金属陶瓷涂层进展：增强热喷涂涂层，提高航空航天应用的性能

摘要：印度拉夫里科技大学的科研人员报道了金属陶瓷涂层进展：利用表面处理技术增强热喷涂涂层，提高航空航天应用的性能研究。相关论文以“Advancements in Ceramic-Coated Metals: Enhancing Thermal Spray Coati

长三角G60激光联盟导读

印度拉夫里科技大学的科研人员报道了金属陶瓷涂层进展：利用表面处理技术增强热喷涂涂层，提高航空航天应用的性能研究。相关论文以“Advancements in Ceramic-Coated Metals: Enhancing Thermal Spray Coatings for Improved Performance in Aerospace Applications using surface treatments”为题发表在《Results in Surfaces and Interfaces》上。

金属陶瓷涂层具有优越的物理和机械性能，尤其是耐化学和环境劣化性能以及高热稳定性，曾在许多商业应用中使用。热喷涂涂层在航空航天领域发挥着重要作用，尤其是因为在发动机部件的磨损和热障方面，热喷涂涂层提高了部件的性能和耐用性。这项工作的目的是提高对基材涂层喷砂的一些调节参数的认识。从上述结果可以得出结论，对于CoNiCrAlY涂层的叠层沉积，CFS似乎是一种经济的解决方案，同时还能最大限度地减少硬件成本。飞行中使用的粉末颗粒氧化会导致抗拉强度和高温应力性能降低。它具有良好的附着力，所制成涂层的耐磨性、耐腐蚀性和高温应力都得到了改善。利用扫描电镜成像技术对上述涂层的微观结构进行了研究，并绘制了涂层成分的元素图谱，从而增强了粘合强度测试和维氏硬度测试的结果，对涂层的物理机械性能进行了定性评估。因此，从这些显微照片中得到的结果可用于优化热喷涂工艺，提高涂层的性能和使用寿命。从上述后处理方法来看，这些处理方法的应用提高了溅镀层和基体表面的使用能力；而且后处理方法对溅镀层和基体表面的附着力也得到了提高。因此，该研究通过确定可开展更多研究的领域，为改进这些工艺及其用途的持续进程添砖加瓦。

关键词：TiC；热喷涂；CFS；聚合物；技术；预处理；元素；孔隙率

图1.航空航天发动机中的热喷涂涂层。

图2.喷砂在涂层中的意义。

图3.喷砂基材的三维表面形貌。

图4.常用热喷涂工艺的分类。

图5.CFS CoNiCrAlY涂层的沉积表面形貌(a-c)三种涂层未熔融、熔融和部分熔融区域的SEM图(d-f)OM显微图显示的三种涂层的孔隙率水平。

图6.SEM显微图显示在铝基材上喷涂中出现的不同形式的飞溅(a)不规则飞溅(b)薄碎片状飞溅，(c)非常碎片状的飞溅。

图7.等离子喷涂前用于粘结涂层的粉末材料（a）铝-镍、（b）MCrAlY、（c）镍-铝的照片；（d-f）等离子喷涂后相应粘结涂层材料的扫描电子显微镜图；(g-i）喷涂粘结涂层的材料截面图。

图8.SEM显微图：(a)YSZ涂层在喷涂纳米结构状态下的横截面形貌；(b)等温氧化后纳米结构隔热涂层的横截面。

图9.(a)NiCrAlY的截面扫描电镜显微照片(b)NiCrAlY的元素图(c)等离子喷涂涂层的结合强度(d)未涂层、NiCrAlY涂层和NiCrAlY/纳米YSZ涂层的硬度。

图10.ZrB2-SiC-TaSi2颗粒表面的形貌(a)IPS处理前的表面图像(b)IPS处理后的表面图像(c)低倍表面图像(d)高倍表面图像。

图11.悬浮粉末等离子喷涂(a, b)T400-TiC涂层的背散射SEM图，代表涂层的高倍率图像 (c, d)扫描二次电子显微照片，EDAX 图中的元素分布情况。

图12.熔融硫酸盐热腐蚀机理概述。硫酸盐转化的机理包括：(a)碱硫酸盐颗粒的附着；(b) 第二阶段--形成覆盖氧化层的熔融硫酸盐膜；(c)第三阶段--氧化层中形成微裂纹的微缺陷；以及(d)金属基体氧化产生的点蚀。

图13.对未来研究的建议。

图14.不断演变的后处理表面处理示意图。

在航空航天、汽车、医疗保健和制造等许多行业中，热喷涂是提高性能和耐用性的基础。为了提高喷砂对基材涂层的调节参数，目前正在对CoNiCrAlY涂层进行研究。这种利用高温等离子喷射在各种基材上生产涂层的技术被视为大气等离子喷射；这是一种热喷涂涂层技术。这些涂层还具有耐磨性、耐腐蚀性、耐高温应力能力、良好的附着力和精细的微观结构特征。悬浮等离子喷涂是一种新型热喷涂涂层技术，它使用亚微米级或纳米级颗粒，分散在液体介质中。在涂层领域的所有后处理技术中，表面活化和多重涂层程序是最基本的。激光处理和等离子处理可增强涂层与基体之间的结合力，从而提高热喷涂涂层的使用寿命。

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