高雪松,黄因慧,田宗军,刘志东,沈理达,王桂峰

• 1:南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室
• 2:南京航空航天大学机电学院

摘要(Abstract)：

以常规和纳米团聚体ZrO2-7wt%Y2O3复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了常规和纳米结构陶瓷涂层,并对其进行冲蚀实验,研究了涂层微观组织和性能对涂层抗冲蚀性能的影响,以及不同工艺参数下涂层冲蚀性能。用扫描电镜(SEM)和XRD分析了涂层组分和微观结构,同时利用显微硬度计对涂层的硬度进行了测试。结果表明,等离子喷涂纳米ZrO2涂层抗冲蚀性能明显高于常规ZrO2涂层。当冲蚀角为90°时冲蚀失重最大,表现为脆性冲蚀,随着速度的增大冲蚀失重也随之增加。等离子喷涂纳米ZrO2涂层由熔化区和部分熔化区组成,部分熔化区属微纳米结构,熔化区在沉积急冷和冲击应力的作用下会形成细晶,微纳米结构与细晶共同作用下的纳米陶瓷涂层的平均粒度将远远小于常规陶瓷涂层的平均粒度,使其硬度增加;微纳米区域在涂层中其局部晶界的强度特别高,裂纹难以沿着晶界扩展,起到了良好的增韧的作用,硬度和韧性的提高使涂层的抗冲蚀性能增强。

关键词(KeyWords)： 等离子喷涂;纳米ZrO2涂层;TC4合金;冲蚀

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目(59975046)

作者(Author): 高雪松,黄因慧,田宗军,刘志东,沈理达,王桂峰

DOI: 10.13289/j.issn.1009-6264.2010.10.003

参考文献(References)：

• [1]孔德军,张永康,朱伟,等.ZrO2热障涂层残余应力分析[J].材料热处理学报,2006,27(1):96-99.KONG De Jun,ZHANG Yong Kang,ZHU Wei,et al.Study on residual stress of ZrO2 thermal barrier coating[J].Transactions of Materials andHeat Treatment,2008,27(1):128-132.
• [2]MARPLE B R,VOYER J,BISSON J F,et al.Thermal spraying of nanostructured cermet coatings[J].Journal of Materials Processing Technology,2001,117(3):418-423.
• [3]SANG OK CHWA,AKIRA OHMORI.Thermal diffusivity and erosion resistance of ZrO2-8 wt%Y2O3 coatings prepared by a laser hybrid sprayingtechnique[J].Thin Solid Films,2003,415(1-2):160-166.
• [4]孙家枢,王小同,郭大展.几种等离子喷涂陶瓷涂层之固体粒子冲蚀磨损的特性与数学模型[J].摩擦学学报,1994,14(1):57-64.SUN Jia Shu,WANG Xiao Tong,GUO Da Zhan.Impact-erosion characteristics and mathematic model of plasma spray ceramic coatings by solidparticles[J].Tribology,1994,14(1):57-64.
• [5]金志浩,高积强,乔冠军.工程陶瓷材料[M].西安:西安交通大学出版社,2000:137-139.
• [6]Qi Z M,Amada S,Akiyama S.Evaluation of thermal shock strength of thermal sprayed coatings by laser irradiation technique[J].Surf CoatTechnol,1998,110:73-80.
• [7]Gell M,Jordan E H,Sohn Y H,et al.Development and implementation of plasma-sprayed nanostructured ceramic coatings[J].Surface andCoatings Technology,2001,146-147:48-54.
• [8]I Finnie.Erosion of surface by solid particles[J].Wear,1960,3:87-103.
• [9]李诗卓,董祥林.材料的冲蚀磨损与微动磨损[M].北京:机械工业出版社,1987:85-92.
• [10]Paul H M,Christian M,Lars H,et al.Microstructural design of hard coatings[J].Progress in Materials Science,2006,(51):1032-1114.
• [11]刘含莲,黄传真,秦慧芳,等.纳米复合陶瓷材料的增韧补强机理研究进展[J].粉末冶金技术,2004,4(22):98-103.LIU Han Lian,HUANG Chuan Zhen,QIN Hui Fang.Research evolution on the strengthening and toughening mechanisms of nano-scale compositeceramics[J].Powder Metallurgy Technology,4(22):98-103.
• [12]王昕,单妍,于薛刚,等.纳米ZrO2与微米Al2O3复合陶瓷的断裂模式[J].材料研究学报,2007,21(5):482-486.WANG Xin,SHAN Yan,YU Xue Gang,et al.On the fracture model of nano ZrO2/micro Al2 O3 composite ceramics[J].Chinese Journal of Materials Research,2007,21(5):482-486.

文章评论(Comment)：