等离子体喷涂铁基非晶合金涂层的工艺与性能研究

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本文通过等离子体喷涂工艺参数优化,以铁基非晶合金和多晶合金粉体为原料制备了高非晶相含量的涂层。利用等离子体喷涂在线监测诊断设备(Spraywatch-2i)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、显微硬度计、力学测试机、纳米压痕仪、表面轮廓仪、电化学工作站、摩擦磨损试验机等分析测试手段对等离子体喷涂铁基非晶合金涂层的粒子飞行特性、涂层显微结构、结合强度、电化学性能和摩擦学性能等进行了研究。  研究发现,喷涂电流对粒子飞行速度和温度的影响最大,进而显著影响涂层的显微硬度和孔隙率。在一定喷涂功率范围内,高的粒子飞行速度和温度有助于获得致密、高硬度的涂层。通过正交实验和统计分析,获得了最佳喷涂工艺参数。  采用优化后的喷涂参数,以三种不同粒径的多晶合金粉体为原料喷涂制备了高非晶相含量的涂层。随着粉体粒径的减小,粒子表面温度和速度提升,粒子熔融状态和层间结合得以改善,从而降低了涂层孔隙率,提高了涂层的硬度和结合强度。  非晶合金涂层的耐蚀性和耐磨性显著高于316L不锈钢基体。随着粉体粒径的减小,所制备涂层的耐腐蚀性能逐渐提高。封孔处理可进一步改善涂层的耐腐蚀性能。随着粉体粒径的增大和滑动速率的提高,涂层的磨损率逐渐增大;粉体粒径越大,磨损率对滑动速率的变化越敏感。与采用非晶合金粉制备的涂层相比,多晶合金粉制备的涂层耐磨性较高,而耐蚀性略低。非晶合金涂层的磨损机制主要为疲劳磨损,伴有少量的氧化磨损。
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