πι，所述應力過渡層為鎳鉻(NiCr)或鎳鋁(NiAl)合金，厚度為40?10ym0
[0014]較佳地，步驟(2)中所述氧化鋁粉體的質(zhì)量分數(shù)為復合粉體的20%?40%，粒徑大小15?45ym0
[00?5 ]較佳地，步驟(2)中所述氧化乾粉體粒徑大小為15?45μηι。
[0016]較佳地，步驟(3)中所述熱噴涂為等離子體噴涂，等離子體噴涂工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量40?50slpm，等尚子氣體氫氣流量6?lOslpm，電流630?690A，功率45?50kW，送粉載氣氬氣流量3?4slpm，送粉速率30?40g/min，噴涂距離100?120臟。其中81卩111為標準升/分鐘的縮寫。
[0017]較佳地，步驟(3)中所述應力過渡層的粉體粒度尺寸分布范圍為35?65μπι，所述噴涂應力過渡層為等離子體噴涂，等離子體噴涂工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量50?70slpm，等離子氣體氫氣流量8?12slpm，電流550?620Α，功率40?45kW，送粉載氣氬氣流量3?4slpm，送粉速率20?30g/min，噴涂距離110?130!111]1。其中8]^1]1為標準升/分鐘的縮與O
[0018]本發(fā)明采用熱噴涂工藝制備的氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層，涂層結(jié)構(gòu)致密，氣孔率較低。Al2O3和Y2O3之間不固溶，在噴涂過程中可以原位生成YxAlyOz化合物，起到彌散增韌和強化相界面的作用，涂層層間界面結(jié)合較好，強韌性和抗熱沖擊性能獲得改善。
[0019]在噴涂過程中，Y2O3的加入有利于涂層中Ct-Al2O3相的穩(wěn)定，因此，與單一氧化鋁涂層相比，氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層相組成中，Ct-Al2O3相與Y-Al2O3相的含量比明顯增加，而C1-Al2O3的熱導率和強度優(yōu)于Y-Al2O3，同時Y2O3自身的導熱性能也較好，這將提高復合陶瓷涂層的熱導率，減小陶瓷涂層與金屬基材之間由于熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的熱應力，從而緩解涂層內(nèi)部微裂紋的擴展，改善陶瓷涂層在苛刻磨損服役工況下的耐磨性能和有效壽命O
【附圖說明】
[0020]圖1是兩種粉體掃描電鏡形貌:(a)氧化鋁；(b)氧化釔；
圖2是氧化鋁-氧化釔復合粉料及涂層的X射線衍射圖譜；
圖3是不同氧化釔含量復合陶瓷涂層拋光橫截面的掃描電鏡形貌:(a)30% ; (b)20% ;(c)40%；
圖4是氧化釔含量為30%的復合陶瓷涂層截面成分分析；
圖5是氧化鋁涂層和氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層熱震前后對比照片(500°C保溫30分鐘后水淬冷共計40次):(a)氧化鋁涂層；(b)氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層(氧化釔質(zhì)量分數(shù)為 40%);
圖6是氧化鋁涂層、氧化釔涂層和氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層(氧化釔質(zhì)量分數(shù)為20% )的室溫熱導率和熱擴散系數(shù)；
圖7是氧化鋁涂層和氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層分別與石墨配對進行高承載磨損試驗所獲得隨時間變化的摩擦系數(shù)曲線(環(huán)-塊磨損方式，載荷1000N，摩擦速度0.84m/s，磨損時間60min)；
圖8是氧化鋁涂層和氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層(氧化釔質(zhì)量分數(shù)為20%)配對石墨磨損試驗中涂層與石墨各自的磨損率；
圖9是氧化鋁涂層和氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層(氧化釔質(zhì)量分數(shù)為30%)的磨損表面形貌:(a)Al203; (b)Al203-30wt%Y2O3;
圖10是氧化釔含量為60%的復合陶瓷涂層與石墨配對進行高承載磨損試驗所獲得隨時間變化的摩擦系數(shù)曲線(環(huán)-塊磨損方式，載荷1000N，摩擦速度0.84m/s，磨損時間60min)。
【具體實施方式】
[0021]以下實施方式進一步說明本發(fā)明，應理解，下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明以Al2O3和Y2O3為原料制備了一種氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層，以下示例說明該氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層的制備方法。
[0023]金屬基材的預處理，可包括對金屬基材預噴涂表面進行粗糙化和凈化處理。其中，金屬基材可為不銹鋼、合金或金屬基復合材料。對金屬基材表面進行粗糙化后，金屬基材粗糙化后的表面粗糙度Ra為5?ΙΟμπι，粗糙化有利于提高噴涂涂層與金屬基材之間的結(jié)合性能。然后對金屬基材表面進行凈化處理。作為一個示例，可選取2Crl3不銹鋼基材先經(jīng)20#白剛玉砂進行噴砂處理，工作壓力為0.4-0.5MPa，而后進行乙醇超聲清洗5分鐘，再用壓縮空氣將其吹干。
[0024]將氧化鋁粉體和氧化釔粉體經(jīng)機械混合均勻，可得到的用于后續(xù)噴涂的復合粉料。其中，氧化釔粉體的質(zhì)量分數(shù)可為復合粉體的20%?40%。￥203的加入有利于涂層中α-Al2O3相的穩(wěn)定，Ct-Al2O3的熱導率和強度優(yōu)于γ-Al2O3,同時Y2O3自身的導熱性能也較好，這將提高復合陶瓷涂層的熱導率，減小陶瓷涂層與金屬基材之間由于熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的熱應力，從而緩解涂層內(nèi)部微裂紋的擴展，改善陶瓷涂層在苛刻磨損服役工況下的耐磨性能和有效壽命。氧化釔含量小于20% (例如0%)時達不到上述涂層性能改善效果，氧化釔的含量超過40% (例如60%)時復合涂層的硬度下降較大，不利于高承載苛刻磨損條件下服役。氧化乾粒徑大小為15?45μηι，氧化鋁粉體粒徑大小為15?45μηι。合適的粒徑分布范圍有利于保證噴涂涂層的質(zhì)量。當粒徑小于15μπι時，粉體輸運流動性開始變差，一些細粉可能會堵住噴槍的噴嘴，并隨機飛射出大團聚顆粒殘留在涂層內(nèi)部誘發(fā)裂紋和孔洞，細粉可能出現(xiàn)過熔，在基材表面鋪展沉積時會出現(xiàn)濺射型鋪展形貌，結(jié)合強度不好；當粒徑大于45μπι時，粉體可能出現(xiàn)熔融不充分現(xiàn)象，這樣在噴涂中會留下大量的未熔顆粒，導致涂層片層內(nèi)部結(jié)合不好，進而涂層力學和耐磨性能下降。氧化鋁和氧化釔粉體的類型可以為但不僅限于熔融破碎型、團聚燒結(jié)型、球化致密型和噴霧干燥型中的一種。
[0025]采用熱噴涂將復合粉料沉積在預處理后的金屬基材的表面，得到所述氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層。其中熱噴涂可為但不僅限于等離子體噴涂，還可以采用爆炸噴涂或超音速火焰噴涂。作為一個示例，等離子體噴涂工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量40?50slpm，等離子氣體氫氣流量6?lOslpm，電流630?690Α，功率45?50kW，送粉載氣氬氣流量3?4slpm，送粉速率30?40g/min，噴涂距離100?120mm。獲得的涂層厚度可為250?500μm，涂層厚度的選擇有利于苛刻磨損工況下服役，涂層厚度過大噴涂過程中應力積累較大，噴涂時間較長涂層可能出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，其力學和耐磨性能下降；涂層厚度過小在磨損過程中服役壽命降低，此外，厚度過小對后期的磨拋加工均勻性帶來困難。
[0026]或者也可以在沉積復合粉料之前，先在預處理后金屬基材的表面噴涂應力過渡層，再將所得復合粉體沉積在應力過渡層上，得到所述氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層。所述應力過渡層中鎳鉻(NiCr)或鎳鋁(NiAl)合金的粉體粒度尺寸分布范圍為35?65μπι。其中噴涂應力過渡層可為但不僅限于等離子體噴涂、真空等離子體噴涂、超音速火焰噴涂等。作為一個示例，等離子體噴涂的工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量50?70slpm，等離子氣體氫氣流量8?12slpm，電流550?620A，功率40?45kW，送粉載氣氬氣流量3?4slpm，送粉速率20?3(^/1]1丨11，噴涂距離110?130臟。
[0027]應力過渡層可為鎳鉻(NiCr)或鎳鋁(NiAl)合金，研究表明高承載(即高PV值)復合苛刻磨損服役條件下(常伴隨高溫、強氧化、大熱沖擊)，摩擦產(chǎn)生的熱量驟增，涂層熱導率越高，也就越容易將這些熱量傳遞給金屬基材，并向周邊環(huán)境散熱。應力過渡層的加入從而可以進一步有效控制摩擦表面與金屬基材之間的溫度梯度，從而涂層與基材之間由于熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的熱應力就較小，所以涂層不容易開裂或剝落;反之，如果沒有應力過渡層，那么熱應力集中易造成涂層內(nèi)部的微裂紋迅速擴展，在疲勞磨損過程中，涂層容易發(fā)生開裂或剝落，導致其耐磨性能急劇降低。所述應力過渡層厚度為40?ΙΟΟμπι，厚度過大應力積累較大，不利于陶瓷層的磨損服役;厚度不足會造成噴涂不均勻，應力過渡層性能下降，不能充分展示出應力調(diào)節(jié)效果。
[0028]本發(fā)明制得的氧化鋁-氧化釔復合陶瓷涂層經(jīng)X衍射分析，包括C1-Al2O3相、γ-Al2O3相、C-Y2O3相和H1-Y2O3相，除此之外還包括由相互不固溶的氧化