等離子噴涂FE-Al2O3梯度功能涂層組織及性能研究.pdf

1、材料是21世紀(jì)的三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的支柱性產(chǎn)業(yè)，是科學(xué)進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展、國(guó)力增強(qiáng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。磨損和腐蝕是材料的兩種主要失效形式，它所造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的。金屬材料具有很強(qiáng)的塑性、韌性和可加工性但是耐高溫、耐腐蝕性能差。陶瓷材料雖然具有硬度高、耐高溫、耐腐蝕，抗磨損等優(yōu)良性能，但是本身具有很高的脆性。如果我們能尋求一種新的材料把這兩類材料有效的結(jié)合起來，使其既具有金屬材料良好的塑性變行能力又具有陶瓷材料耐高溫，

2、耐腐蝕、抗磨損、高硬度等性能，就可以滿足材料在不同工作環(huán)境中的使用要求，擴(kuò)大了材料的使用范圍，延長(zhǎng)了材料的使用壽命。隨著對(duì)新型材料研究的不斷深入，金屬基陶瓷材料越來越受到人們的重視，而在金屬表面添加陶瓷涂層是在這類新型材料研究中比較熱門的方向。在開發(fā)研究這類材料中遇到的主要問題就是這兩類材料的物性參數(shù)不匹配，在彈性模量及熱膨脹系數(shù)上存在很大的差異，在實(shí)際應(yīng)用的過程中由于結(jié)合不夠緊密常常會(huì)發(fā)生涂層產(chǎn)生裂紋甚至從基體上剝落下來的現(xiàn)象?；谶@

3、種現(xiàn)象的產(chǎn)生，材料工作者們提出了梯度功能涂層的概念，開始研究梯度功能材料。
　　本文以工業(yè)上廣泛應(yīng)用的Q235鋼為基體材料，以羥基還原鐵粉Fe和α-Al2O3粉末為噴涂材料，利用ZB-80型等離子噴涂設(shè)備，氬氣為載氣和保護(hù)氣，高純氫氣為次氣，采用負(fù)壓直流放電非等軸壓縮氬弧等離子炬，非轉(zhuǎn)移弧放電，同步送粉的方法制備Fe-Al2O3梯度功能涂層。在等離子噴涂過程中，由于等離子弧的溫度高達(dá)到上萬度所以在一定程度上能夠熔化金屬材料和難熔的

4、陶瓷材料，噴涂之前預(yù)先配置涂層各層粉末的混合比例，嚴(yán)格控制兩種噴涂材料的相對(duì)供給速率，噴涂粉末被氬氣攜帶的等離子焰流加熱成熔融或半熔融狀態(tài)，并且獲得一定的能量和速度，高速撞擊到Q235基體材料表面上形成涂層。
　　利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計(jì)、WE-10型萬能試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)滑動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)、CS350電化學(xué)工作站等檢測(cè)設(shè)備對(duì)涂層的顯微組織、硬度、結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性及耐腐蝕性能進(jìn)行