjoni, u proprjetajiet magneti ħfief, li jagħmilhom klassi ġdida promettenti ta' materjali metalliku. Il-kotazzjonijiet tal-alloy amorfju bil-spraying termali ġew riċentement emersi bħala qasam ġdid ta' riċerka fil-xjenza tal-materjali. It-tekniki ta' spraying termali, bħala waħda mill-metodi għall-preparazzjoni ta' kotazzjonijiet amorfji ta' żona kbira, bdew jattiraw attenzjoni wiesgħa. Metodi komuni jinkludu spraying tal-plasma, HVOF, u spraying ta' detonazzjoni.

Xiang Xinghua et al. użu plasma spraying biex jippreparaw coatings tal-alloy amorfiku bbażat fuq Fe (li jinkludu Si, B, Cr, Ni, eċċ.). Il-coatings wrew mikrostruttura uniformi, densità għolja, porożità baxxa, kontenut minimu ta' ossidu, u ħxuna għolja, bil-mikroħxuna varjabbli minn 530 sa 790 HV0.1. Il-coatings wrew ukoll bonding tajjeb mal-substrat.

Studji oħra investigaw il-mikrostruttura u r-reżistenza għall-wear tal-coatings tal-alloy Fe-Cr-B sprayjati bil-detonazzjoni. Ir-riżultati indikaw li l-coatings għandhom reżistenza eċċellenti għall-wear u l-korrużjoni. Matul il-wear tal-ġarr, film ta' superficie amorfiku ġenerat dinamiċament ittejjeb b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-wear u naqqas il-koeffiċjent ta' frizzjoni.

F'riżultat, l-użu ta' HVOF, spray tal-plasma, spray tal-ark, u spray ta' detonazzjoni biex applikaw metalli, ċeramika, metalli-ċeramika, u coatings reżistenti għall-wear amorfżi jista' jtejjeb b'mod effettiv ir-reżistenza għall-wear tal-materjali ta' sottostrat. Riċerka fil-fond dwar il-mekaniżmi tal-wear ta' coatings spray termali u l-influwenza tal-mikrostruttura tal-coating fuq il-karatteristiċi tal-wear tipprovdi bażi teoretika biex ittejjeb il-strutturi tal-coating, ottimizza l-proċessi ta' spray, u tiżviluppa coatings ġodda reżistenti għall-wear.