等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的研究_郗雨林

上半月出版Ｃａｓｔｉｎｇ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｗｅｌｄｉｎｇ金属铸锻焊技术

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的研究

郗雨林１，２，陈派明１，柴东朗２

（１．中国船舶重工集团公司第七二五研究所，河南洛阳４７１０３９；２．西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００４９）

摘

要：借助扫描电镜和能谱分析，观测了等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３－１３％ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＣｅＯ２纳米复合陶瓷涂层的显微

组织和微区成分；通过硬度检测和相分析，研究了２５０℃和５００℃低温退火对涂层硬度、晶粒度、断裂韧性以及相组成的影响。结果表明，纳米涂层呈层状结构，空隙率较低，且具有较高的硬度和结合强度；上述低温退火虽降低了纳米陶瓷涂层的显微硬度，但使其断裂韧性明显提高，而且对涂层的相组成和晶粒度影响不大。

关键词：等离子喷涂；纳米结构；复合陶瓷涂层；退火处理中图分类号：ＴＧ１７４．４４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－３８１４（２００８）０１－００６１－０３

ＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｅｒａｍｉｃＣｏａｔｉｎｇＳｐｒａｙｅｄｂｙＰｌａｓｍａ

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（１．ＬｕｏｙａｎｇＳｈｉｐＭａｔｅｒｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｍａｓｐｒａｙ；ｎａｎｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇ；ａｎｎｅａｌｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ

随着纳米技术的发展，制备纳米陶瓷涂层成为材料研究的一个新热点。与传统的微米级涂层相比，采用等离子喷涂制备的纳米陶瓷涂层由于晶粒的细化，断裂韧性和耐蚀性明显提高，而且具有更高的致密度、硬度和结合强度，因此在磨损试验时会因表面微观断裂机理和物质损耗机理的改变而获得更好的耐磨、减摩性能［１－３］。Ｌｅｏｎ［３］和Ｙｏｕ［４］的研究表明，等离子喷涂纳米Ａｌ２Ｏ３－１３％ＴｉＯ２的耐磨、减摩性能是微米级同类涂层的２～３倍，且向该涂层中添加ＣｅＯ２或ＣｅＯ２＋ＺｒＯ２后，耐磨性能可进一步提高。但是，采用等离子喷涂制备纳米涂层时必须解决两个关键问题：一是喷涂工艺性较差，这是因为纳米粉体表面能高，容易团聚，加之质量太小，无法直接在载气带动下有效地沉积到基材表面；二是保证在喷涂过程中纳米晶不过分长大，在涂层中仍基本保持纳米结构［５］。目前行之有效的一种解决办法是通过再造粒技

收稿日期：２００７－０９－２９

作者简介：郗雨林（１９６８－），男，陕西临潼人，高级工程师，材料学博

士。从事专业：金属基复合材料和表面工程技术；已发表论文３０余篇，其中ＳＣＩ、ＥＩ收录１０多篇；

电话：０３７９－６７２５６２２８；Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｙｕｌｉｎ７２５＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ

术，将纳米级陶瓷颗粒重新组装成微米级喷涂喂料，并通过调整喷涂工艺参数，使ＴｉＯ２（熔点１８５４℃）熔融而Ａｌ２Ｏ３（熔点２０４０℃）基本不 …… 此处隐藏：6033字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……