金屬陶瓷涂層的研究現(xiàn)狀
2013-8-19 13:55:30點(diǎn)擊：
金屬陶瓷涂層的研究現(xiàn)狀
金屬與陶瓷材料各有其獨(dú)特的優(yōu)異性能和明顯的性能弱點(diǎn)，如何把金屬與陶瓷材料各自的優(yōu)勢(shì)性能結(jié)合起來，一直是材料科學(xué)與工程界研究的方向。金屬陶瓷復(fù)合涂層技術(shù)，即在塑性的基體上均勻地分布著顆粒形狀、尺寸大小適當(dāng)?shù)奶沾上啵晒Φ貙?shí)現(xiàn)金屬和陶瓷的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，制備既有金屬?gòu)?qiáng)度和韌性，又有陶瓷耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料，大大拓寬了金屬材料和陶瓷材料各自的應(yīng)用范圍，在航空、航天、化工、機(jī)械、電力等工業(yè)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。在工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬陶瓷涂層主要有：Cr3C2-NiCr、WC-Co。大多采用HVOF、等離子及爆炸噴涂工藝。
Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層由難熔碳化鉻硬質(zhì)相與韌性良好的鎳鉻合金相組成，具有較高的高溫硬度、優(yōu)異的高溫耐磨性、耐蝕性、抗氧化性及較高的結(jié)合強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于高溫(530～9000℃)磨粒磨損、腐蝕磨損和沖蝕磨損工況下工作的零件，如連續(xù)退火線的爐輥、軋鋼廠連續(xù)研制線上的芯輥、氣缸活塞環(huán)、缸襯等。TiB2基金屬陶瓷涂層具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的電和磁性能以及高抗腐蝕性，是一種潛在的替代Cr3C2用于高溫、耐磨的金屬陶瓷。比A12O3、Cr3C2-NiCr、WC-Co具有更高的耐磨性能。
WC基金屬陶瓷涂層常用于450℃以下的磨粒磨損和沖蝕磨損工況。徐向陽等研究了等離子噴涂WC/18Co涂層的微動(dòng)磨損機(jī)理。結(jié)果表明，涂層的微動(dòng)磨損開始階段以粘著磨損為主，涂層硬度高，抗粘著能力強(qiáng)，磨損輕微；穩(wěn)定階段以疲勞脫層和脆性開裂剝落為主，涂層脆性大，噴涂粒子間結(jié)合強(qiáng)度低，容易磨損。噴涂層內(nèi)部的氧化物夾雜是造成涂層抗微動(dòng)磨損能力不足的主要原因。
金屬與陶瓷材料各有其獨(dú)特的優(yōu)異性能和明顯的性能弱點(diǎn)，如何把金屬與陶瓷材料各自的優(yōu)勢(shì)性能結(jié)合起來，一直是材料科學(xué)與工程界研究的方向。金屬陶瓷復(fù)合涂層技術(shù)，即在塑性的基體上均勻地分布著顆粒形狀、尺寸大小適當(dāng)?shù)奶沾上啵晒Φ貙?shí)現(xiàn)金屬和陶瓷的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，制備既有金屬?gòu)?qiáng)度和韌性，又有陶瓷耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料，大大拓寬了金屬材料和陶瓷材料各自的應(yīng)用范圍，在航空、航天、化工、機(jī)械、電力等工業(yè)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。在工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬陶瓷涂層主要有：Cr3C2-NiCr、WC-Co。大多采用HVOF、等離子及爆炸噴涂工藝。
Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層由難熔碳化鉻硬質(zhì)相與韌性良好的鎳鉻合金相組成，具有較高的高溫硬度、優(yōu)異的高溫耐磨性、耐蝕性、抗氧化性及較高的結(jié)合強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于高溫(530～9000℃)磨粒磨損、腐蝕磨損和沖蝕磨損工況下工作的零件，如連續(xù)退火線的爐輥、軋鋼廠連續(xù)研制線上的芯輥、氣缸活塞環(huán)、缸襯等。TiB2基金屬陶瓷涂層具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的電和磁性能以及高抗腐蝕性，是一種潛在的替代Cr3C2用于高溫、耐磨的金屬陶瓷。比A12O3、Cr3C2-NiCr、WC-Co具有更高的耐磨性能。
WC基金屬陶瓷涂層常用于450℃以下的磨粒磨損和沖蝕磨損工況。徐向陽等研究了等離子噴涂WC/18Co涂層的微動(dòng)磨損機(jī)理。結(jié)果表明，涂層的微動(dòng)磨損開始階段以粘著磨損為主，涂層硬度高，抗粘著能力強(qiáng)，磨損輕微；穩(wěn)定階段以疲勞脫層和脆性開裂剝落為主，涂層脆性大，噴涂粒子間結(jié)合強(qiáng)度低，容易磨損。噴涂層內(nèi)部的氧化物夾雜是造成涂層抗微動(dòng)磨損能力不足的主要原因。
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