超音速等离子喷涂Cu-14Al-X合金粉末涂层组织性能研究

作     者：丁明辉 dingminghui

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：路阳

授予年度：2011年

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）] 

主      题：铝青铜合金粉末 水雾化 超音速等离子喷涂 微观组织 

摘      要：本试验采用水雾化法制备新型多元铝青铜（Cu-14Al-X）合金粉末材料,材料的主要元素成分为Cu75～85%,Al12～16%,Fe2.0～4.0%,其它的微量合金元素为Mn,Ni,Co等。对制备的粉体材料的形貌、松装密度、流动性等性能进行了测试。并采用超音速等离子喷涂的工艺方法将制备的粉体材料喷涂到45#钢基体上。 采用扫描电镜（SEM）对涂层进行微观组织形貌分析。分析表明:涂层组织为典型的热喷涂涂层组织,由铺展延伸的形变粒子呈层状堆积而成,涂层形变粒子之间存在有缝隙和孔洞,形变粒子内存在微裂纹。经过X射线衍射仪（XRD）进行物相分析后发现,涂层组织物相与粉末物相基本相同,都为Cu9Al4,Cu3Al,AlFe等。经能谱成分分析后发现:涂层组织成分与粉末粒子基本相同,没有明显变化。但经过元素线扫描后发现形变粒子焊合面及涂层与基体接合面存在氧元素升高现象,说明这些区域存在氧化现象。经过电子探针（EPMA）元素面分析后同样发现在形变粒子焊合面处氧元素含量要高于形变粒子处,这也证明形变粒子焊合面存在氧化现象。经过微观硬度测试后发现涂层的硬度从底部到顶部分布相对均匀,呈下降趋势,但没有明显的剧烈变化。通过划痕实验测量涂层结合力,测得结合力大小为59.3Mpa。 对超音速等离子喷涂涂层和等离子喷焊层进行比较分析。结果表明:两种涂层组织明显不同,超音速等离子喷涂层主要由白色基体组成,少量缝隙和孔洞分布其中;而等离子喷焊层主要由白色基体和大块的黑色相组成。由于涂层与基体之间以及涂层形变粒子之间没有充分的元素扩散发生,超音速等离子喷涂层的元素分布较等离子喷焊层的均匀,且基本没有元素偏聚现象。经XRD分析可知超音速等离子喷涂层和等离子喷焊层基本物相相同,都为CuAl,CuAl,但由于等离子喷焊层发生了“泛铁现象,所以他们的硬质K相不同,等离子喷焊层出现含有大量Fe的AlFe相。经硬度比较可知超音速等离子喷涂层硬度较等离子喷焊层高,且硬度分布较为均匀。