SHS等离子喷涂制备FeAl,2O,4-Al,2O,3-Fe纳米复合涂层的研究

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1、SHS等离子喷涂制备FeAl204.AI:03一Fe纳米复合涂层的研究摘要本文采用机械团聚法将微米级原始粉体(Fe203和AI)制成用于等离子喷涂的复合粉体。根据自蔓延高温合成(SHS)反应,将复合粉体送入等离子焰流发生自反应,沉积形成厚度为500/an左右的复合涂层。对涂层的显微组织、显微硬度、断裂韧性、酬磨性进行检测与分析,同时对反应机理进行了研究。通过研究分散剂、粘结剂、烘干温度对复合粉体物理性能的影响得出:分散剂选择无水乙醇,粘结剂选择水溶性的聚乙烯醇,分散剂和粘结剂的烘干温度分别选择100。C和50℃,粘结剂含量为3wt%的工艺所制得的复合粉

2、体流动性好,尺寸分布范围小,形状规则性高。SEM和XRD检测结果表明:涂层呈现以层状FeAl204失晶石和A1203陶瓷为骨架,球形金属Fe(部分FeAl)为弥散相的复合组织;TEM检测结果表明:涂层为纳米复合涂层,FeAl204为等轴纳米晶.A1203和金属相均为球形纳米品。运过计算裂纹临界扩展能量Gc定性地测褥涂层的断裂韧性,结果表明,复合涂层的断裂韧性比普通A1203涂层的断裂韧性提高了近150%。在干摩擦磨损条件下,尤其在高载荷作用下,复合涂层的耐磨性明显高于普通A120;涂层。磨损过程中,低载荷作用下涂层主要发生应力疲劳引起的层状剥落以及部分

3、的粘着磨损:高载荷的作用下主要发生磨粒磨损,涂层表面几乎全部被粘着物所覆盖,表面铁的氧化物能起到自润滑作用。降低了涂层的摩擦系数,提高了涂层的耐磨性。分析了反应机理并建立了反应模型,复合粉体间铝热还原反应足分步进行的,部分反应发生在基体上;等离子焰流的雾化作用以及较大的冷却速度,为纳米复合涂层的形成提供了有利的因素。关键词:高温自蔓延合成,纳米复合涂层,断裂韧性,尖晶石,酬磨性,摩擦系数SHS等离了喷缘糊蔷FeAI!识TAb谚-Fe纳爱复合砖=接盎々纠’iSTUDYONTHENANOSIZEDFeAl204一A1203-FeCOMPOSITECoATI

4、NGFABRICATEDBYSHSPLASMASPRAYINGABSTRACTInthispaper,compositepowdersofAI/Fe203werefabricatedbymechanicalglomerationwithmicron—sizedAlandFe203powders.thenthecompositepowdersweresentintoplasmaflameAccordingIotheself_propagationhigh—temperaturesynthesistheory、the】’educereactionbetwe

5、enthecomponentafterashortwhilehenring.WttenthetTyingdropletsimpactingthesubstrate,thecompositecoatingcanbeobtainedwiththethicknessof500uThemicrostructure,microhardness,fractatretoughnessandwearresistanceofthecoatingweretestedMeanwhile,thereactionmechanicswasstudied,Theeffectofdi

6、spersantagent,bonderandthedryingtemperatureonthephysicalproperlyofthecompositewasstudiedsystematically.Itshowsthatidealcompositepowderscanbeobtainedwiththeprocessvariableasfollowing:theselectionsofdispersantagentandbonderarealcoholandPVArespectively,thedryingtemperaturesofdisper

7、santagentandbonderare100℃and50℃respectively.TheSEMandXRDresultsshowthatthecoatingcomposesoflamellarFeAl20,l,A1203ceramicframeanddispersedphaseofsphericalFe.TheTEMresultsshowthattheskeletonofthecoatingisequiaxialnanosizedceramicphase(FeAl204),thedispersedphaseisnanosizedspherical

8、metalFeandAte03phase.Thefracturetoughnessofthec

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