Katayuan ng Pag-aaral sa Teknolohiyang Panlilindol na Resistent sa Wear ng Thermal Spray

1. Kasalukuyang Katayuan ng Pananaliksik ng Metal Coatings

Ang mga thermal spray metal coatings ay kabilang sa mga pinakaunang pinag-aralan at ginamit na wear-resistant coatings. Ang mga karaniwang ginamit na materyales ay kinabibilangan ng mga metal (Mo, Ni), carbon steel, low-alloy steel, stainless steel, at Ni-Cr alloy series coatings. Ang mga teknolohiya tulad ng flame spraying, arc spraying, plasma spraying, HVOF (High-Velocity Oxygen Fuel), at detonation spraying ay karaniwang ginagamit. Ang mga coatings na ito ay nagpapakita ng mataas na lakas ng pagkakadikit sa substrate, kasama ang mahusay na resistensya sa pagsusuot at kaagnasan, na ginagawang angkop para sa pag-aayos ng mga nasusuot na bahagi at pag-machining ng mga oversized na bahagi.

Kapag gumagamit ng teknolohiya ng plasma spraying na may mga haluang metal na batay sa aluminyo upang i-coat ang mga piston ring, synchronizer ring, at silindro, ang mga coating ay nagpapakita ng magandang paglaban sa pagsusuot, mataas na lakas ng pagkakadikit, at mahusay na mga katangian laban sa pagdikit sa pagsusuot. Sa ilalim ng mga lubricated na kondisyon, nagpapakita rin sila ng magandang pagganap laban sa pagdikit at pag-scufting. Ang mga high-carbon steel wires at stainless steel (Cr13 type, 18-8 type, atbp.) na haluang metal na kawad ay karaniwang ginagamit bilang mga materyales na lumalaban sa pagsusuot at kaagnasan. Ang mga materyal na ito ay nailalarawan sa mataas na lakas, magandang paglaban sa pagsusuot, malawak na pagkakaroon, at mababang gastos. Ang mga NiCr coating ay nag-aalok ng magandang paglaban sa init, paglaban sa kaagnasan, at paglaban sa pagsusuot ng erosion, na ginagawa silang angkop bilang mga proteksiyon na coating para sa mga superheater at reheater tubes sa mga boiler ng planta ng kuryente. Ang mga pamamaraan ng flame at plasma spraying ay maaaring gamitin upang ihanda ang mga NiCr metal wear-resistant coatings na may iba't ibang microstructure, bagaman ang mga coating na ito ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na porosity at nilalaman ng oxide.

2. Kasalukuyang Katayuan ng Pananaliksik sa Ceramic Coatings

Ang mga thermal spray ceramic powders ay kinabibilangan ng mga oxides, carbides, borides, nitrides, at silicides, na mga kristal o amorphous na mga compound na binubuo ng metallic at non-metallic na mga elemento. Ang mga ceramic coatings ay kilala sa kanilang mataas na mga punto ng pagkatunaw, mataas na tigas, at mahusay na paglaban sa pagsusuot, paglaban sa kaagnasan, at katatagan sa mataas na temperatura. Gayunpaman, ang proseso ng pag-spray ng ceramic coatings ay kumplikado at magastos, at ang mga coatings ay madaling magkaroon ng mga bitak sa ibabaw at may mas mababang thermal fatigue resistance kumpara sa mga metal coatings. Bukod dito, ang mga ceramic coatings ay may mahinang tibay at hindi angkop para sa mga aplikasyon na may malaking epekto. Ang mga karaniwang ginagamit na ceramic coatings ay kinabibilangan ng Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2, WC, TiC, Cr3C2, at TiB2, na karaniwang inihahanda gamit ang plasma spraying, flame spraying, HVOF, at detonation spraying na mga teknolohiya.

Sinuri ni Ren Jingri at iba pa ang sliding friction at wear characteristics ng plasma-sprayed na Al2O3-40%TiO2 at Cr2O3 ceramic powder coatings. Natagpuan nila na ang Cr2O3 coatings ay nagpapakita ng mas mataas na wear resistance kumpara sa Al2O3-40%TiO2 coatings. Ang wear mechanism ng Cr2O3 coatings ay pangunahing abrasive wear, na may brittle fracture characteristics sa ilalim ng mas mataas na load. Sa kabaligtaran, ang wear mechanism ng Al2O3-40%TiO2 coatings ay pangunahing plastic deformation at delamination. Sinuri nina Chen Chuanzhong at iba pa ang Al2O3-TiO2-NiCrAlY composite ceramic coatings, na binanggit na ang pagkatunaw ng TiO2 at Al2O3 ay bumubuo ng tiyak na antas ng mutual solubility, na nagpapababa sa porosity ng coating at higit pang nagpapalakas sa lakas, tibay, at wear resistance nito.

Ang ibang pag-aaral ay nagsaliksik sa sliding friction at wear characteristics ng plasma-sprayed multilayer metal at ceramic coatings. Ang pagkakasunod-sunod ng spraying ay nagsasangkot ng unang paglalapat ng NiCr bond coat sa substrate, na sinundan ng transition layers na may iba't ibang proporsyon ng NiCr-Cr2O3, at sa wakas ay isang 100% Cr2O3 surface layer. Natagpuan na ang angkop na ratio ng metal sa ceramic sa transition layer ay maaaring magpabuti sa wear resistance ng coating. Ang mga pangunahing mekanismo ng wear ay kinabibilangan ng brittle fracture, abrasive wear, adhesion, at oxidative wear.

kasalukuyang Katayuan ng Pananaliksik ng Metal-Ceramic Coatings

Ang mga metal at seramik ay may kanya-kanyang natatanging bentahe at tiyak na kahinaan sa pagganap. Ang pagsasama ng mga kapaki-pakinabang na katangian ng parehong materyales ay isang matagal nang direksyon ng pananaliksik sa agham ng materyales at engineering.

Ang Cr3C2-NiCr metal-ceramic coatings ay binubuo ng isang refractory chromium carbide hard phase at isang ductile nickel-chromium alloy phase. Ipinapakita nila ang mataas na tigas sa mataas na temperatura, mahusay na resistensya sa pagsusuot sa mataas na temperatura, resistensya sa kaagnasan, resistensya sa oksidasyon, at mataas na lakas ng pagkakadikit. Ang mga coating na ito ay malawakang ginagamit sa mga bahagi na tumatakbo sa ilalim ng mataas na temperatura (530–900°C) na kondisyon ng abrasive wear, corrosive wear, at erosive wear, tulad ng mga furnace rolls sa mga continuous annealing lines, core rolls sa mga steel mill continuous production lines, at mga cylinder piston rings at liners.

Ang mga metal-ceramic coatings na batay sa WC ay karaniwang ginagamit sa mga kondisyon ng abrasive at erosive wear sa ilalim ng 450°C. Sinuri nina Xu Xiangyang et al. ang mekanismo ng fretting wear ng plasma-sprayed na WC/18Co coatings. Ipinakita ng mga resulta na ang paunang yugto ng fretting wear ay pinapangunahan ng adhesive wear, kung saan ang mataas na tigas ng coating at malakas na anti-adhesion properties ay nagreresulta sa minimal na wear. Sa matatag na yugto, ang fatigue delamination at brittle cracking spalling ang nagiging pangunahing mekanismo ng wear, kung saan ang brittleness ng coating at mababang inter-particle bonding strength ay nagdudulot ng pagtaas ng wear. Ang mga oxide inclusions sa loob ng coating ang pangunahing sanhi ng hindi sapat na fretting wear resistance.

4. Kasalukuyang Katayuan ng Pananaliksik ng Amorphous Coatings

Ang mga amorphous na materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng malawak na disorder at maikling order.

Si Xiang Xinghua at iba pa ay gumamit ng plasma spraying upang ihanda ang mga coating na Fe-based amorphous alloy (na naglalaman ng Si, B, Cr, Ni, atbp.). Ang mga coating ay nagpakita ng pantay na microstructure, mataas na densidad, mababang porosity, minimal na nilalaman ng oxide, at mataas na tigas, na may microhardness na mula 530 hanggang 790 HV0.1. Ang mga coating ay nagpakita rin ng magandang pagkakadikit sa substrate.

Ang iba pang pag-aaral ay nagsaliksik sa microstructure at wear resistance ng detonation-sprayed na Fe-Cr-B alloy coatings. Ipinakita ng mga resulta na ang mga coating ay may mahusay na wear at corrosion resistance. Sa panahon ng sliding wear, ang isang dynamically generated amorphous surface film ay makabuluhang nagpabuti sa wear resistance at nagbawas ng friction coefficient.

Sa kabuuan, ang paggamit ng HVOF, plasma spraying, arc spraying, at detonation spraying upang ilapat ang metal, seramika, metal-seramika, at amorphous na wear-resistant coatings ay maaaring epektibong mapabuti ang wear resistance ng mga substrate materials.