Progresso técnico de pós compostos de revestimento a laser e revestimentos de cerâmica
Com a melhoria contínua dos requisitos de desempenho do material em equipamentos aeroespaciais e energéticos, os sistemas tradicionais de material único não podem mais atender às necessidades. A tecnologia de revestimento em pó e cerâmica compósito, através do design colaborativo de "resistência ao metal + dureza cerâmica", está rompendo os limites de desempenho da tecnologia de revestimento a laser. Este artigo expõe sistematicamente o mais recente progresso neste campo, desde o design do material, otimização do processo até a verificação da engenharia.
Mecanismo de fortalecimento de pós compostos
Coated powders use a core-shell structure to solve the oxidation problem of carbides. In typical Ni-coated WC powders, a 5-15μm nickel shell forms a (W,Ni) solid solution transition layer under laser action, reducing the carbon loss rate from 28% in mechanical mixing to below 5%. The more advanced in-situ synthesis technology uses the Ti+C→TiC reaction. When the power density >3 × 10⁴ W\/cm², 50-100 NM Partículas TIC podem ser obtidas. Uma aplicação de anel de rolamento dessa tecnologia reduziu a taxa de desgaste para 1,8 × 10⁻⁶ mm³\/n · m.
Comparação de desempenho de sistemas reforçados com carboneto
Os testes de comparação mostram que a força de ligação interfacial dos pós revestidos atinge 580 MPa, um aumento de 65% em comparação com a mistura mecânica. O projeto de distribuição do tamanho de partícula é particularmente crítico: 50-150 μm partículas grossas têm a carga principal e partículas finas 5-20 μm preenchem as lacunas. Uma lâmina de turbina a vapor usando o esquema Ni 60+35%wc (tipo revestido) estendeu sua vida útil de 8, 000 horas para 15, 000 horas, verificando o valor de engenharia dessa tecnologia.
Desafios de preparação de revestimentos de cerâmica
Os revestimentos de gradiente de zircônia reduzem o estresse térmico em 60% através do projeto de transição do metal → 70% de metal +30% de cerâmica → cerâmica pura. Otimização de parâmetros do processo mostra que um poder de 2-4 kw com uma velocidade de varredura de 5-15 mm\/s e uma taxa de volta de 30-50% pode fazer com que a densidade de trincas<0.5 pieces/mm. An aero-engine combustor applied with this technology has a thermal cycle life of 3,000 times (the original technology only had 800 times).
Avanços em aplicações biomédicas
Os revestimentos de hidroxiapatita (HAP) aumentam a cristalinidade (Largura de Meio Pico da DRX 0. 38 graus → 0. 25 graus) a 3%da substituição F e a adição de 3%de MGO promove a adesão osteoblastos. Experimentos em animais mostram que o tempo de integração óssea do revestimento FHA modificado é reduzido para 8 semanas (12 semanas originais) e a força de ligação interfacial atinge 35 MPa. Essa tecnologia foi aplicada a ensaios clínicos de implantes dentários com uma taxa de sucesso inicial de 98,5%.
Componentes principais do sistema de revestimento a laser
Conclusão
A tecnologia de revestimento composto enfrenta três principais direções de pesquisa: ①Sovelando um modelo teórico de fortalecimento colaborativo em várias escalas; ② Estabelecimento de padrões de avaliação de desempenho do serviço (como métodos de teste de choque térmico); ③ Reduzindo o custo de preparação dos pós revestidos. Recomenda-se formar um consórcio "setor-universidade-ressecador-médio" para se concentrar em romper tecnologias de gargalo, como revestimentos de TA para stents cardiovasculares e materiais de gradiente de zro₂-hap para articulações artificiais.