鋁和氧化釔在熱噴涂過(guò)程中原位生成的YxAlyOz相，例如Y3Al5O12(YAG)、Υ4Α1209(ΥΑΜ)或YAlO3(YAP)相等。Ct-Al2O3相的含量相較單一的氧化鋁涂層有明顯的增高，這是因?yàn)閲娡窟^(guò)程中，Y2O3的加入有利于涂層中Ct-Al2O3相的穩(wěn)定。C-Y2O3相和H1-Y2O3相的總含量可根據(jù)加入的Y2O3原料粉體的量來(lái)確定。原位生成的YxAlyOz化合物可起到彌散增韌和強(qiáng)化相界面的作用，涂層層間界面結(jié)合較好，強(qiáng)韌性和抗熱沖擊性能獲得改善?？杀苊饧{米涂層結(jié)構(gòu)、金屬第二相添加、固溶效應(yīng)在高承載、高溫、富氧、強(qiáng)熱沖擊等苛刻磨損工況下對(duì)陶瓷涂層力學(xué)性能、微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和服役壽命所可能帶來(lái)的不利影響。
[0029]下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)本文的說(shuō)明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0030]實(shí)施例1
熱噴涂氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層及其制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)對(duì)金屬基材進(jìn)行預(yù)處理，包括:對(duì)金屬基材預(yù)噴涂表面進(jìn)行粗糙化和凈化處理。兩種2Crl3不鎊鋼基材:①方片(30mmX 15mm X 1.25mm);②圓環(huán)(Φ外徑40mmX Φ內(nèi)徑16mmX10mm)先經(jīng)20#白剛玉砂進(jìn)行噴砂處理，工作壓力為0.4?0.5MPa，而后進(jìn)行乙醇超聲清洗5分鐘，再用壓縮空氣將其吹干。預(yù)處理之后不銹鋼基材表面粗糙度Ra平均值為7.32μπι;
(2)采用熱噴涂工藝在已處理的金屬基材表面沉積氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層。首先將粒徑為15?45μηι的氧化鋁粉體和粒徑為15?45μηι的氧化乾粉體經(jīng)滾筒式機(jī)械混合48h后得到分散均勻復(fù)合粉料，其中所述氧化釔粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。氧化鋁粉體為熔融破碎型，氧化釔粉體為團(tuán)聚燒結(jié)型(見(jiàn)圖1)。上述兩種粉體的物相分別是α-Α1203和c-Y203(見(jiàn)圖2)。在已處理的2Crl3不銹鋼基材表面先噴涂鎳鉻合金應(yīng)力過(guò)渡層，合金粉體粒度尺寸分布范圍為35?65μπι，采用等離子體噴涂工藝，具體參數(shù)如下:等離子氣體氬氣流量60slpm，等離子氣體氫氣流量8slpm，電流580A，功率42kW，送粉載氣氬氣流量3slpm，送粉速率20g/min，噴涂距離120mm。除以上大氣等離子體噴涂外，還可以采用真空等離子體噴涂、超音速火焰噴涂等。鎳鉻合金層厚度為60?80μπι。接著在鎳鉻合金粘結(jié)層表面等離子體噴涂氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層，噴涂工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量45slpm，等離子氣體氫氣流量9slpm，電流650A，功率46kW，送粉載氣氬氣流量4slpm，送粉速率35g/min，噴涂距離110mm。除以上大氣等離子體噴涂外，還可以采用爆炸噴涂或超音速火焰噴涂。復(fù)合陶瓷涂層厚度為440?460μπι。所獲得復(fù)合陶瓷涂層中含有α-Α1203、γ-A1203、c-Y203和m-Y203相(見(jiàn)圖2)。其中α-Α1203與γ -Α1203的質(zhì)量比為1: 2，而在單一氧化鋁涂層中α-Α1203與γ -Α1203的質(zhì)量比為1:9。由此說(shuō)明，噴涂制備氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層中€141203的相穩(wěn)定性更好，這將有利于改善涂層力學(xué)和導(dǎo)熱性能。
[0031]將所制備氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層拋光截面形貌顯示:涂層氣孔率低，致密度高，且陶瓷涂層、鎳鉻合金層、不銹鋼基材之間的界面結(jié)合完好(見(jiàn)圖3)。成分分析表明Al2O3與Y2O3在噴涂過(guò)程中原位形成了Y3Al5O12和Y4Al2O9化合物(見(jiàn)圖4)。其中，Ct-Al2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%，γ -Al2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，c-Y203相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，m-Y203相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，Y3Al5Oi2相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% J4AI2O9相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。結(jié)合涂層截面形貌和能譜分析結(jié)果證明:Al2O3和Y2O3之間不固溶，在噴涂過(guò)程中可以原位生成化合物，這將起到彌散增韌和強(qiáng)化相界面的作用，涂層層間界面結(jié)合較好，有利于其強(qiáng)韌性和抗熱沖擊性能獲得提高。
[0032]進(jìn)一步，考察氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層在高承載條件下的耐磨性能。采用環(huán)-塊磨損方式(涂層沉積于環(huán)圓周外緣表面)，干摩擦條件，載荷1000N，摩擦速度0.84m/s(轉(zhuǎn)速為400rpm)，磨損時(shí)間60min，對(duì)磨材料為石墨塊(30mm X 7mm X 6mm)，并與單一氧化招涂層進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明:氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層/石墨摩擦副的摩擦系數(shù)很低，數(shù)值穩(wěn)定性好，平均值為μ = 0.045，明顯優(yōu)于單一氧化鋁涂層(見(jiàn)圖7)。磨損表面形貌顯示:經(jīng)磨損后，氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層表面除有石墨相殘留外，幾乎看不出有磨痕。然而，單一氧化鋁涂層磨損表面出現(xiàn)明顯白色條狀磨痕(見(jiàn)圖9)。綜上所述，氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層具有更好的耐磨性能。
[0033]實(shí)施例2
熱噴涂氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層及其制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)對(duì)金屬基材進(jìn)行預(yù)處理，包括:對(duì)金屬基材預(yù)噴涂表面進(jìn)行粗糙化和凈化處理金屬基材選擇及預(yù)處理方法與實(shí)施例1相同。預(yù)處理之后不銹鋼基材表面粗糙度Ra平均值為6.56μπι。方片試樣用于截面形貌觀察和熱震試驗(yàn)，圓環(huán)試樣用于進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)；
(2)采用熱噴涂工藝在已處理的金屬基材表面沉積氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層選用復(fù)合粉料的制備方法與實(shí)施例1相同，其中不同之處在于:氧化釔粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。在已處理的2Crl3不銹鋼基材表面先噴涂鎳鉻合金應(yīng)力過(guò)渡層，合金粉體粒度尺寸分布范圍為35?65μπι，采用等離子體噴涂工藝，具體參數(shù)如下:等離子氣體氬氣流量55slpm，等離子氣體氫氣流量9slpm，電流600Α，功率43kW，送粉載氣氬氣流量3.5slpm，送粉速率22g/min，噴涂距離120mm。除以上大氣等離子體噴涂外，還可以采用真空等離子體噴涂、超音速火焰噴涂等。鎳鉻合金層厚度為60?80μπι。接著在鎳鉻合金粘結(jié)層表面等離子體噴涂氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層，噴涂工藝參數(shù)為:等離子氣體氬氣流量47slpm，等離子氣體氫氣流量8slpm，電流670A，功率47kW，送粉載氣氬氣流量4slpm，送粉速率40g/min，噴涂距離115mm。除以上大氣等離子體噴涂外，還可以采用爆炸噴涂或超音速火焰噴涂。復(fù)合陶瓷涂層厚度為420?440μπι。相應(yīng)涂層拋光截面形貌顯示:涂層氣孔率低，致密度高，且陶瓷涂層、鎳鉻合金層、不銹鋼基材之間的界面結(jié)合完好(見(jiàn)圖3)。
[0034]將所制備氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層進(jìn)行成分分析，分析表明C1-Al2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，γ -Al2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%，C-Y2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29%，m-Y2O3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，Y3Al5O12相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% ,Y4Al2O9相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% ,YAlO3相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。將氧化鋁涂層和氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層方片試樣進(jìn)行熱震試驗(yàn)，具體條件為:50(TC保溫30分鐘后水淬冷共計(jì)40次。經(jīng)反復(fù)熱震40次后，氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層無(wú)任何開(kāi)裂或剝落。然而，單一氧化鋁涂層僅熱震6次就出現(xiàn)了剝落，熱震40次后剝落面積明顯增大(見(jiàn)圖5)。因此，氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層具有較好的抗熱沖擊性能，這表明其具有較高的斷裂韌性和結(jié)合強(qiáng)度。
[0035]進(jìn)一步，考察氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層在高承載條件下的耐磨性能。摩擦磨損試驗(yàn)條件與實(shí)施例1相同。試驗(yàn)結(jié)果表明:氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層/石墨摩擦副的摩擦系數(shù)較低，數(shù)值穩(wěn)定性好，平均值為μ = 0.066，明顯優(yōu)于單一氧化鋁涂層(見(jiàn)圖7)。
[0036]實(shí)施例3
熱噴涂氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層及其制備方法，該方法包括以下步驟:
(I)對(duì)金屬基材進(jìn)行預(yù)處理，包括:對(duì)金屬基材預(yù)噴涂表面進(jìn)行粗糙化和凈化處理。金屬基材選擇及預(yù)處理方法與實(shí)施例1相同。預(yù)處理之后不銹鋼基材表面粗糙度Ra平均值為8.19μπι；
(2)采用熱噴涂工藝在已處理的金屬基材表面沉積氧化鋁-氧化釔復(fù)合陶瓷涂層選用復(fù)合粉料的制備方法與實(shí)施例1相同，其中不同之處在于:氧化釔粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。在已處理的2Crl3不銹鋼基材表面先噴涂鎳鋁合金應(yīng)力過(guò)渡層，合金粉體粒度尺寸分布范圍為35?55μπι，采用等離