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Cr_2O_3纳米结构热喷涂粉末及耐磨涂层的制备研究

徐炫  
【摘要】:纳米材料与常规材料相比在硬度、强度、韧性等方面具有独特的性能。纳米结构陶瓷材料脆性降低,韧性改善。常规的纳米晶粉末由于密度低,流动性差,单个颗粒质量小,不能直接用来进行等离子喷涂,必须进行再处理。本文采用球磨、制浆、喷雾干燥和热处理方法将Cr_2O_3原始纳米粉末团聚成适用于热喷涂用的大颗粒球形粉末,研究了不同的粘结剂浓度、粉末固含量、喷雾干燥条件和热处理温度对团聚体粉末物理性能的影响,测量了团聚体粉末的松装密度,振实密度及流动性,建立了在不同干燥空气加热条件下团聚体粉末颗粒形貌的几何模型,探讨了在高温热处理时颗粒形貌的变化过程,并采用直流等离子体喷涂办法将团聚体陶瓷粉末喷涂到不锈钢基体上制备成Cr_2O_3耐磨涂层,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射对粉末和涂层进行了检测分析。结果表明:喷雾干燥后团聚体粉末颗粒尺寸在10~100μm范围内,基本上为球形。经1000℃以上高温热处理后,粉末中的有机粘结剂被去除,团聚体大颗粒内部纳米小颗粒有微弱连接,但仍为纳米结构,而大颗粒之间没有连接,粉末流动性和振实密度良好,适合于等离子喷涂制备涂层。在等离子体喷涂制备的Cr_2O_3涂层的表面和截面上,发现一部分是颗粒熔化后形成的块状组织结构,另一部分是未熔化颗粒转变形成的纳米结构,涂层中的层状组织不明显。纳米颗粒团聚体粉末经等离子体喷涂后,涂层中的相结构没有改变。这种纳米结构陶瓷涂层的硬度较低,韧性有所改善。


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