等离子喷涂涂层与时效类铝合金结合性能的研究

作     者：项大林 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张建新

授予年度：2018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：时效铝合金 等离子喷涂 结合强度 NiCrAlY涂层 Ni60A涂层 

摘      要：采用等离子喷涂技术在铝合金表面制备耐磨涂层可以有效提高其耐磨性能和服役寿命,但是涂层与铝合金基体结合强度低是影响等离子喷涂应用的核心问题。为提高涂层与铝合金基体的结合强度,本文采用大气等离子喷涂分别将NiCrAlY和Ni/Al两种粘结涂层及Ni60A工作层制备在可时效的6061铝合金基体上,比较了不同粘结涂层与基体的结合性能,优化了NiCrAlY粘结涂层和Ni60A工作层的喷涂参数,研究了涂层厚度对结合性能的影响;研究了喷涂前基体固溶时效处理和喷涂后固溶时效处理对涂层结合性能及基体性能的影响;在固溶时效的基体上制备NiCrAlY粘结涂层和Ni60A工作层,考察了不同温度加热处理对涂层结合性能的影响。利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等检测方法对粒子沉积形貌、涂层组织结构和涂层与基体界面进行了微观分析。研究结果表明:***粘结层与铝合金基体的结合强度为32.5 MPa,附着力为106.8 N。而Ni/Al粘结涂层与基体的结合强度仅为17.5 MPa,附着力只有23.4 N,所以NiCrAlY更适合用作铝合金基体等离子喷涂的粘结涂层材料。2.等离子喷涂功率30 kW时,NiCrAlY粘结涂层与基体结合性能最好,涂层结合强度为34.8 MPa,附着力为108.2 N;喷涂功率35 kW时,Ni60A工作层最为致密,与基体结合性能最好。测得Ni60A涂层孔隙率为3.2%,结合强度为30.4 MPa。随着涂层厚度增加,涂层孔隙率增加,涂层显微硬度和结合强度减小。3.先喷涂涂层而后对铝合金基体进行固溶时效处理,显著降低了涂层与基体的结合性能;反之,先对铝合金基体进行固溶时效处理,然后喷涂制备涂层,则等离子喷涂对固溶时效后的基体性能和涂层与基体的结合性能无明显影响。***60A涂层经200℃6 h加热处理后,涂层的孔隙率下降,结合强度大幅提升。与未加热处理的涂层相比,加热处理后涂层显微硬度增加了16.12%,结合强度提高了14.5%。但加热温度过高,涂层-基体界面氧化加重,会严重降低了涂层-基体界面结合强度。