SHS等离子喷涂制备FeAl,2O,4-Al,2O,3-Fe纳米复合涂层的研究

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1、SHS等离子喷涂制备FeAl204．AI：03一Fe纳米复合涂层的研究摘要本文采用机械团聚法将微米级原始粉体(Fe203和AI)制成用于等离子喷涂的复合粉体。根据自蔓延高温合成(SHS)反应，将复合粉体送入等离子焰流发生自反应，沉积形成厚度为500／an左右的复合涂层。对涂层的显微组织、显微硬度、断裂韧性、酬磨性进行检测与分析，同时对反应机理进行了研究。通过研究分散剂、粘结剂、烘干温度对复合粉体物理性能的影响得出：分散剂选择无水乙醇，粘结剂选择水溶性的聚乙烯醇，分散剂和粘结剂的烘干温度分别选择100。C和50℃，粘结剂含量为3wt％的工艺所制得的复合粉

2、体流动性好，尺寸分布范围小，形状规则性高。SEM和XRD检测结果表明：涂层呈现以层状FeAl204失晶石和A1203陶瓷为骨架，球形金属Fe(部分FeAl)为弥散相的复合组织；TEM检测结果表明：涂层为纳米复合涂层，FeAl204为等轴纳米晶．A1203和金属相均为球形纳米品。运过计算裂纹临界扩展能量Gc定性地测褥涂层的断裂韧性，结果表明，复合涂层的断裂韧性比普通A1203涂层的断裂韧性提高了近150％。在干摩擦磨损条件下，尤其在高载荷作用下，复合涂层的耐磨性明显高于普通A120；涂层。磨损过程中，低载荷作用下涂层主要发生应力疲劳引起的层状剥落以及部分

3、的粘着磨损：高载荷的作用下主要发生磨粒磨损，涂层表面几乎全部被粘着物所覆盖，表面铁的氧化物能起到自润滑作用。降低了涂层的摩擦系数，提高了涂层的耐磨性。分析了反应机理并建立了反应模型，复合粉体间铝热还原反应足分步进行的，部分反应发生在基体上；等离子焰流的雾化作用以及较大的冷却速度，为纳米复合涂层的形成提供了有利的因素。关键词：高温自蔓延合成，纳米复合涂层，断裂韧性，尖晶石，酬磨性，摩擦系数SHS等离了喷缘糊蔷FeAI!识TAb谚-Fe纳爱复合砖=接盎々纠’iSTUDYONTHENANOSIZEDFeAl204一A1203-FeCOMPOSITECoATI

4、NGFABRICATEDBYSHSPLASMASPRAYINGABSTRACTInthispaper，compositepowdersofAI／Fe203werefabricatedbymechanicalglomerationwithmicron—sizedAlandFe203powders．thenthecompositepowdersweresentintoplasmaflameAccordingIotheself_propagationhigh—temperaturesynthesistheory、the】’educereactionbetwe

5、enthecomponentafterashortwhilehenring．WttenthetTyingdropletsimpactingthesubstrate，thecompositecoatingcanbeobtainedwiththethicknessof500uThemicrostructure，microhardness，fractatretoughnessandwearresistanceofthecoatingweretestedMeanwhile，thereactionmechanicswasstudied，Theeffectofdi

6、spersantagent，bonderandthedryingtemperatureonthephysicalproperlyofthecompositewasstudiedsystematically．Itshowsthatidealcompositepowderscanbeobtainedwiththeprocessvariableasfollowing：theselectionsofdispersantagentandbonderarealcoholandPVArespectively，thedryingtemperaturesofdisper

7、santagentandbonderare100℃and50℃respectively．TheSEMandXRDresultsshowthatthecoatingcomposesoflamellarFeAl20,l，A1203ceramicframeanddispersedphaseofsphericalFe．TheTEMresultsshowthattheskeletonofthecoatingisequiaxialnanosizedceramicphase(FeAl204)，thedispersedphaseisnanosizedspherical

8、metalFeandAte03phase．Thefracturetoughnessofthec