超音速火焰噴涂制備耐磨耐溫的非晶涂層

鐵基金屬玻璃具有超高的強度和硬度，優(yōu)異的耐腐蝕和耐磨性，優(yōu)異的軟磁性能以及較低的材料成本，是工程應用中的有前途的材料。但是，這些材料的有限的玻璃形成能力和固有的脆性極大地限制了它們作為結構材料的廣泛應用。幸運的是，通過熱噴涂技術制造非晶態(tài)涂層，包括等離子噴涂，電弧噴涂，爆轟噴涂，激光加工，高速氧氣燃料（HVOF），高速空氣燃料（HVAF）是克服上述問題并擴展表面保護應用的有效方法。基于HVOF技術，HVAF利用壓縮空氣代替純氧作為噴涂的助燃介質(zhì)，并允許更高的粉末進料速度，從而減少氧化，提高涂層密度和硬度，增強附著力并降低制備成本。

由于高硬度和降低的楊氏模量，鐵基非晶涂層表現(xiàn)出優(yōu)于常規(guī)結晶鋼（CS），硬Cr和Al2O3涂層的耐磨性。此外，鐵基非晶涂層的高硬度和非晶態(tài)微觀結構使其在含沙腐蝕液中具備優(yōu)異的耐腐蝕性能。用Al2O3顆粒增強的鐵基非晶態(tài)復合涂層在空氣和NaCl溶液中也顯示出硬度和耐磨性的良好組合。Dandan Liang使用活化燃燒HVAF（AC-HVAF）熱噴涂系統(tǒng)制備了標稱成分為Fe43Cr20Mo10W4C15B6Y2的鐵基非晶涂層。涂層的物相結構如圖1所示，粉末及涂層在HVAF系統(tǒng)中均能保持較高的非晶度，證明了HVAF系統(tǒng)對成分敏感及溫度敏感型粉末影響較小，可以拓展到金屬粉體制備中。粉末和涂層的DSC曲線基本相似。也說明了上述觀點，噴涂過程并未改變物相；制備好的涂層硬度區(qū)間為900-1200HV0.1,高溫下涂層硬度躍升至1200HV0.1；耐磨性能與316涂層對比如圖3，顯然非晶涂層的磨損率在多種工況下均明顯小于不銹鋼。新型Fe-Cr-Mo-W-C-B-Y AC具有相當優(yōu)異的高溫耐磨性，證明了其作為用于苛刻高溫應用的耐磨涂料的重要前景。

圖1 粉末及涂層的XRD圖譜 及DSC曲線

圖2 超音速火焰噴涂制備的非晶涂層硬度

圖3 超音速火焰噴涂制備的非晶涂層與不銹鋼涂層在不同溫度下的耐磨性對比