等离子喷涂法制备cuallt2gtolt3gt梯度陶瓷涂层的组织及性能研究

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1、论文题目：等离子喷涂法制备cu-A1203梯度陶瓷涂层的组织及性能研究学科专业：材料学研究生：董楠签名：盔扬指导教师：冯拉俊教授签名：三兰盘立》!雷阿利副教授签名：盟翻摘要采用热喷涂技术在金属基体上沉积陶瓷涂层，已在诸多领域得到了应用。但是，陶瓷与金属材料物理性质的差异大，使涂层在制备及使用过程中产生较大的残余热应力，导致涂层的结合强度差，抗热震性能低，孔隙率高等缺陷，限制了涂层的应用范围。本文利用金属一陶瓷梯度涂层可以缓和涂层的内应力，提高涂层的结合强度、抗热震性等性能的基本原理，利用等离子喷涂法制各了Cu，刖203梯度涂层，利用SEM、金相显微镜等手段分

2、析了梯度涂层的成分分布和微观形貌，并对涂层的结合强度、抗热震性能、孔隙率、硬度和耐磨粒磨损性能进行了测定，研究了cu-AJ203梯度涂层物理性能的特性。同时，利用ANsYs软件初步分析了涂层中残余应力分布状况，为今后涂层的设计和制备提供了理论依据。通过试验的分析和研究，结果表明：Cu．m203梯度涂层为典型的层状结构，与基体的结合方式主要是机械嵌合。从基体至涂层表面，沿涂层厚度方向，A1203含量逐渐增多，cu的含量逐渐减少，涂层各成分间并不存在明显的成分突变和由此产生的宏观层间界面，梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征。Cu-m203梯

3、度涂层比双层涂层具有较高的结合强度和抗热震性能，其值分别约为双层涂层的2倍和4倍。随趟203含量的增加，梯度涂层的孔隙率逐渐降低，表面纯陶瓷层孔隙率最高，为8．74％。涂层的硬度随A1203硬质相的增加而增高，纯陶瓷层硬度最高。涂层的硬度、微观结构、内部孔隙和涂层中颗粒之间的结合状况都对涂层的耐磨性有影响。次外层(A1203含量为80％，Cu含量为20％)的耐磨性最高。当涂层中越203陶瓷硬质相较少时，涂层磨损方式以切削和犁沟为主；当A1203硬质相含量较多时，涂层的磨损方式转变为以硬质相的破碎和脱落为主。双层涂层和梯度涂层界面边缘处都存在较大的应力集中。与

4、双层涂层相比，梯度涂层中过渡层的应用缓和了涂层中的应力突变，因而其具有更好的结合强度和抗热震性能。关键词：梯度陶瓷涂层：等离子喷涂；氧化铝陶瓷；涂层性能；残余应力!!!!!!!!———————_——————————_———_——————__———————————●——_———————————————————————————————一。一Title：STUDYONTHESTRUCTUREANDPERFORMANCEOFTHECu．A1203GRADIENTCERAMICCOATINGSPREPAREDBYPLASMASPRAYlNGMajor：Material

5、sScienceName：NanDONGSupervisor：Prof。LajunFENGsignature：!纽丝!扩Signature-至逝∥Associateprof．AliLEISignature：Abstract4“忉Sprayingceranliccoatingsonmetalsubstratebythermalsprayingtechnologyhasbeenwidelyutilizedinmany丘e烛．However．becauseofthedifferencesofphysicalpropertiesbetweentheceramicsa

6、ndmetals．highresidualthermalstresswillbeintroducedduringtheconrseofpreparingandapplying，andtheseinducethecoatingshavepooradhesionstress，lowthermal—shockresistanceandhighporosity,thuslimittheappliedrangeofceramiccoatings．Accordingtothefundamentalsofthatmetal—ceramiccoatingscanreleas

7、estressconcentration，improvetheadhesionstrengthofcoatings，Cu·A1203gradientcoatingswerefabricatedbyplasmasprayinginthispaper．ThedistributionandmicrostructureofthegradientcoatingswereanalyzedbySEMandmetallomicroscopy．Theadhesionstrength．thermal-shockresistance，porosity,hardnessandwea

8、r-resistingpropertyofcoati