SHS等離子噴涂制備FeAl-,2-O-,4--Al-,2-O-,3--Fe納米復(fù)合涂層的研究.pdf

1、本文采用機(jī)械團(tuán)聚法將微米級(jí)原始粉體(Fe2O3和Al)制成用于等離子噴涂的復(fù)合粉體。根據(jù)自蔓延高溫合成(SHS)反應(yīng)，將復(fù)合粉體送入等離子焰流發(fā)生自反應(yīng)，沉積形成厚度為500μm左右的復(fù)合涂層。對(duì)涂層的顯微組織、顯微硬度、斷裂韌性、耐磨性進(jìn)行檢測(cè)與分析，同時(shí)對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究。 通過研究分散劑、粘結(jié)劑、烘干溫度對(duì)復(fù)合粉體物理性能的影響得出：分散劑選擇無水乙醇，粘結(jié)劑選擇水溶性的聚乙烯醇，分散劑和粘結(jié)劑的烘干溫度分別選擇100℃

2、和50℃，粘結(jié)劑含量為3wt％的工藝所制得的復(fù)合粉體流動(dòng)性好，尺寸分布范圍小，形狀規(guī)則性高。 SEM和XRD檢測(cè)結(jié)果表明：涂層呈現(xiàn)以層狀FeAl2O4尖晶石和Al2O3陶瓷為骨架，球形金屬Fe(部分FeAl)為彌散相的復(fù)合組織；TEM檢測(cè)結(jié)果表明：涂層為納米復(fù)合涂層，F(xiàn)eAl2O4為等軸納米晶，Al2O3和金屬相均為球形納米晶。 通過計(jì)算裂紋臨界擴(kuò)展能量GC定性地測(cè)得涂層的斷裂韌性，結(jié)果表明，復(fù)合涂層的斷裂韌性比普通Al

3、2O3涂層的斷裂韌性提高了近150％。 在干摩擦磨損條件下，尤其在高載荷作用下，復(fù)合涂層的耐磨性明顯高于普通Al2O3涂層。磨損過程中，低載荷作用下涂層主要發(fā)生應(yīng)力疲勞引起的層狀剝落以及部分的粘著磨損；高載荷的作用下主要發(fā)生磨粒磨損，涂層表面幾乎全部被粘著物所覆蓋，表面鐵的氧化物能起到自潤滑作用，降低了涂層的摩擦系數(shù)，提高了涂層的耐磨性。 分析了反應(yīng)機(jī)理并建立了反應(yīng)模型，復(fù)合粉體間鋁熱還原反應(yīng)是分步進(jìn)行的，部分反應(yīng)發(fā)生在