采用傳統(tǒng)熱噴涂方法制備非晶涂層存在晶化度高和孔隙率高兩個(gè)主要缺點(diǎn),而新興的冷噴涂技術(shù)具有解決這兩個(gè)缺點(diǎn)的潛力。本文通過(guò)對(duì)比等離子噴涂和冷噴涂鐵基非晶涂層的性能特征,探討冷噴涂技術(shù)在非晶涂層應(yīng)用方面的可行性。研究表明,冷噴涂涂層中含有更高的非晶含量,氧化程度更低,且結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)27 MPa。隨著熱處理溫度的升高,冷噴涂涂層在700℃下開始發(fā)生晶化,不斷析出晶化相,涂層變得更加致密,微觀形貌中無(wú)裂紋出現(xiàn),顯微硬度由噴涂態(tài)的1150 HV增加到1400 HV。而等離子噴涂涂層在600℃就已經(jīng)發(fā)生晶化,且有裂紋出現(xiàn)。因此,冷噴涂涂層的機(jī)械性能優(yōu)于等離子噴涂涂層,冷噴涂涂層的整體性能更好,應(yīng)用冷噴涂制備非晶合金涂層有更大的潛力。 

【文章來(lái)源】：電鍍與精飾. 2020,42(05)北大核心

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【部分圖文】：

Fe基非晶合金粉末SEM圖及EDS成分分析

圖2所示為非晶合金粉末及涂層的XRD衍射光譜。從圖中可以看出，F(xiàn)e基非晶粉末存在明顯的寬包峰，也叫饅頭峰，由此也說(shuō)明非晶粉末大部分呈非晶結(jié)構(gòu)，在2θ=52°時(shí)圖中出現(xiàn)較弱的晶體衍射峰，說(shuō)明非晶粉末中仍有少量晶體結(jié)構(gòu)，非晶含量的計(jì)算利用Jade5.0軟件中Pseudo-Voigt方法對(duì)XRD衍射譜擬合獲得粉末的非晶含量[21]，非晶含量計(jì)算公式為：非晶含量=100%-衍射峰強(qiáng)度/總強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)計(jì)算非晶粉末的非晶含量約為97.63%。兩種涂層的XRD相比，等離子噴涂涂層明顯比冷噴涂涂層結(jié)晶度高，另外，根據(jù)Jade對(duì)XRD數(shù)據(jù)的分析，可以得到兩種涂層相應(yīng)的結(jié)晶度。冷噴涂為2.37%，等離子噴涂為3.45%。冷噴涂時(shí)，預(yù)燃室溫度為900℃，由于氣體與顆粒之間的熱交換避免了溫度繼續(xù)升高，顆粒沒有更高溫度。Fe25Cr20Mo1Si非晶粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為650℃，這意味著在此過(guò)程中不會(huì)發(fā)生結(jié)晶。在噴涂涂層中出現(xiàn)的結(jié)晶可能是由于粒子在飛行中經(jīng)歷的高溫或在撞擊[22]時(shí)的高應(yīng)變率造成的。2.2 非晶涂層微觀形貌分析

出現(xiàn)為變形球形顆粒的主要原因如下，非晶合金與普通塑性金屬不同，首先非晶合金硬度非常大，這就需要顆粒速度很高時(shí)才能發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形。同時(shí)，由于圓形噴嘴出口粉末顆粒的速度分布是不均勻的，通常成正態(tài)分布[23]，在噴嘴中心的速度可達(dá)到850 m/s，而在噴嘴邊緣的顆粒速度僅有500～600 m/s，很難達(dá)到充分變形。等離子噴涂涂層的表面微觀形貌如圖4所示。圖4(a）中可以看出涂層表面比較粗糙，有凹坑和凸起，可以觀察到明顯的孔洞，表面有大量的細(xì)小球形顆粒，這些球形顆粒是熔滴飛濺時(shí)破碎小熔滴冷卻收縮后形成的。霧化后的顆粒在飛行過(guò)程中發(fā)生凝固或半凝固，由于速度較低，顆粒間形成孔隙缺陷，由于后續(xù)粒子的變形不充分，不能完全充填氣孔，氣孔在噴涂過(guò)程中形成后會(huì)大概率保留在涂層中。這點(diǎn)不同于冷噴涂，冷噴涂涂層形成過(guò)程中，后續(xù)粒子的高速撞擊同樣可以導(dǎo)致已沉積的顆粒發(fā)生變形，存在擠壓夯實(shí)和填充孔隙的現(xiàn)象。圖4(b）所示，涂層主要由Fe、Cr和Mo組成，占96.11%，其次是少量的C、O和Si。等離子噴涂涂層氣孔的形成原因主要是顆粒速度低，而對(duì)于冷噴涂，顆粒的速度要大得多，可以達(dá)到更高的變形，所以冷噴涂涂層的孔隙率要低于等離子噴涂涂層。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3224702