纳米结构allt2gtolt3gt热喷涂粉末和涂层的研究

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1、摘要纳米粉末由于单个颗粒质量小、密度低、流动性差，不能直接用来进行等离子喷涂，必须经过再处理，形成粒度在10～90pm的大颗粒球形粉末。据报道：纳米结构陶瓷涂层韧性改善。本文主要研究了用烧结破碎和喷雾干燥两种方法制备的A1203纳米团聚体粉末和用等离子体喷涂方法在不锈钢基体上制备的A1203陶瓷涂层，利用扫描电镜、x射线衍射分析对粉末和涂层进行了检测分析，实验测定了粉末在不同热处理温度后的流动性、松装密度和振实密度，探讨了在高温热处理时颗粒形貌的变化过程，探讨了热处理温度对粉末形貌、性能的影响。实验结果表明：喷雾干燥法制备的A1203团聚体粉末性能优于烧结破碎法制备的

2、粉末性能。当热处理温度超过1250℃时，团聚体粉末发生严重烧结现象，纳米颗粒长大到微米尺寸，热处理温度应控制在1250℃以下。合理的热处理制度得到的纳米团聚体粉末流动性好、振实密度高，大颗粒内部仍为纳米小颗粒构成，适合于等离子体喷涂。在等离子体喷涂制备A1203涂层过程当中，粉末颗粒撞击基体后出现三种现象：一是纳米团聚体颗粒基本上没有变形，二是由于纳米结构团聚体颗粒没有充分熔化撞击基体而出现的部分摊平现象或纳米结构团聚体颗粒表面熔化融合而内部仍为纳米粉状结构撞击基体后而出现的破碎现象：三是涂层中存在纳米结构团聚体颗粒完全熔化后撞击到基体表面而出现的完全摊平现象。被加热

3、熔化的粉末颗粒填充孔隙的能力较强，涂层与基体的界面结合较好。纳米颗粒在喷涂过程中出现三种情况：一是基本未长大：二是部分长大；三是融合显著长大。与喷涂前的粉末比较，涂层样品中出现了7-A1203相。关键词：氧化铝，再处理，团聚体粉末，等离子喷涂，纳米结构ABSTRACTNanocrystallinepowderscannotbedirectlyusedforplasmasprayingbecauseofsingleparticle’Slowmass，lowdensity,andpoorflowability．Thepowdersshouldbereprocessedin

4、toagglomeratedpowderswithparticlesizeintherangeof10-90I_tm．Ithasbeenreportedthatnanostructuredceramiccoatingsshowimprovedtoughness．ThisstudyfocusesontheinvestigationoftheagglomeratedA1203powderspreparedbybothsinter-crushingmethodandspray-dryingmethod，andontheinvestigationofA1203ceramicc

5、oatingonstainlesssteelsubstratedepositedbyplasmaspraying．Scanningelectronmicroscopyandx-raydiffractionwereusedtoanalyzethepowdersandthecoating．Flowability，freeholdingdensity，andtapdensityofthepowdersweremeasured．Thechangeofparticlemorphologywithheattreatmenttemperaturewasstudiedandthein

6、fluenceofheattreatmenttemperatureonpowderpropertywasdiscussed．ExperimentalresultsshowthattheagglomeratednanocrystallineA1203powderpreparedbyspraydryingisbetterthanthepowderpreparedbysintercrushing．Whenheattreatmenttemperatureexceeds1250。C，over-sinteringphenomenonhappensintheagglomerated

7、powderandnanocrystallineparticlesgrow,reachingmicronscale．Thus，thetemperatureofheattreatmentshouldbecontrolledunder1250℃．Withreasonableheattreatment，theflowabilityoftheagglomeratedpowderisimproved，tapdensityenhanced，thenanocrystallinesinsidetheagglomeratedpowderremained，whichar