激光重熔处理等离子喷涂陶瓷涂层的研究现状及展望

本文介绍了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层的研究进展,并对其进行了展望。激光重熔使等离子喷涂涂层致密性提高,涂层与基体的结合方式由机械结合为主改为冶金结合为主,层状组织变化为柱状组织;激光重熔使等离子喷涂涂层的热疲劳抗力、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等性能提高。指出了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层目前存在的问题,探讨了激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层易产生裂纹,甚至发生涂层剥落等问题的原因,提出了激光重熔技术的研究方向。     

一水硬铝石等离子喷涂-激光重熔氧化铝陶瓷涂层的制备

以一水硬铝石为原料,利用等离子喷涂-激光重熔技术制备了氧化铝陶瓷涂层。扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明：所制备涂层具有良好的显微结构。涂层显微硬度Hv可达12．14GPa。与一水硬铝石常规热分解直接生成α-Al2O3不同,涂层制备过程中存在过渡相γ-Al2O3,其原因在于等离子喷涂过程中一水硬铝石经历了高温高压及快速凝固过程。探讨了一水硬铝石热分解反应理论。     

等离子喷涂Al2O3+TiO2复合陶瓷涂层的组织结构

利用ＳＥＭ,ＴＥＭ,ＥＤＡＸ及Ｘ射线等手段研究了Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２／ＮｉＣｒＡｌＹ复合陶瓷等离子喷涂层的组织结构,涂层呈片层状,Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２陶瓷涂层由γ－Ａｌ２Ｏ３,ＴｉＯ２及少量的α－Ａｌ２Ｏ３组成,由于喷涂层温度比较高,部分熔化的Ａｌ２Ｏ３和大部分熔化的ＴｉＯ２发生了一定程度的互熔,形成了Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２共晶组织。片层内由Ｎｉ基固溶体及弥散分布其上的γ相（Ｎｉ３Ａｌ）组成,片间为     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的研究

研究等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的抗热震性能,分析并计算等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层和AlAl2O3涂层中的残余应力,得出了两种涂层的应力分布,测试了TiO2含量对Al2O3陶瓷涂层性能的影响,检验了影响涂层质量的工艺参数.     

激光重熔等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层微观结构和性能研究

利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计及金相分析软件,对等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层激光重熔前后的显微组织结构、硬度和孔隙率变化进行研究,并探讨不同扫描速度对激光重熔效果的影响.结果表明:利用激光重熔NiCr-Cr3C2陶瓷涂层,能够有效提高涂层的硬度和致密度,减少孔隙率;研究条件下1.5m/min的扫描速度时激光重熔效果最好.     

等离子喷涂沉积Al2O3-SiO2涂层的光学性能

采用等离子喷涂技术制备Al_2O_3-SiO_2涂层,研究不同喷涂参数下颗粒熔融状态、微观结构、物相组成对涂层光学反射率的影响规律。结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,颗粒熔融状态逐渐变得更加充分,Al_2O_3-SiO_2涂层中SiO_2部分由晶态向非晶态转变,部分Al_2O_3和SiO_2固相反应生成了Al_6Si_2O_(13),新相的产生将使得整个涂层材料体系的相组成更加复杂丰富,相界面增多,有利于涂层光学性能的提高。此外,在涂层的内部,层状结构的形成和孔隙率的增加均有益于涂层光学性能的提高。因此,粉末的熔融状态、涂层的微观结构和物相组成的优化对提高Al_2O_3-SiO_2涂层的光学性能提供了可能。     

轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3复合陶瓷涂层

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200 nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层.用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度.结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在.显微硬度为16.68 GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2陶瓷涂层研究综述

本文从纳米结构喂料制备、纳米Al2O3-TiO2涂层结构特征及其形成机制、喷涂工艺及在线控制、纳米Al2O3-TiO2涂层性能4个方面论述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的研究进展。在此基础上,对等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2涂层的前景进行了展望。     

大气等离子喷涂ZrSiO4涂层的物相转变行为

为研究硅酸锆陶瓷作为航空发动机高温(>1 200 ℃)热障/热防护涂层的可能性,采用大气等离子喷涂技术制备了硅酸锆涂层.用原位高温X射线衍射技术研究了涂层在25～1 400 ℃循环升降温过程中的物相变化行为,以及分别在1 000,1 200 ℃和1 400 ℃恒温不同时间后的物相转变;用扫描和透射电镜观察粉体及涂层的形貌.结果表明:硅酸锆粉体在等离子喷涂后分解成为四方相和单斜相的ZrO2以及非晶态的SiO2;由于ZrO2和SiO2两相界面上Si-O-Zr键的作用,涂层中的SiO2对ZrO2在高温下的相变产生了阻滞作用.在温度高于1 200 ℃热处理后涂层中ZrO2和SiO2能够重新生成稳定的硅酸锆涂层.     

激光熔覆Al2O3+TiO2复合陶瓷涂层的微观结构

研究了４５＃钢表面Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２复合陶瓷激光熔覆层的微观组织和相结构、Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２复合陶瓷激光熔覆涂层由α－Ａｌ２Ｏ３,ＴｉＯ２,γ－ＴｉＯ２,γ－Ａｌ２Ｏ３及Ａｌ２ＴｉＯ５相组成,消除了等离子喷涂层的层状组织特征,形成了大致方向的柱状晶,晶内为溶入了Ｔｉ及少量底层元素的α－Ａｌ２Ｏ３;晶界为由ＴｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３形成的Ａｌ２ＴｉＯ５相,溶有少量的Ｃｒ,Ｆｅ,Ｙ取代了Ａｌ２ＴｉＯ５     

Al2O3-CoCrAlY 复合陶瓷激光熔覆层的组织与性能

研究了Ａｌ２Ｏ３－ＣｏＣｒＡｌＹ复合陶瓷涂层的组织结构、成分分布及其耐磨性能。结果表明：等离子喷涂层的组织呈层片状,面层由α－Ａｌ２Ｏ３和少量的γ－Ａｌ２Ｏ３组成,层间为机械结合界面,涂层平均硬度为８９７ＨＶ０．２。经激光重熔后的组织为单一的α－Ａｌ２Ｏ３柱状晶,在ＣｏＣｒＡｌＹ与基体间有界面相形成,其界面为冶金结合,层间存在着平缓的成分过渡;Ａｌ２Ｏ３与ＣｏＣｒＡｌＹ间的界面结合状况得到了明显的     

金属表面Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层的腐蚀行为

为了解决陶瓷涂层中的通孔问题，把复合材料与梯度材料的主应用到陶瓷涂层，采用等离子喷涂技术在Q235钢表面形成Ni/Al-13wt％TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层，对其在沸腾的5％HCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，Ni/Al-13wt%TiO2/Al2O3梯度复合陶瓷涂层中的通孔率较单一层Al2O3陶瓷涂层显著降低，带有该梯度复合陶瓷涂层试样的耐蚀性明显提高，该涂层腐蚀14天仍未出现鼓泡削落现象。     

等离子喷涂ZrO2／NiCoCrAlY梯度涂层中ZrO2组元的显微结构特征

Ｚｒｏ２／ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ梯度涂层中的８％Ｙ２Ｏ３部分稳定ＺｒＯ２组元在等离子喷涂后的快速凝固和冷却过程，发生了ｃ→ｔ’非扩散型相变的ｃ→ｔ扩散型相变，以及少量的ｔ→ｍ相变。涂层中ＺｒＯ２主要由未转变的ｃ相及转变产物ｔ相和ｔ’相组成，并存在少量的ｍ相。     

相变增韧和层状复合协同强韧化Al2O3陶瓷

本文采用相变增韧和层状复合协同强韧化Ａｌ２Ｏ３复合陶瓷,相变增韧制备出ＺＴＡ陶瓷,在此基础上,采用层状复合工艺,制备出ＺＴＡ／ＢＮ陶瓷。研究结果表明：相变增韧和层状复合协同强韧化Ａｌ２Ｏ３能基本保持陶瓷抗弯强度,冲击韧性提高了３７倍。     

Al2O3/BN复相陶瓷的R曲线特性

采用压痕-强度法测定了Al2O3／BN复相陶瓷的阻力曲线。结果表明;该复相陶瓷具有良好的耐接触损伤性能,呈现出上升的阻力曲线效应,显示出增强的抗裂纹扩展能力。而对应的Al2O3单相陶瓷的阻力曲线为一水平直线。分析认为：超细弥散的h—BN与基体之间模量及热膨胀失配会在h—BN的弱结合层间产生微开裂,有助于抑制主裂纹的失稳扩展,这是Al2O3／BN复相陶瓷具有优良耐损伤性能和上升型R曲线效应的主要原因。     

ZrO2含量对BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响.研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同).对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4.添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7.对高ZrO2含量或1%～2% ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的.在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850 ℃保温12 h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变.