大气等离子喷涂AlO-石墨涂层及其摩擦学性能研究

作     者：魏逸阳 薛芸 赵晓琴 云海涛 竺子康 张纪伟 张经纬 安宇龙 

作者机构：中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 中国科学院大学材料与光电研究中心 中国航发南方工业有限公司 河南大学纳米杂化材料应用技术国家地方联合工程研究中心 

出 版 物：《摩擦学学报》 (Tribology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：内蒙古自治区科技创新引导项目(CXYD2022BT14) 甘肃省科技重大专项项目(22ZD6GA002) 中国科学院青年创新促进会项目(Y2014378)资助 

主　　题：大气等离子喷涂 水铝石 氧化铝涂层 氧化铝/石墨复合涂层 摩擦磨损 

摘      要：使用水铝石[AlO（OH）]和石墨经过羟基化处理、物理搅拌和喷雾造粒制得团聚状态良好的粉末，利用大气等离子喷涂技术分别制备了Al2O3/C复合涂层和Al2O3涂层，分析了涂层的微观结构和物相组成。采用UMT-3摩擦磨损试验机分别考察了Al2O3/C复合涂层和Al2O3涂层在不同载荷下与不锈钢球的滑动摩擦行为。结果表明：制备的Al2O3/C复合涂层成分分布均匀、缺陷较少且熔融状态良好；由于喷涂过程中AlO（OH）脱水且部分石墨氧化，Al2O3/C涂层孔隙率较Al2O3涂层的孔隙率增大；在摩擦载荷较小时（3和5 N），Al2O3/C涂层的摩擦系数略低于氧化铝涂层，但当载荷增大后（10和20 N）摩擦系数区别明显，复合涂层摩擦系数与氧化铝涂层相比最大降低32%；Al2O3/C涂层和不锈钢球的摩擦表面都发现了碳转移膜，并且涂层摩擦表面无裂纹产生；由于Al2O3/C复合涂层较大的孔隙率和较低的硬度，Al2O3涂层在不同载荷下的磨损率都略低于Al2O3/C复合涂层；316L不锈钢球的磨损率随载荷增大逐渐减小；在磨损机制上，Al2O3涂层以黏着磨损为主，并伴有磨粒磨损，Al2O3/C复合涂层由于摩擦表面大量的氧化铝硬质颗粒存在，使得其以磨粒磨损为主。