等离子喷涂氧化铝-氧化钛纳米复合涂层的结构和性能

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1、等离子喷涂氧化铝-氧化钛纳米复合涂层的结构和性能第十二届全国高校金相与显微分析学术年会论文等离子喷涂氧化铝．氧化钛纳米复合涂层的结构和性能易德亮１，一，冶银平ｐ，陈建敏１，周惠娣１１、中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州７３００００２、中国科学院研究生院北京１０００３９摘要：用溶胶．凝胶法制备了Ｔｉ０２含量为３０ｗｔ．％的舢２０３一Ｔｉ０２纳米复合粉体，将纳米粉体用喷雾干燥法团聚成２０．３０９ｍ小球，进行等离子喷涂。对喷涂后的涂层进行结构表征和性能测试，结果表明：与单纯的Ａ１２０３纳米涂层相比，Ｔｉ０２的加入能有效

2、的提高涂层的致密性和硬度。关键词：溶胶．凝胶，喷雾干燥，等离子喷涂ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｅｄＡ１２０３－?Ｔｉ０２ｎａｎｏ?－ｃｏａｔｉｎｇＤｅｌｉａｎｇＹｉＬ２，ＹｉｎｐｉｎｇＹｅｐ，ＨｕｉｄｉＺｈｏｕｌ，ＪｉａｎｍｉｎＣｈｅｎｌ１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｌｉｄＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＬａｎｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｂＳｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ—————————

3、——————————————————————————————————————２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆ舭ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａ１２０３一Ｚｉ０２ｎａｎｏ—ｐｏｗｄｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ３０ｗｔ．％Ｔｉ０２ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｓｏｌ—ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎａｎｏ—ｐｏｗｄｅｒｗａｓａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｔｏｂｅ２０—３０１ｘｍｂａｌｌｂｙｓｐｒａｙｄｒｙｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｓｐｒａｙ

4、．Ｔｈｅｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｅｄｎａｎｏ—ｃｏａｔｉｎｇｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｎｇｏｆＴｉ０２ｍａｋｅｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｍｕｃｈｍｏｒｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅＡ１２０３ｎａｎｏ—ｃｏａｔｉｎｇ．‘Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｔｅｌ．：（８６）一９３１—４９６８４２２，Ｆａｘ：（８６）一９３１－８２７７０８８．Ｅ—ｍａｉｌａｄｄｒｅｓｓ：ｙｅｙｉｎｐｉｎ９５８５＠ｓｉｎａ．ｔｏｍ３

5、６８第十二届全国高校金相与显微分析学术年会论文Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌ—ｇｅｌｍｅｔｈｏｄ，ｓｐｒａｙｄｒｙ，ｐｌａｓｍａｓｐｒａｙ———————————————————————————————————————————————热喷涂技术是随着现代航空、航天技术的发展而发展起来的一项新兴技术。由于其制备的涂层特别是陶瓷涂层具有耐磨、抗蚀、抗冲击等优异性能，已广泛应用于航空、航天、纺织、机械、电力、化工、生物工程等领域【１】。等离子喷涂技术是热喷涂技术中最重要的一项工艺技术和方法，目前热喷涂粉末材料几乎都可以通过此法制备成涂层。目前等离

6、子喷涂涂层应用比较广的有：ＹＳＺ，砧２０３．Ｔｉ０２，Ｔｉ０２，羟基磷灰石，ＷＣ．Ｃｏ，ＰＳ３００系列等。等离子喷涂的舢２０３．Ｔｉ０２涂层具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点，已成为应用最为广泛的涂层之一【２】。与传统的微米涂层相比，等离子喷涂的纳米涂层由于晶粒的细化，可使其硬度和韧性等各项性能大幅度提高【３】。等离子喷涂纳米砧２０３一Ｔｉ０２纳米涂层的粘结强度是传统涂层的２倍，抗磨性是其３￣４倍‘４１。美国海军已将纳米Ａ１２０３一Ｔｉ０２涂层应用于其军舰、潜艇、扫雷艇和航空母舰等武器装备的近百种零部件上，获得了纳米涂层的首次

7、实际应用‘５１。，本文通过溶胶．凝胶法合成了Ａ１２０３－Ｔｉ０２纳米粉体，喷雾造粒，然后用其进行等离子喷涂，并对所得的涂层进行结构表征和性能测试。１实验１．１Ａ１２０３一Ｔｉ０２纳米复合粉体的制备———————————————————————————————————————————————将一定量的仲丁醇铝溶于异丙醇中，搅拌２０分钟，然后加入钛酸异丙酯的异丙醇溶液，剧烈搅拌下，缓慢滴加水和异丙醇的混合物，搅拌２４小时，烘干，１０００。Ｃ煅烧，即得Ａ１２０３一Ｔｉ０２纳米复合粉体【６。８】。１．２喷雾干燥采用上海雅程仪器设备有限公司生

8、产的ＹＣ一０１５实验型喷雾干燥机进行喷雾３６９第十二届全国高校金相与显微分析学术年会论文造粒。首先将Ａ１２０３．Ｔｉ０２纳米粉体与一定量的水，聚乙烯醇混匀，并加入适量消泡剂，然后用喷雾干燥机喷雾造粒，即得颗粒大小为２５９ｍ左右的团聚小