9. Bố cục luận án
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phun nhiệt trên thế giới
Phun phủ nhiệt đã và đang phát triển mạnh mẽ ở các nước như: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nga, Nhật... Ở các nước tiên tiến đã có những dây chuyền phun phủ công suất cao. Song song với phát triển ứng dụng, họ còn tiếp tục nghiên cứu cơ sở lý thuyết để nhằm nâng cao chất lượng lớp phủ cho nhiều ứng dụng khác nhau. Phương pháp phun plasma rất được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, vấn đề này được thấy rõ hàng năm có nhiều nghiên cứu được công bố cho thấy còn nhiều lợi thế đã được tìm ra. Tiêu biểu như một số công trình sau:
- V. Sreenivasulu và cộng sự [34], đã nghiên cứu phủ lớp phủ Cr3C2 - 25NiCr và NiCrMoNb chống ăn mòn ở nhiệt độ cao 900°C bằng công nghệ phủ plasma, kết quả nghiên cứu cho độ xốp dưới 4% và có độ bền liên kết lớn hơn 35MPa. Sự hiện diện của nguyên tố Mo cao trong lớp phủ NiCrMoNb làm tăng khả năng chống ăn mòn nóng ở 900°C trong môi trường dung dịch muối nóng chảy (Na2SO4 + 60% V2O5).
- M. Arai và cộng sự [35], đã nghiên cứu lớp phủ gốm để làm lưỡi tuabin khí, trong nghiên cứu này, lớp phủ gốm có độ xốp cho hệ thống làm mát do thoát khí trong lưỡi tuabin. Nghiên cứu được thực hiện bằng phương pháp phun plasma (APS), lớp phủ được cấu tạo từ hỗn hợp zirconia và bột polyester ổn định 8%. Sau đó bột polyester đã bị bốc hơi bởi xử lý nhiệt sau khi phun. Các đặc tính phủ được kiểm tra cho thấy lớp phủ gốm xốp, độ dẫn nhiệt thấp, chỉ bằng một nửa (TBC) và có độ bền bám dính chỉ thấp hơn 20% so với (TBC). Do đó, hệ thống làm mát thoát hơi kết hợp với lớp phủ gốm xốp cho lưỡi tuabin khí đã được đánh giá là rất hiệu quả để làm mát lưỡi tuabin khí.
- M. Nicolaus và cộng sự [36], đã nghiên cứu kết hợp quá trình hàn và phun nhiệt phủ NiCrSi/NiCoCrAlY/Al để sửa chữa lưỡi tuabin. Nghiên cứu này đã chứng minh tính khả thi của một quá trình kết hợp hàn với phun phủ. Cụ thể kim loại phụ, lớp phủ chống ăn mòn khí nóng và nhôm đều được phun bằng cách phun nhiệt và sau đó được xử lý nhiệt thông thường. Hơn nữa, các pha nhôm giàu niken và coban thấp được hình thành trong hệ thống lớp phủ cải thiện khả năng bảo vệ chống lại sự phá hủy của dòng khí nóng. Thử nghiệm (UTS) của mẫu thử được hàn với kim loại phụ, sau đó phun nhiệt được thực hiện thấy rằng có giá trị trong phạm vi điển hình so với các hệ thống vật liệu tương tự. Để xác nhận tính khả thi của quá trình sửa chữa này, kiểm tra (UTS) ở nhiệt độ cao (lên đến 900°C).
- J.H.Ouyang và cộng sự [37], đã nghiên cứuđặc điểm ma sát và mài mòn của ZrO2 - Cr2O3 - CaF2 bằng phương pháp phủ plasma ở nhiệt độ phòng đến 800°C. Báo cáo đã chỉ ra tính khả thi của việc sử dụng CaF2 và Cr2O3 như chất bôi trơn rắn cho lớp phủ gốm ZrO2 áp suất thấp (LPPS) ở nhiệt độ cao. các ứng dụng nhiệt độ cao chủ yếu là một thành phần của vật liệu tổng hợp tự bôi trơn. Các nghiên cứu sâu hơn đã được thực hiện để phân tích cơ chế ma sát và mài mòn của ZrO2Cr2O3 - CaF2 đối với quả cầu gốm Al2O3 thiêu kết 10 mm ở nhiệt độ cao tới 800ºC.
- El-Sayed M và cộng sự [38], đã nghiên cứu và kết luận tác dụng của lớp phủ 75%Cr3C2 - 25%NiCr đối với khả năng chống ăn mòn của thép ống API-2H
sau khoảng thời gian tiếp xúc khác nhau trong 4wt. Thí nghiệm quẹt que dương phân cực bằng phương pháp điện hóa, đã chỉ ra rằng phủ thép với 75%Cr3C2 - 25%NiCr làm giảm dòng ăn mòn và tốc độ ăn mòn trong dung dịch NaCl clorua 4%. Bài viết nêu các nghiên cứu của các tác giả khác: Chatha và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ Cr3C2 - NiCr lên khả năng chống ăn mòn của thép nồi hơi T91 trong các loại môi trường khác nhau. Tillmann và cộng sự cũng tuyên bố rằng tính năng lớp phủ Cr3C2 - NiCr độ xốp rất thấp, quá trình oxy hóa thấp và phân hủy cacbua thấp hoặc hòa tan ma trận cacbua, dẫn đến tăng độ cứng và chống mài mòn. Thi và cộng sự cho biết lợi thế khi sử dụng lớp phủ gốm kim loại Cr3C2 - NiCr, được phủ lên bề mặt của thép không gỉ 410 chất nền để bảo vệ sự ăn mòn của thép 3,5wt này. Dung dịch NaCl%.
- A. Maatta và cộng sự đã nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính ma sát của lớp phủ HVOF với thành phần là hợp kim Cr3C2 - 25NiCr và NiCrBSi. Các thí nghiệm ma sát và mòn tại điều kiện nhiệt độ 300°C và nhiệt độ phòng chứng tỏ rằng thành phần NiCrBSi giúp lớp phủ có ma sát thấp tại nhiệt độ cao.
- V.N.Shukla và cộng sự [39], đã nghiên cứu tuổi thọ của lớp phủ Cr3C2 - 25%NiCr khi tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cao, các tác giả đã nghiên cứu tuổi thọ của lớp phủ trong một chu kỳ, sự thay đổi chất nền và bề mặt phủ được xem xét trong các khoảng thời gian 10, 30, 50 giờ, kết quả cho thấy tuổi thọ của lớp phủ tuân theo quy luật parabol.
- Josep A. Picas và các cộng sự [40], cũng đã nghiên cứu tác dụng ảnh hưởng của nhiệt độ cao tới lớp phủ CrC - NiCr được phun bằng phương pháp phun phủ nhiệt khí HVOF kết quả từ nghiên cứu này đã chứng minh rằng các loại bột CrC - NiCr được phun bằng phương pháp HVOF có thể là một giải pháp hy vọng để cải thiện cho các chi tiết thiết bị làm việc tốt cải thiện khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ khoảng 900°C.
- M. Leylavergne và cộng sự đã nghiên cứu lớp phủ cacbit titan (TiC) plasma trong môi trường argon có khí (N) và đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng khí (N) tới độ bám dính, độ nhấp nhô bề mặt, vi cấu trúc lớp phủ.
- Theo tài liệu Thermal Spray Fundametal [26], đã tổng hợp các công trình khoa học trong lĩnh vực phun phủ nhiệt, cũng như qua nghiên cứu tìm hiểu về công nghệ phun nhiệt khí khác trên thế giới nhận thấy rằng có rất nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu về lĩnh vực này. Để tạo ra được lớp phủ có chất lượng tốt thì còn tùy thuộc và rất nhiều yếu tố khác nhau như điều kiện phun, chế độ thông số công nghệ phun, bề mặt chi tiết phun ... Tuy nhiên các nghiên cứu trên cho thấy chủ yếu nghiên cứu về ảnh hưởng của tốc độ phun, lưu lượng khí, nhiên liệu, nhiệt độ hạt, khoảng cách phun,... đến đặc tính và chất lượng lớp phủ.