微復(fù)合Fe-Al-Al2O3陶瓷涂層的制備與性能研究.pdf

1、在金屬基體表面制備陶瓷涂層既可發(fā)揮金屬基體的強(qiáng)度和韌性，又具備陶瓷涂層耐磨、耐高溫氧化等性能。但是Al2O3陶瓷涂層與金屬基體的理化性能差異導(dǎo)致了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度差，需要引入過(guò)渡層或過(guò)渡相。Fe-Al金屬間化合物因其特殊的結(jié)構(gòu)、較高的機(jī)械性能和性價(jià)比得到了廣泛的研究，其可以作為金屬基體與陶瓷涂層的過(guò)渡相，從而強(qiáng)化涂層性能。雖然Fe-Al金屬間化合物的制備方法很多，但是其粉體的制備卻非常困難。
　　本文以可控制備的二次鍍Fe/A

2、l復(fù)合粉體和Al2O3粉為原料，利用等離子噴涂技術(shù)制備了復(fù)合陶瓷涂層。通過(guò)高溫下Fe/Al復(fù)合粉體的原位反應(yīng)形成的Fe-Al金屬間化合物作為過(guò)渡相來(lái)提高涂層的性能。采用化學(xué)鍍法對(duì)Fe/Al復(fù)合粉體進(jìn)行制備。以FeSO4·7H2O為主鹽，NaH2PO2·H2O為還原劑，C4O6H4KNa和C6H8O7為復(fù)合絡(luò)合劑，以活化處理的Al粉為核，在水浴攪拌的條件下對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行制備。對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的條件及Al粉的活化處理方式進(jìn)行探究分析，結(jié)果表明:A

3、l粉的活化處理方式對(duì)復(fù)合粉體的包覆效果具有較大的影響，采用NaOH活化處理的Al粉制備的Fe/Al復(fù)合粉體中游離及脫落的鐵顆粒明顯減少，活化濃度為1.8 g/L;通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間、水浴溫度、FeSO4·7H2O濃度可以制備一定鐵含量的復(fù)合粉體，化學(xué)鍍優(yōu)化參數(shù)為水浴溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間50分鐘，F(xiàn)eSO4·7H2O濃度14 g/L，此條件下制備的Fe/Al復(fù)合粉體的鐵含量為26.6％。為了進(jìn)一步提高復(fù)合粉體中的鐵含量，利用NaOH和HCl

4、綜合處理已經(jīng)制備的復(fù)合粉體，制備了二次鍍Fe/Al復(fù)合粉體，將鐵含量提升至44.2％。
　　本研究利用等離子噴涂技術(shù)在Q235鋼表面制備了單層(SC) Al2O3陶瓷涂層、單層Fe-Al復(fù)合涂層、雙層(DC) Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層、三層(TC) Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層、五層（梯度，GC）Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層，并從理論上對(duì)涂層的形成過(guò)程、涂層結(jié)合、氣孔形成及涂層殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析。利用SEM、

5、EDS、XRD等分析方法和性能測(cè)試手段研究了涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明:復(fù)合陶瓷涂層中的顆粒呈現(xiàn)典型的片狀結(jié)合結(jié)構(gòu)，涂層內(nèi)含有少量的氣孔、微裂紋、氧化物夾雜、疏松組織、未熔顆粒等缺陷;涂層與基體的結(jié)合以機(jī)械嵌合為主;物相組成包括Fe3O4、Al、α-Al2O3、γ-Al2O3、Fe3Al等。對(duì)涂層的抗拉結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性、氣孔率、顯微硬度等進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明:以二次鍍復(fù)合粉體為原料，利用等離子噴涂成功制備了微復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷