第十三届全国青年表面工程学术会议

279 / 2021-04-23 12:03:52

热处理提高热喷涂金属涂层结合强度机理

热喷涂,金属涂层,结合强度,冶金结合

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以大气等离子喷涂CoNiCrAlY涂层为例，研究了热处理提高热喷涂金属涂层结合强度的机理。通过观察涂层内部扁平粒子之间及涂层与基体之间喷涂态氧化膜在热处理过程中的形貌变化，明确了用以决定涂层与基体之间结合强度提高的冶金结合的具体形成过程。结果表明，热喷涂金属涂层与基体金属基体之间存在一层涂层沉积过程中形成的氧化膜。在热处理过程中，该喷涂态氧化膜逐渐断裂收缩成球形氧化物颗粒。热处理后，涂层的结合强度显著提高。我们发现，涂层与基体之间结合强度的提高是由于涂层与基体形成冶金结合所致。然而，形成冶金结合的前提是热处理过程中喷涂态氧化膜断裂收缩成球形氧化物颗粒。我们以晶界热沟槽理论为基础，建立了氧化膜断裂和收缩的二维热力学模型，并探讨了氧化膜断裂和收缩的基本条件。根据二维模型得到的预测结果与实验结果吻合较好。该模型表明，在一定温度下，氧化膜的破裂与其初始氧化膜厚度直接相关。