感应重熔对超细高铝青铜粉体超音速等离子喷涂层组织性能的影响

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:daweinihao
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为了达到有效地改善涂层微观组织结构及性能的目的,本课题应用高频感应重熔的手段对高铝青铜涂层进行重熔处理。高铝青铜涂层采用超音速等离子喷涂技术进行制备,所用粉体为课题组采用气体雾化法制备的具有自主专利权的超细(-400目)高铝青铜粉体。运用金相显微镜、X射线衍射仪、EPMA电子探针、SEM扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、洛氏宏观硬度计以及万能试验机等设备分别研究感应重熔前后涂层的金相照片、物相组成、元素分布、界面形貌、硬度及界面结合强度等组织结构特点和性能。运用Jade5.0.Image-pro plus6.0等分析软件检测涂层的物相、孔隙率、晶粒大小和微观应变等指标的变化。感应重熔工艺与热喷涂工艺的复合使用旨在克服热喷涂涂层与基体结合强度较低的缺点,从而使涂层结合更加牢靠,有效地增加其使用寿命和应用范围。组织结构分析结果表明:重熔前涂层表面呈现热喷涂涂层典型的横向面网状结构特点,熔融和半熔融的粒子与基体碰撞后发生流散、凝固而产生“扁平状薄饼”特征,涂层中存在夹杂或孔隙,纵向面组织呈现层流状特点,涂层与基体之间界面平整、清晰,无明显的冶金扩散现象,呈机械结合状态;重熔以后未熔颗粒和薄饼状结构基本消失,夹杂和孔隙有所消除,组织致密均匀,孔隙率由重熔前的3.910%下降至重熔后的1.679%,界面处由扩散作用而形成了一条“扩散转移带(Diffusion Transfer Belt)",使得界面结合机制由机械结合转变为冶金结合,有效地提高了涂层与基体的结合强度。重熔前后涂层组织主要物相都是固溶体α-Cu、电子化合物AlCu3和Cu9A14以及AlFe3等,即相组成都是α+β+γ2+κ。重熔时涂层各种合金元素不断扩散迁移,分配重组,结晶度由重熔前的86.13%提升到重熔后的90.84%,使得重熔后衍射曲线表现出“尖峰”特征。性能测试结果表明:涂层宏观硬度由重熔前的37.2HRC略有降低至重熔之后的34.1HRC,这是重熔时晶粒有所长大的结果;纵向面上重熔后涂层显微硬度在扩散带和涂层表面较高,涂层中间部分硬度波动较感应前有所缓和,这与感应加热过程中的集肤效应以及界面处物性参数差异有关。涂层结合强度测试表明,重熔前的最大载荷值为7.4209kN,涂层与基体的结合强度约为25.110MPa,而重熔以后此最大载荷值增长至19.2761kN,结合强度提升至83.358MPa,增幅达到了230%,界面结合强度大幅提高。这也预示着涂层的使用寿命将明显延长,应用范围也将得到有效地拓展。
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