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梯度涂层的微观结构沿特定方向呈连续变化,从而其力学性能和组织沿厚度方向逐步变化,消除了金属基体和陶瓷层由于物性参数巨大差异而在涂层内部产生的热应力界面,达到了缓和热应力的目的,提高了涂层的耐热性能。 实验中选择Al2O3粉末形成表面陶瓷层,粘接底层为Ni/Al+Al,采用后氧化的方法,制备梯度涂层,即在喷涂完毕后进行氧化处理,以改变涂层结构,获得从底层到陶瓷层的Al2O3梯度涂层。 由氧化机制知道,在氧化试样的粘接底层中,氧化物在合金元素晶界处生成,包围晶粒,可以起到阻止腐蚀液侵蚀底层合金及基体的作用。 论文涉及两方面的内容:涂层的耐热和耐蚀性能。采用热震实验测试耐热性能:通过腐蚀失重法测定耐蚀性能。总结结论如下: 1.制备(Ni/Al+Al)+Al2O3梯度的耐热涂层最优化工艺是:以95%Ni/Al+5%Al或85%Ni/Al+15%Al为粘接底层,厚度为0.25mm,工作层厚度为0.15mm,喷涂后在900℃保温5小时氧化处理。耐蚀涂层最优化工艺是:粘结底层成分为95%Ni/Al+5%Al,底层厚度为0.35mm,工作层厚度为0.35mm,氧化温度为700℃,保温时间为3小时。 2.后氧化温度是影响涂层热震性能的最重要因素。 3.热震断层发生在涂层结合最薄弱处。未氧化涂层的热震断层位于粘结底层与陶瓷层的界面处。700℃和800℃氧化处理的试样,热震断层发生在Al2O3陶瓷层内部;1000℃氧化处理的试样,热震断层发生在粘结底层与基体的界面;900℃热震断层有两种类型:粘结底层和粘结底层与陶瓷层的界面。 4.后氧化处理,使涂层气孔率高于未氧化涂层,涂层内部的应力得到疏松,热震性能得到改善。后氧化涂层的耐蚀性能大致与通孔率的变化相反,通孔率越大,涂层腐蚀失效的时间越短。 5.氧化试样在沸腾的5%HCl溶液中的腐蚀类型是以气孔腐蚀为主。 6.氧在粘结底层和基体中的扩散是以晶界扩散为主,晶界扩散系数远远大于晶内的扩散系数。