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

1、表面工程是現(xiàn)代先進制造技術(shù)的重要組成部分，同時又為制造技術(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、表面修復(fù)和表面改性等方面具有獨特的優(yōu)勢。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。對某些應(yīng)用場合的耐高溫、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氣燃燒產(chǎn)生的熱量加熱粉末態(tài)噴涂材料，使其達到熔融或軟化狀態(tài)，借助焰流動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。其特點為設(shè)備簡單、輕便、操作工藝簡單、宜于現(xiàn)場操作?；鹧娣勰﹪娡靠梢試娡咳埸c較低的金屬、合金材料。由于Al<,2>O<,3>的熔點高達2050℃，而氧乙炔

3、焰的最高溫度只有3200℃，噴涂時粉末顆粒在火焰中的停留時間僅有千分之一秒，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)合強度較差。本項研究是通過把放熱反應(yīng)引入到復(fù)合粉末中，在噴涂時使一種金屬氧化物與另一種金屬進行還原反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱，同時形成反應(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。 本項研究依據(jù)的主要反應(yīng)式為： 實驗中對涂噴試樣進行了XRD衍射分析，對涂層斷面進行了SEM微觀形貌分析，利用熱噴涂技術(shù)國家標準和一些通用方法測定了涂層的結(jié)合強度、顯微硬度、耐磨性系列力學(xué)性能。 由實驗數(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)合強度達到5.5～8.5MPa。在對實驗數(shù)據(jù)處理中分析各加入組分對涂層各項性能的影響關(guān)系，通過對正交實驗的分析