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纳米氧化锆涂层的显微硬度分布特征研究/常鹰等
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纳米氧化锆涂层的显微硬度分布特征研究
常鹰',杜宽河',朱勤标,李溪滨2,董仕节3
(1湖北工业大学化学与环境工程学院,武汉430068;2中南大学粉末治金国家重点实验室?长沙410083;
3湖北T、业大学机被学院,武汉430068)
摘要采用相同的喷涂工艺参数分别对两种喷雾造粒纳米氧化锆粉末进行等离子喷涂,制备了两种纳米涂层
SL和Bl,对比研究了两种涂层的显微硬度、抗裂纹扩展カ。结果表明,两种涂层的显徽硬度测试值服从 Weibull 4分
布,无论是表面还是截面的显微硬度值,S1涂层均优于Bl涂层,两种涂面的显微硬度值均优于其对应的表面显
微硬度值,S1涂层的抗裂纹扩展力也优于B涂层。
关键词纳米氧化锆涂层等离子喷涂显微硬度
中图分类号:TG156.99
文献标识码:A
Study of Microhardnesses Distribution Characteristic of Nanostructured
Zirconia Coatings
CHANG Yingl, DU Kuanhe, ZHU Qinbiao, LI Xibin, DONG Shijie
(1 College of Chemical and Environment Engincering, Hubei University of Technology, Wuhan 130068 2 State Key Labor
for Powder Metallurgy of Central South University, Changsha 410083; 3 College of Mechanism, Hubei Univer tor
of Technology, Wuhan 430068)
Abstract Adopting the same technical parameters, $] coating and BI coating were prepared by plasma spra
ring with two kinds of reconstituting and drying powders. Microhardness and resist crack spread force of as-spraying
coatings were studied contrastively, and results indicate that of SI coating and Bl coating go with Weibull, microhard
ness and resist crack spread force of Sl coating excel those of B] coating. Cross-section microhardnesses of two coa
tings excel their surface microhardnesses
ds nanostructured zirconia coating, plasma spraying, microhardnesses
0引言
1实验
热喷凃凃层在工程领域的应用,往往会涉及到应力作用1.1喷涂
下的弹塑性变形、裂纹扩展和剥落等?,由于在热喷凃凃层
采用 Suler Metco公司生产的 Metco9MB型高能等离
中,涂层的其它力学性能较难测量,而简单易行的显微硬度子喷涂系统。喷涂前,用丙酮对基体进行常规超声清洗、除
法常常被用来表征涂层的质量,且作为优化涂层工艺参数的油和喷砂处理,此外,为了改善基体材料与陶瓷材料因直接
主要指标。但是由于热喷涂涂层成份和显微结构上的不喷涂所形成的热膨胀性能差异,在二者间加喷了金属粘结底
均匀性,加上样品抛光和测试误差等影响,显微硬度的测定层,其金属粘结粉末为 Amdry865-2粉末,粒度为38~75gm
结果会出现较大的分散性阿。单一的测定值或多个数据的成分(质量分数)为10%AI、22%Cr、1.0%Y、余量Ni。另外,
平均值,均不能凊楚地说明显微硬度测量结果的可靠性。正在粘结层上喷涂纳米Zr(O2陶瓷面层,两种喷雾干燥纳米氧
态分布、对数正态分布和 Weibul分布是描述材料力学性能化错粉末的粒径分布如图1所示。在喷涂过程中,基体背面
时常用的理论分布。
直用压缩空气冷却,使基体温度不高于200℃,其粘结层和
为了客观真实地反映涂层的微观组织结构与力学性能陶瓷层的主要喷涂工艺参数如表1所示。陶瓷涂层厚度为
的关系,本实验在成功制备SlL涂层(采用较小颗粒的喷雾造380m左右,两种涂层试样分别编号为S1和B1
粒粉末所得)和B1涂层(采用较大颗粒的喷雾造粒粉末所1.2显微硬度和抗裂纹扩展力测试
得)的基础上,对两种涂层表面和截面的显微硬度分布特性
采用MHT-4型显微硬度计压痕法测试凃层显微硬度和
进行了较为详细的研究,以期对这种纳米涂层的后续研究提抗裂纹扩展力,,载荷为0.98N,加载时间为15。为了避
供理论和实验依据。
免应力场效应的影响,各测量点之间的间距保持在压痕对角
米国家自然科学基金(5057506
常鹰:男,副教授,博士,从事无机非金属材料的研究 E-mail:cy025@126,com