鎂合金等離子噴涂NiCoCrAlY-Al2O3-TiO2陶瓷復(fù)合涂層的工藝優(yōu)化及組織和性能.pdf

1、鎂合金耐腐蝕和耐磨性差,嚴(yán)重制約了其應(yīng)用。在其表面形成陶瓷涂層能有效解決這一問題,而等離子噴涂技術(shù)能很好地熔融陶瓷材料,是一項(xiàng)具有良好應(yīng)用前景的表面處理方法。國內(nèi)外已對等離子噴涂原理、涂層結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行了大量研究,但在鎂合金基體上等離子噴涂的研究相對較少。本文對 AZ91D鎂合金基體表面等離子噴涂NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2陶瓷復(fù)合涂層開展工作,通過正交試驗(yàn)優(yōu)化噴涂工藝參數(shù),利用SEM、EDS、XRD分析涂層微觀組織

2、特征,通過硬度、拉伸和冷熱沖擊試驗(yàn)研究涂層的硬度分布、結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能,采用干摩擦磨損試驗(yàn)研究不同載荷、不同線性滑動(dòng)速度下涂層的摩擦磨損特性,通過浸泡試驗(yàn)和電化學(xué)試驗(yàn)研究和比較封孔與未封孔涂層的耐腐蝕性能。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)粘結(jié)層工藝參數(shù)為:電源功率24kW、噴涂距離105mm、送粉量25g/min、主氣流量60psi,陶瓷層工藝參數(shù)為:電源功率25kW、噴涂距離110mm、主氣流量65psi、送粉量23g/min時(shí),Ni

3、CoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復(fù)合涂層得到優(yōu)化。
　　經(jīng)優(yōu)化后,NiCoCrAlY粘結(jié)層與基體形成了較為致密的結(jié)合面,且與Al2O3-13％TiO2陶瓷層互有滲透、交叉和嚙合,形成“冶金+機(jī)械”的混合結(jié)合界面,有利于提高涂層的結(jié)合性能。NiCoCrAlY涂層主要由Ni3Al相和γ-Ni基固溶體組成, Al2O3-13％TiO2陶瓷層中以γ-Al2O3和α-Al2O3為主,另外含有少量的Al2TiO5。
　　NiC

4、oCrAlY/Al2O3-13％TiO2復(fù)合涂層在20℃～350℃溫度循環(huán)環(huán)境下表現(xiàn)出良好的抗熱震性能。NiCoCrAlY粘結(jié)層的加入有效延長了涂層在冷-熱沖擊環(huán)境中的使用壽命。涂層熱震失效的本質(zhì)為氧化應(yīng)力和熱循環(huán)應(yīng)力綜合作用下的疲勞失效。
　　鎂合金表面噴涂NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復(fù)合涂層后硬度大大提高,陶瓷層主體區(qū)顯微硬度平均值達(dá)975.83HV。涂層的摩擦系數(shù)隨載荷和線性速度的增加而增大,但當(dāng)載荷和線性

5、速度分別增大到30N、100mm/s時(shí),摩擦系數(shù)反而大幅度減小。較小的試驗(yàn)載荷和線性速度下,涂層的磨損以微凸物磨料磨損為主,試驗(yàn)載荷和線性速度增大,磨損方式主要是粘著磨損。
　　NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復(fù)合涂層試樣在3.5％NaCl溶液中的腐蝕失重遠(yuǎn)小于AZ91D鎂合金,涂層經(jīng)封孔處理后腐蝕失重更小,尤其石蠟封孔涂層,腐蝕速率僅為0.13g/(m2·h)。電化學(xué)試驗(yàn)中,封孔與未封孔NiCoCrAlY/Al2O