等離子噴涂法制備Cu-Al-,2-O-,3-梯度陶瓷涂層的組織及性能研究.pdf

1、本文利用金屬一陶瓷梯度涂層可以緩和涂層的內(nèi)應(yīng)力,提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性等性能的基本原理,利用等離子噴涂法制備了Cu-Al<,2>O<,3>梯度涂層,利用SEM、金相顯微鏡等手段分析了梯度涂層的成分分布和微觀形貌,并對(duì)涂層的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性能、孔隙率、硬度和耐磨粒磨損性能進(jìn)行了測(cè)定,研究了Cu-Al<,2>O<,3>梯度涂層物理性能的特性.同時(shí),利用ANSYS軟件初步分析了涂層中殘余應(yīng)力分布狀況,為今后涂層的設(shè)計(jì)和制備提供了理論依

2、據(jù). 通過(guò)試驗(yàn)的分析和研究,結(jié)果表明: Cu-Al<,2>O<,3>梯度涂層為典型的層狀結(jié)構(gòu),與基體的結(jié)合方式主要是機(jī)械嵌合.從基體至涂層表面,沿涂層厚度方向,Al<,2>O<,3>含量逐漸增多,Cu的含量逐漸減少,涂層各成分間并不存在明顯的成分突變和由此產(chǎn)生的宏觀層間界面,梯度涂層的組織表現(xiàn)出宏觀的不均勻性和微觀連續(xù)性的分布特征. Cu-Al<,2>O<,3>梯度涂層比雙層涂層具有較高的結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能,其

3、值分別約為雙層涂層的2倍和4倍.隨Al<,2>O<,3>含量的增加,梯度涂層的孔隙率逐漸降低,表面純陶瓷層孔隙率最高,為8.74﹪.涂層的硬度隨Al<,2>O<,3>硬質(zhì)相的增加而增高,純陶瓷層硬度最高.涂層的硬度、微觀結(jié)構(gòu)、內(nèi)部孔隙和涂層中顆粒之間的結(jié)合狀況都對(duì)涂層的耐磨性有影響. 次外層(Al<,2>O<,3>含量為80﹪,Cu含量為20﹪)的耐磨性最高.當(dāng)涂層中Al<,2>O<,3>陶瓷硬質(zhì)相較少時(shí),涂層磨損方式以切削和犁