铝合金基体等离子喷涂陶瓷涂层结合性能研究

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1、摘要摘要铝合金是交通运输工具尤其是汽车实现轻量化的首选材料，但受其硬度低和耐磨性差的缘故，使用范围受到很大的限制。通过应用等离子喷涂技术，在铝合金零部件表面形成一层硬度高、耐磨性好的材料，解决铝合金硬度低和耐磨性差的缺点。涂层与铝合金基体结合强度低是当前影响等离子喷涂应用的核心问题，本文从涂层与铝合金基体的结合机理和喷涂工艺上研究了等离子喷涂AI，03-45TIO，的结合性能。本文概述了等离子喷涂技术原理及工艺流程，分析了涂层结构、喷涂工艺、熔融粒子受热及运动对涂层结合强度的影响。探讨了涂层结合过程和结合机理。在确定主要影响参数的基础上，对粘结底层NiCrAICo—Y203

2、和工作层AI，03-45TIO，进行了结合强度正交试验，得到了影响结合强度的主次因素，优化了粘结底层和工作层的喷涂工艺，提出了等离子喷涂NiCrAICo--Y203粘结底层和AI，03-45TIO，工作层的最佳工艺参数。对A1203—45T102和WC．10C04Cr两种陶瓷涂层进行了比较，氧化物系陶瓷无高温烧损和分解现象，性能更好；考虑铝合金高温氧化问题，设计了氩气保护环境下喷涂，减少了表面氧化铝对涂层与基体结合界面的不良影响，A1203．45T102与锅合金基体的结合强度由原来的28．0MPa提高到31．6MPa。设计并喷涂了梯度涂层和非梯度涂层，对梯度涂层和非梯度涂层

3、的性能进行了比较试验。梯度涂层减少了涂层的内应力，结合强度提高到37．4MPa。采用线扫描对涂层成分进行分析，检测结果表明，涂层的实际成分分布与设计要求一致。通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪对涂层进行微观检测，从本质上对试验的结果进行分析，为提高铝基体与涂层的结合强度提出了可靠的依据。关键词：等离子喷涂；结合强度；铝合会基体：AI，O：．45TIO，梯度涂层；『F交试验AbstractAluminumalloyisanoptimummaterialforlightweightingofvehicles，especiallyforautomobiles．But，thelo

4、whardnessandbadwear。resistancelimiteditsapplication．Usingplasmasprayingtechnologytosprayahardcoatingonaluminumsubstratecansolvetheshortages．Lowbondingstrengthisacriticalproblemrestrictingitsapplicationofplasmasprayingonaluminum．BondingperformanceofplasmasprayingA1203-45T102coatingonaluminu

5、msubstratewasresearchedfromtherespectsofbondingmechanismandsprayingprocessing．Theprincipleofplasmasprayingtechnologyanditsprocessweresummarized．Theinfluenceofcoatingsstructure，sprayingparameters，heattransferandmovementofmeltparticlestothebondingstrengthwasinvestigated．Andthebondingmechanis

6、mwasdiscussed．OrthogonalexperimentswerecarriedoutonthesprayingparametersoftheprocesswithNiCrAlCo--Y203bondingcoatingsandA1203-45TiOzworkingcoatings，whichselectedtheprimaryinfluencefactorsandsecondaryinfluencefactors．TheoptimizedsprayingprocessesforNiCrAlCo--Y203bondingcoatingsandA1203。45T1

7、02workingcoatingsweredetermined．A1203-45T102coatingwascomparedwithWC-10C04Crcoating．Itshowedthatoxideceramiccoatingwasbetterthancarbidecoatingasnoburninglossofelementsandnodecompositionofcompoundsathi曲temperature．Consideringtheeasyoxidationofaluminumathi曲tempe