稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用探究现状

《稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用探究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用探究现状【摘要】本文对稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用研究现状作了一定的讲述。稀土可以改善金属陶瓷涂层的微观组织结构，在一定程度上解决金属陶瓷涂层存在着的强度硬度不高，耐磨性低、以及涂层剥落等问题，稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用也在不断的研究中，此项改性技术被用于多种领域，有效地提高了涂层的强度和硬度，改善了涂层的摩擦学性能，提高了金属陶瓷涂层的使用性能。【关键字】稀土，金属陶瓷，微观组织，改性作用分类号：F407.4文献标识码：A文章编号：前言金属陶瓷是一种性能优异的复合型的材料。既具备了陶瓷的优点，也保持了金属材料的优点，被广

2、泛用于生物医学、航空航天、模具等行业。金属陶瓷涂层存在着强度硬度不高，耐磨性低、以及涂层剥落等问题，而稀土对金属陶瓷涂层微观组织有改性作用，能在一定程度上解决这些问题，基于此缘故稀土的改性技术在金属陶瓷涂层制备过程中得到了广泛的应用，同时稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用也在不断的研究中。本文对稀土对金属陶瓷涂层微观组织改性作用研究现状作一定的讲述。细化晶粒在金属陶瓷涂层的结晶阶段中，稀土元素与氧、硅、氮、碗等元素发生反应从而形成熔点非常高的，稳定的化合物，增加了形核质点数；稀土元素降低晶粒长大的驱动力，从而限制晶粒长大；并且稀土元素帮助涂层涂层枝晶快速形成，加剧分枝，

3、减小枝晶的间隙，使得涂层组织致密且均匀。在涂层结晶过程的形核过程中，稀土元素与硫、氧、硅、氮等元素发生反应生成高熔点稳定的化合物，提高了形核率，从而使晶粒变细。实验中发现这一现象，在等离子喷涂镍基金属陶瓷涂层中分别添加La203以及La203和CeO2的混合物之后，稀土元素与其它元素反应生成高熔点、稳定的化合物，其中部分的化合物作为金属陶瓷在结晶过程中的晶核，使晶核在数目增加，晶粒变细。研究还发现，添加La203能使激光熔覆镍基合金涂层显微组织细化，稀土容易与氧、硫和硅等元素反应生成稳定的高熔点化合物，在熔覆过程中，部分化合物能作为形核核心，提高形核率，起到细化晶粒的作

4、用。马运哲等将二氧化铈加入到激光熔覆镍基合金涂层中，发现铈元素与其它元素反应生成稳定的高熔点、稳定化合物，能够提高形核率。铈还起到了使液态金属的表面张力和临界形核半径减小的作用，使得在同样的时间段内，形核质点数目大大增多。沈以赴等研究发现，使用用激光熔覆的制作工艺制备稀土硅铁涂层，稀土氧化物、稀土硫化物、稀土硫氧化物这些由稀土与杂质作用合成的夹杂物能够使晶核数量增多；同时，由于稀土元素在固液界面上的富集促使已形成的枝晶熔断的缘故，还会导致晶核数量增加而使晶粒细化。在晶粒长大这一过程中，稀土元素偏聚于晶界或相界处，产生界面元素富集现象起到了降低晶界表面能量，限制晶粒长大的

5、作用。在等离子喷涂镍基金属陶瓷涂层中分别添加La203以及La203和CeO2的混合物，发现结晶过程中为了保持晶粒具有最小的表面自由能，稀土粒子经常无规律的分布在晶界。当晶粒长大，处于晶界的稀土原子及其化合物对晶界产生拉拽作用，限制晶粒的长大。许伯藩等在激光熔覆TiC/Ni复合涂层中添加Ce02，发现在涂层结晶过程中，溶的铈元素偏聚于晶界或相界处，减小晶粒长大的动力、限制晶粒长大，有效地细化和球化晶粒。稀土元素还能够起到加速金属陶瓷涂层枝晶的形成，减小枝间分距，加速分枝的作用。将La203添加到激光熔覆镍基合金涂层中，会发现不加时涂层的二次枝晶间隙是4.30um,但是加

6、入稀土后二次枝晶间隙减小到3.33um，这就是稀土元素减小枝间分距的表现。潘应君等在激光熔覆镍基TiC金属陶瓷复合层中加入稀土La2O3做实验，发现不加稀土时，复合层的组成成分主要是粗大的树枝晶和枝间共晶组织，大小不规则的块状硬质相不均匀地分布在枝晶基体之间；加入少量稀土后，细化了熔覆层的枝晶组织，硬质相呈细小颗粒状分布在枝晶基体中，组织更致密均匀。赵高敏等人的研究发现，加入La20减弱了激光熔覆铁基合金涂层组织生长的方向性，增大了枝晶分散度，减小了枝晶间隙，阻碍了树枝晶生长，减少了二次枝晶间距，细化了晶粒，组织趋向均匀。许伯藩等在激光熔覆TiC/Ni复合涂层中添加Ce

7、O2，发现CeO2在分解后，部分Ce元素富集于液固界面的液相侧，使凝固过程中的成分过冷倾向增大，加速了树枝状晶的形成，加剧了分枝，减小了枝晶间隙。三.净化组织在细化晶粒问题上提到过，在在金属陶瓷涂层的结晶阶段中，稀土元素与氧、硅、氮、硫等元素发生反应从而形成熔点非常高的，稳定的化合物。同时，会上浮变成熔渣排出，这一过程会对金属陶瓷涂层组织产生净化的效果。KLWang研究发现涂层组织夹杂物含量明显降低的一种情况，就是添加稀土La20到激光熔覆镍基合金涂层中，能够使得涂层组织更加致密，夹杂物的含量从原先的百分之1.52下降到百分之0.35。这