摘要
该文主要是在等离子喷涂的基础上,利用激光熔覆纳米陶瓷材料对等离子涂层进行改性处理,从而制备纳米复合涂层;同时将激光快速成型应用于纳米材料加工中,主要完成如下内容:(1)设计合理的等离子涂层结构,制备了Al2O3,NiCrAl/Al2O3,NiCrAl/Al2O3+13%wtTiO2,NiCrAl/WC-Co四种涂层.对四种涂层的微观组织结构进行了测试与分析.(2)在等离子涂层的基础上,利用激光熔覆将纳米陶瓷材料熔渗到等离子涂层中,然后采用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等,对陶瓷系列涂层的微观组织与结构进行了详细分析.得到的结论是经过激光熔覆后的涂层致密化程度有了很大的提高,比单纯的激光重熔涂层还高,纳米颗粒不仅填充在晶粒之间,而且还嵌入在大晶粒内部,有利于消除激光作用产生的微裂纹.(3)对所制备的纳米复合系列陶瓷涂层进行了性能测试.与相应等离子喷涂层相比,硬度测试表明,含纳米Al2O3或SiC的各种复合涂层硬度提高了0.6-1.5倍左右;耐磨性测试表明,小功率下单纯的激光重熔耐磨性提高了30%,而纳米渗入后涂层的耐磨性提高了1.3-5倍左右;耐蚀性测试表明,经激光熔覆纳米渗入后的各种涂层耐蚀性能提高了4倍以上,同时涂层厚度、表面质量对腐蚀性能有影响.(4)对纳米Al2O3进行压片并激光烧结,从而通过对硬度的测试,确定合理的激光功率、扫描速度和光斑直径等工艺参数.激光熔覆纳米陶瓷开辟了一个新的纳米材料应用前景,和传统方法相比能进行选区熔覆,材料消耗少;冷速快,发生非平衡凝固,组织细小,可使纳米材料仍然在纳米尺度;许多合金和金属能够熔覆到其他的合金和金属上.但是激光熔覆还存在许多问题;经过十几年的研究,激光熔覆在耐磨、耐蚀、抗氧化、热障涂层方面取得了巨大的进展,并进入工业应用阶段.该文的研究扩大了激光熔覆的使用范围,并且为它的实际应用奠定了理论基础.
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