张黎, 陈睿, 廖先金, 雒晓涛, 李长久. 粉末金刚石含量对等离子喷涂Ni3Al涂层成分、结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, DOI: 10.11900/0412.1961.2025.00174.

摘要 相关文章 Metrics 全文: PDF(3374 KB)   摘要: 大气等离子喷涂时金属粒子飞行中的元素氧化在涂层粒子间引入氧化物夹杂，将弱化粒子界面结合，成为制约涂层服役效能的关键因素。本文通过在Ni/Al粉末中引入金刚石作为碳源，研究了利用高温熔滴中碳的优先氧化抑制飞行Ni-Al熔滴中Ni、Al元素氧化的规律，为制备氧化物含量低、组织致密且粒子层间结合良好的Ni3Al金属间化合物涂层提供新方法。采用金刚石含量为2 wt.%与4 wt.%的Ni/Al/金刚石复合粉末，通过大气等离子喷涂制备Ni3Al金属间化合物涂层，研究了粉末中碳含量和喷涂距离对熔滴飞行中碳的脱氧效果、涂层显微组织结构与力学性能的影响规律。结果表明，碳的添加能够有效抑制大气等离子喷涂过程中飞行Ni-Al熔滴内Ni、Al元素的氧化。当粉末中添加2 wt.%金刚石时，沉积的Ni3Al金属间化合物涂层氧含量仅为0.91wt.%，显著低于不含金刚石粉末制备的Ni3Al涂层氧含量（2.79wt.%）。随着喷涂距离的增加，熔滴中的碳被逐渐消耗，当熔滴中碳含量低于临界含量0.83wt.%时，飞行熔滴中的金属元素会发生飞行中氧化，导致涂层的氧含量增加。当粉末中碳含量增加至4wt.%时，飞行Ni-Al熔滴中的金刚石颗粒因不能完全溶解而以固态出现在熔滴中，这将阻止飞行熔滴内部涡流运动，碳源无法通过对流运动快速向表层持续供应以维持对Ni与Al元素的氧化保护，导致Ni3Al涂层的氧含量升高。测试结果表明涂层的拉伸结合强度随其氧含量的增加而降低，采用Ni/Al/2 wt.%金刚石复合粉末制备的Ni3Al涂层氧含量最低且结合强度最高，分别为0.91wt.%和49.6MPa。 关键词 ： Ni3Al涂层,  金刚石,  原位脱氧,  大气等离子喷涂,  结合强度     收稿日期: 2025-06-17      服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李长久 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y0/V/I/0 [1] 周洪宇, 冉珉瑞, 李亚强, 张卫冬, 刘俊友, 郑文跃. 颗粒尺寸对金刚石/Al封装基板热物性的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(7): 937-947. [2] 刘震鹏, 闫志巧, 陈峰, 王顺成, 龙莹, 吴益雄. 金刚石工具用Cu-10Sn-xNi合金的制备和性能表征[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 760-768. [3] 秦勤, 李程, 何流, 叶陈龙, 臧勇. 基于非对称双悬臂梁模型优化的双金属板界面结合强度研究[J]. 金属学报, 2020, 56(12): 1617-1628. [4] 张荻, 苑孟颖, 谭占秋, 熊定邦, 李志强. 金刚石/Cu复合界面导热改性及其纳米化研究进展[J]. 金属学报, 2018, 54(11): 1586-1596. [5] 李继展，付莹，接金川，赵佳蕾，Joonpyo Park，Jongho Kim，李廷举. 连续铸造法制备3003/4004铝合金复层圆铸坯[J]. 金属学报, 2013, 49(3): 297-302. [6] 吴忠振 田修波 程思达 巩春志 杨士勤. 高结晶度CrN纳米粒子掺杂的DLC薄膜的显微结构及力学性能[J]. 金属学报, 2012, 48(3): 283-288. [7] 时婧 裴志亮 宫骏 孙超 MUDERS C M 姜辛. Si含量对电弧离子镀Ti-Al-Si-N薄膜组织结构和力学性能的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(11): 1349-1356. [8] 杨巍 汪爱英 柯培玲 蒋百灵. 镁基表面微弧氧化/类金刚石膜的性能表征[J]. 金属学报, 2011, 47(12): 1535-1540. [9] 李伟洲 王启民 宫骏 孙超 姜辛. 一步法制备含扩散阻挡层的多层体系及其界面结合强度[J]. 金属学报, 2010, 46(5): 561-568. [10] 徐娜 张甲 侯万良 全明秀 李荣德 常新春. 热处理对高温固体自润滑涂层组织结构及结合强度的影响[J]. 金属学报, 2009, 45(8): 943-948. [11] 姚勇; 李伟洲; 王启民; 宫骏; 孙超; 李家宝 . Cr-O-N 扩散阻挡层对 NiCrAlY 涂层结合性能的影响[J]. 金属学报, 2008, 44(7): 876-882 . [12] 徐锋; 左敦稳; 卢文壮; 王珉 . 纳米金刚石薄膜的微结构和残余应力[J]. 金属学报, 2008, 44(1): 74-78 . [13] 聂朝胤; 张碧云; 谢红梅 . 非平衡磁控溅射Ti添加类金刚石薄膜的结构分析[J]. 金属学报, 2007, 43(11): 1207-1210 . [14] 李建国; 胡东平; 梅军; 刘实; 李依依 . 金刚石薄膜与WC--Co硬质合金结合力的改善[J]. 金属学报, 2006, 42(7): 763-769 . [15] 许斌; 崔建军; 王淑华; 李木森; 李成美; 冯立明 . 人造金刚石单晶铁基金属包膜的精细结构[J]. 金属学报, 2005, 41(4): 444-448 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed