大气等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo高温耐磨涂层组织和性能

张昂, 郭孟秋, 王长亮, 张梅, 岳震, 王天颖, 聂梓杏, 高燊

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (1) : 202-210. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000118
研究论文

大气等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo高温耐磨涂层组织和性能

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Microstructure and properties of NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo high-temperature wear-resistant coating prepared by APS

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摘要

为了探究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo高温耐磨涂层性能的影响规律，基于正交实验，采用大气等离子喷涂（atmospheric plasma spray，APS）工艺制备NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层，应用极差分析法研究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层显微组织、硬度和结合强度性能影响的主次关系，完成喷涂工艺参数优化。优化后的工艺参数为氩气流量为50 L/min，氢气流量为12 L/min，电流为500 A，喷涂距离为100 mm。结果表明：采用优化后的工艺参数喷涂的NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层显微组织均匀致密，涂层孔隙率小于1%，结合强度平均值为70.7 MPa，硬度平均值为543.7HV，900 ℃温度下50~100 h平均氧化速率为0.07302 g/（m2·h），达到完全抗氧化级别，在800 ℃表现出良好的摩擦磨损性能，平均摩擦因数为0.248，磨损率为2.12×10-6 mm3/（N·m）。

Abstract

To investigate the effect of the spraying process parameters on the properties of NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo high-temperature wear-resistant coating， the coating is prepared by atmospheric plasma spray （APS） process based on the orthogonal experiment. The range analysis method is used to study the primary and secondary relationships of the process parameters on the microstructure， hardness， and bonding strength of the NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo coating， and the spraying process parameters are optimized. The optimized process parameters are that the argon flow rate is 50 L/min， the hydrogen flow rate is 12 L/min， the current is 500 A， and the spraying distance is 100 mm. With the optimized spraying process parameters， the microstructure of the coating is very dense， the porosity is lower than 1%， and the average bonding strength， hardness， and average oxidation speed during 50-100 h at 900 ℃ are 70.7 MPa， 543.7 HV， and 0.07302 g/（m2·h）， respectively. In addition， the friction coefficient and wear rate of NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo coating are 0.248 and 2.12×10-6 mm3/（N·m） at 800 ℃， exhibiting good friction and wear properties.

关键词

NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层 / 大气等离子喷涂 / 高温耐磨 / 正交实验 / 抗氧化 / 显微组织

Key words

NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo coating / atmospheric plasma spray / high-temperature wear-resistant / orthogonal experiment / oxidation resistance / microstructure

中图分类号

TG174.442

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张昂 , 郭孟秋 , 王长亮 , 等. 大气等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo高温耐磨涂层组织和性能. 材料工程. 2025, 53(1): 202-210 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000118
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基金

耐磨涂层技术项目(50904010601)
国家科技重大专项（2017-Ⅶ-0013-0110）

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