等离子喷涂氧化铝涂层性能研究

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1、摘要陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高刚度及良好的化学稳定性，然而其抗弯强度低、韧性差在很大程度上影响了其应用。为改善其脆性，通常以陶瓷复合材料形式出现，但传统的陶瓷复合材料的韧性仍不够。采用热喷涂技术在金属表面上制备陶瓷涂层，将其特点与金属材料的优点结合起来，获得各种功能的涂层，正在成为当代复合材料领域的一个重要分支。本文分别采用低压等离子(LPPS)、普通大气等离子(APS)和带Laval喷嘴的大气等离子喷涂(L．APS)方法制备了A1203涂层，并对APS和L．APS喷涂时粒子温度和速度进行了表征。对三种涂层的显微组织结构、相组成j硬度和结合强度进行了分析和比较，

2、并对三种砧203涂层的干摩擦磨损性能及在HCl溶液中的腐蚀行为进行了评价。涂层的微观组织分析表明，LPPS氧化铝涂层结构均匀，涂层致密，孔隙率低于2％，涂层的显微硬度较高。喷涂过程中基体温度较高，涂层中存在较大的残余应力，涂层的结合强度较低；APS氧化铝涂层的孔隙率较高，孔隙也较大，涂层的结合强度较高；L．APS氧化铝涂层孔隙率达到10％以上，孔径超过30um，涂层的硬度和结合强度均较低。两种大气等离子喷涂中粒子温度相近，但L-APS的粒子速度远低于APS，因此L．APS涂层的结合强度低，孔隙率高。干摩擦磨损分析表明，三种涂层的磨损量都随摩擦速度的增加而增加。LPP

3、S氧化铝涂层具有最好的耐磨性能；而L．APS氧化铝涂层的磨损量最大，耐磨性较差。由于摩擦热和涂层的塑形流变的共同作用，LPPS和APS氧化铝涂层随载荷的增加涂层的磨损量出现一拐点。L．APS氧化铝涂层的磨损量受载荷的影响最大，这可能与涂层的孔隙率和内聚力有关。涂层的干磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损共同作用。三种涂层经硅树脂封孔后在5mass％HCl溶液中500h腐蚀结果表明，A1203涂层在HCl溶液中都发生了腐蚀，不同的砧203涂层有不同的腐蚀特性，对基体的防护效果也有很大不同。LPPS氧化铝涂层具有较低的孔隙率，涂层的耐蚀性能较好，但封孔剂不能进入细dq：L隙中，

4、500h腐蚀后，介质通过细小孔隙进入基体中，使基体材料失去涂层承载能力；APS氧化铝涂层的孔隙率高，封孔剂仍不广东工业大学硕士学位论文能对孔隙起作用，500h腐蚀后，介质容易通过相对教大的孔隙进入基体中，使基体发生腐蚀；而L．APS氧化铝涂层具有良好的抗腐蚀性能，可能是由于封孔剂能够进入相对较大的孔隙中．，延缓介质进入基体申，使涂层在腐蚀500h后仍具有良好的抗腐蚀性能。关键词：等离子喷涂；砧203涂层；摩擦磨损；浸泡腐蚀；AbstractTheapplicationsofceramicmaterialsarelimitedduetotheirlowbendings

5、trength,fracturetoughnesseventhoughmeyhavehighmeltingtemperature，hardness，stiffnessandchemicalstability．Oneofsolutionstothedefectsofceramicwascompositeceramic，butthefracturetoughnesswasstilllow．Combinedwimtheadvantagesofmetalmaterials，ceramiccoatingsonthemetalsubstrateviathermalsprayte

6、chnologieswerebecomingallimportantbranchfortherealizationofmulti—functions．Inthispaperaluminacoatingswerepreparedbylowpressureplasmaspray(LPPS)，conventionalatmosphericplasmaspray(APS)．andatmosphericplasmaspray、析mextendedLavalnozzlerespectively(L—aPS)，andtheparticletemperatureandvelocit

7、yintwoairplasmaswerecharacterized．Themicro-hardness，microstructureandadhesivestrengthforthreealuminacoatingswerecomparativelyanalyzedandcompared，anddrywearbehaviorsandcorrosionbehaviorsinHClsolutionforthreealuminacoatingswerealsoevaluated．MicrostructuralobservationrevealedthatLPPSalu