等離子噴涂Al2O3-Al2O3-TiO2增強鋁基和鎳基涂層的摩擦學及腐蝕性能.pdf

1、顆粒增強金屬基復合涂層具備金屬和陶瓷的綜合性能,能夠應用在單一金屬或陶瓷涂層難以適應的服役環(huán)境。本文充分利用了鋁基和鎳基耐蝕性能和抗熱震性能好,而Al2O3和Al2O3-13wt.％TiO2硬度高耐磨性能優(yōu)異的特點,采用等離子噴涂的方法制備Al2O3和Al2O3-13wt.%TiO2增強的鋁基和鎳基復合涂層,并分析了噴涂喂料的形貌、涂層的微觀組織和硬度、結合強度等力學性能,重點研究了復合涂層的摩擦磨損、沖蝕磨損和劃痕等摩擦學性能,研究了

2、復合涂層的抗熱震性能和在3.5%NaCl溶液中的腐蝕行為。
　　SEM觀察發(fā)現各涂層的表面均呈凹凸不平的堆砌的浪花狀形貌,顆粒增強涂層表面還能觀察到增強顆粒;增強顆粒在涂層中均勻分布,鋁基涂層的截面沒有明顯層狀結構和大氣孔,鎳基涂層為層狀結構,有約1%的氣孔率。XRD分析發(fā)現,鋁基涂層的主要物相為Al、α-Al2O3和少量TiO2,鎳基涂層的主要物相為Ni、NiO,α-Al2O3和少量TiO2。增強相的加入使涂層的硬度大幅提高,鋁

3、基涂層的結合強度略有降低,鎳基涂層的結合強度基本不變。
　　滑動摩擦磨損試驗結果表明,增強顆粒的復合涂層比純Al、純Ni涂層的摩擦系數要低,其質量和體積磨損量都明顯減少,耐磨性能成倍提高。沖蝕磨損試驗表明,增強相的加入,使鋁基涂層的沖蝕磨損量大幅下降,磨損性能提高了15倍以上;對鎳基涂層,Ni-20%Al2O3涂層的磨損量從純Ni涂層的85mg上升到122mg,而Ni-20%Al2O3TiO2涂層則下降到64mg。劃痕試驗表明,增

4、強顆粒的加入,涂層的臨界載荷提高。和純Al、純Ni涂層相比,鋁基涂層的摩擦系數基本不變,鎳基涂層的摩擦系數降低。
　　鋁基涂層在550℃下熱震230次而未出現裂紋和破壞,具備優(yōu)良的抗熱震性能;鎳基涂層的1000℃熱震試驗發(fā)現,純Ni涂層的熱震循環(huán)為30次,Al2O3和Al2O3-TiO2的加入使鎳基涂層的熱震循環(huán)次數分別下降了48%和39%。
　　電位極化曲線測試表明,增強相的加入使鋁基涂層的腐蝕傾向有所減弱,鎳基涂層加劇。