等離子噴涂納米Al2O3-TiO2涂層的制備與研究.pdf

1、本文對熱噴涂納米結(jié)構(gòu)Al2O3/TiO2涂層的制備工藝、微觀組織、性能和強(qiáng)韌機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　制備熱噴涂納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的關(guān)鍵技術(shù)是可噴涂納米結(jié)構(gòu)喂料的再造粒工藝。實(shí)驗(yàn)中以納米Al2O3、TiO2為主要成分，添加納米ZrO2和CeO2作為改性劑。在原料納米粉體中加入去離子水和粘結(jié)劑，通過高能球磨制成漿料。把漿料噴霧干燥得到球形納米團(tuán)聚體，然后經(jīng)過燒結(jié)致密化和等離子處理，使其成為可噴涂納米結(jié)構(gòu)喂料。分析檢測發(fā)現(xiàn)，所制備的可噴涂喂

2、料內(nèi)部成分均勻，致密度高，流動性好，是理想的噴涂材料。利用等離子噴涂設(shè)備將制備好的納米團(tuán)聚體喂料噴涂到金屬基體上形成納米結(jié)構(gòu)涂層。噴涂時(shí)要控制好噴涂電流、噴涂電壓和送粉率等參數(shù)以使所得涂層的性能最佳。
　　分析發(fā)現(xiàn)，納米結(jié)構(gòu)涂層中主要有兩種組織—熔凝組織和三維網(wǎng)狀組織。涂層制備時(shí)完全熔化的喂料形成熔凝組織，未熔的喂料形成網(wǎng)狀組織。納米結(jié)構(gòu)涂層中的三維網(wǎng)狀組織包括兩種形式—普通網(wǎng)狀組織和嵌套式網(wǎng)狀組織。普通網(wǎng)狀組織的網(wǎng)壁厚度小于10

3、0nm，網(wǎng)壁內(nèi)包覆著500nm左右的晶粒。嵌套式網(wǎng)狀組織的網(wǎng)壁厚度也在100nm以下，網(wǎng)壁內(nèi)包覆的晶粒在1μm左右。嵌套式網(wǎng)狀組織內(nèi)還還存在有小網(wǎng)狀組織，這種小網(wǎng)狀組織的晶粒非常小，都在100nm以下。涂層的熔凝組織內(nèi)晶粒均勻細(xì)小大都在100nm以下。納米結(jié)構(gòu)涂層和商用美科130涂層的硬度相當(dāng)，但結(jié)合強(qiáng)度是美科130涂層的2.5倍。
　　納米壓痕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熔凝組織的硬度和彈性模量不隨壓頭壓入涂層的深度增加而發(fā)生明顯變化，一直保持較高