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本文通过实验优化设计确定了HVAF和HVOF制备铁基非晶涂层的最佳工艺。利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氧含量测试仪、热机械分析仪(TMA)、显微硬度计、力学试验机、电化学工作站、摩擦磨损试验机等实验手段对比研究了HVAF和HVOF铁基非晶涂层的结构、电化学腐蚀性能、摩擦磨损性能、结合强度以及抗热震性能。所制备的HVAF和HVOF铁基非晶涂层都非常致密,孔隙率和厚度相同,与基体结合紧密。XRD表明HVAF和HVOF铁基非晶涂层都是部分非晶结构,但其晶化峰明显弱于粉末。虽然HVAF和HVOF铁基非晶涂层宏观上表现出相同的孔隙率,但其微观成分和结构明显不同:HVAF涂层的氧含量明显低于HVOF涂层的氧含量;HVOF涂层中颗粒边缘存在很多黑色的轮廓线,而HVAF涂层中这种黑色轮廓线则很少,EDS结果表明黑色轮廓线的主要成分是铁的氧化物。此外,HVAF涂层的硬度明显高于HVOF涂层。极化曲线和交流阻抗测试表明,在模拟海水中,HVAF涂层的耐腐蚀性优于HVOF涂层,主要原因在于HVAF涂层的氧含量低于HVOF涂层,这些氧化物(主要是铁的氧化物)主要位于颗粒边缘,一方面会阻碍钝化膜的形成;另一方面,容易成为微电偶和微缝隙腐蚀的腐蚀点,进而形成扩散通道导致Cl-的渗入和内部腐蚀。极化曲线测试表明,HVAF铁基非晶涂层在模拟地下水中具有优异的耐腐蚀性能,可以作为核废料储存罐的保护涂层。干滑动摩擦磨损试验表明,HVAF涂层的摩擦系数明显高于HVOF涂层,原因在于前者硬度明显高于后者,抵抗裂纹扩展的能力较低,容易发生剥落而产生疲劳磨损,而后者氧含量比前者高,从而降低了其摩擦系数。但两者的磨损量相当,远低于基体,可以起到良好的保护作用。因此,HVAF涂层和HVOF涂层可以分别用作防滑涂层和减摩涂层。随着载荷增加,HVOF涂层的摩擦系数和磨损量略有增大,但总体上都比较低。此外,HVOF涂层对金属和陶瓷都具有良好的减摩性能。拉伸试验表明,HVAF铁基非晶涂层与基体的结合强度很高,断口形貌表明涂层与基体之间是机械结合。热震试验表明,HVAF涂层在海水和空气中均具有的良好的抗热震性能,原因在于涂层与基体的热膨胀系数比较匹配。HVAF铁基非晶涂层作为一种性能优异、成本低廉的新型保护涂层,在诸多领域尤其是海洋防腐、地下核储存等方面具有广阔的应用前景。