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提高熱噴涂層致密性技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向
2. 4 添加新材料
在噴涂粉末中添加某些特定元素會(huì)有效地降低涂層孔隙率。在噴涂金屬陶瓷中加入 La，Ce 等稀土元素，能夠減緩?fù)繉訉訝畈▌?dòng)幅度，細(xì)化組織、減少孔隙，得到較為均勻、致密的涂層，從而提高涂層的顯微硬度、彈性模量、結(jié)合強(qiáng)度，降低摩擦系數(shù)，并增強(qiáng)涂層耐磨損性和耐腐蝕性。這主要是由于稀土元素的加入提高了熔化粒子的流動(dòng)性，降低了表面張力，并能提高粒子與基材以及粒子之間的相互潤(rùn)濕。另外，稀土能夠優(yōu)先氧化，對(duì)涂層有凈化作用。等離子噴涂 ZrO2和 Al2O3涂層時(shí)添加適量的SiO2，激光重熔處理時(shí)，不僅能降低熔化層的熱應(yīng)力、阻礙裂紋擴(kuò)展，還能在晶粒間的孔隙處形成連續(xù)玻璃質(zhì)，抑制晶粒長(zhǎng)大，涂層更加致密，涂層因此具有較高的耐腐蝕性能。
通過(guò)熱噴涂納米陶瓷粉末得到的納米結(jié)構(gòu)Al2O3-TiO2涂層致密度達(dá) 98%，其結(jié)合強(qiáng)度、抗磨損能力以及抗彎強(qiáng)度均是商用普通粉末所得涂層的 2～3倍。這是由于納米顆粒比表面積大、活性高，經(jīng)歷短時(shí)間加熱后團(tuán)聚體表面納米顆粒充分熔融，但團(tuán)聚體本身為疏松結(jié)構(gòu)，瞬間的高溫能量并不能使其內(nèi)部納米顆粒完全熔融，內(nèi)部納米粒子仍處于未熔化或半熔化狀態(tài); 經(jīng)過(guò)粒子撞擊堆疊后，形成的涂層是由部分熔化區(qū)及與常規(guī)噴涂類似的片層狀完全熔化區(qū)組成的“雙態(tài)分布”(bimodal distribution) 結(jié)構(gòu)。這種顯微結(jié)構(gòu)較常規(guī)噴涂層更致密、微裂紋減少、涂層孔隙率降低，且結(jié)合強(qiáng)度和耐磨損性能都有大幅度提高。