鋁表面反應(yīng)熱噴涂形成Al-,2-O-,3-陶瓷涂層性能及機(jī)理的研究.pdf

1、表面工程是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)又為制造技術(shù)創(chuàng)新提供重要的技術(shù)支撐。表面技術(shù)在材料的表面防護(hù)、表面修復(fù)和表面改性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。熱噴涂技術(shù)是表面技術(shù)的一種，隨著噴涂技術(shù)和噴涂材料的不斷發(fā)展，熱噴涂涂層以其優(yōu)于基體材料的性能，擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍，提高了零件的使用壽命，節(jié)約了資源。 鋁及鋁合金以質(zhì)量輕、比熱強(qiáng)度高和導(dǎo)熱性能好的特性而為人們所熟知，并廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事及民用多個(gè)部門，但由于其硬度底、耐磨損

2、性能差又限制了其應(yīng)用范圍。對(duì)某些應(yīng)用場(chǎng)合的耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、抗高溫急變及耐高溫氣流沖刷的需要更無法得到滿足。 火焰粉末噴涂是利用燃?xì)馊紵a(chǎn)生的熱量加熱粉末態(tài)噴涂材料，使其達(dá)到熔融或軟化狀態(tài)，借助焰流動(dòng)能或通過噴射加速氣體，將粉末噴射到經(jīng)預(yù)處理過的基體表面，形成連續(xù)的涂層。其特點(diǎn)為設(shè)備簡(jiǎn)單、輕便、操作工藝簡(jiǎn)單、宜于現(xiàn)場(chǎng)操作?；鹧娣勰﹪娡靠梢試娡咳埸c(diǎn)較低的金屬、合金材料。由于Al<,2>O<,3>的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，而氧乙炔

3、焰的最高溫度只有3200℃，噴涂時(shí)粉末顆粒在火焰中的停留時(shí)間僅有千分之一秒，因此Al<,2>O<,3>難以熔融到塑性狀態(tài)，所以涂層中生粉較多、組織疏松、涂層結(jié)合強(qiáng)度較差。本項(xiàng)研究是通過把放熱反應(yīng)引入到復(fù)合粉末中，在噴涂時(shí)使一種金屬氧化物與另一種金屬進(jìn)行還原反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱，同時(shí)形成反應(yīng)產(chǎn)物Al<,2>O<,3>陶瓷涂層。在噴涂過程中，該反應(yīng)放出大量的反應(yīng)熱，因而涂層與基體有較多冶金結(jié)合的結(jié)構(gòu)特征，放出的反應(yīng)熱成為熱噴涂過程中的第二

4、熱源。 本項(xiàng)研究依據(jù)的主要反應(yīng)式為： 實(shí)驗(yàn)中對(duì)涂噴試樣進(jìn)行了XRD衍射分析，對(duì)涂層斷面進(jìn)行了SEM微觀形貌分析，利用熱噴涂技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和一些通用方法測(cè)定了涂層的結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、耐磨性系列力學(xué)性能。 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，通過引入鋁熱反應(yīng)，可使涂層的耐磨損性能提高3.9倍，涂層的顯微硬度提高1.6倍，涂層的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到5.5～8.5MPa。在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中分析各加入組分對(duì)涂層各項(xiàng)性能的影響關(guān)系，通過對(duì)正交實(shí)驗(yàn)的分析