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为降低热喷涂陶瓷涂层的应力集中,提高陶瓷涂层的结合强度和抗热震性能,本文利用金属-陶瓷梯度涂层可以缓解陶瓷涂层的应力集中,提高涂层的结合力和抗热冲击性能的基本原理,着力研究了NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层的制备工艺及这种梯度涂层的机械性能。根据等离子设备送粉方式的不同,设计出NiAl/Al2O3两种粉末分别送粉和混合后同时送粉的两种制备方案,对两种方案的优劣及其可行性进行了分析,优选出等离子喷涂法制备NLAl/Al2O3梯度陶瓷涂层的最佳方案,确定了等离子喷涂的工艺参数。在Q235钢基体表面制得的NiAl/Al2O3梯度陶瓷涂层成分呈梯度分布,实现了提高涂层结合强度和抗热冲击性能的目的。采用金相显微镜、XRD法对制备的梯度涂层进行了组织和相结构分析,结果表明:NLAl/Al2O3梯度涂层呈片层状结构,从基体至涂层表面,沿涂层厚度方向,Al2O3含量逐渐增多,NiAl合金产物的含量逐渐减少,表现出成分的梯度化分布,涂层各成分间并不存在明显的成分突变和由此产生的宏观层间界面,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征。梯度涂层是由α-Al2O3、 γ-Al2O3、 δ-Al2O3、 Ni、NiO、TiO2以及镍铝金属间化合物等多种相组成的复合材料结构,沿涂层沉积方向和垂直于沉积方向的组织形态明显不同,表现出组织的各向异性。采用粘结拉伸法、煮沸法、显微维氏硬度计和循环加热法,对涂层的结合强度、西安理工大学硕士学位论文孔隙率、显微硬度和抗热震性能进行了研究,分析了涂层性能的变化规律,结果表明:梯度涂层比双层涂层具有较高的结合强度,涂层中纯N认1层的结合强度最高,随A12o3含量的增加,结合强度呈递减趋势,涂层与基体之间以机械嵌合和抛锚为主兼有部分冶金结合;梯度涂层中N认1合金层的孔隙最少,表面纯陶瓷层孔隙率最高;当Ah03含量小于50%时,随着A12几含量的增加,涂层的孔隙率增高;当A12o3含量在50%~100%时,随着A几03含量的增加,涂层的孔隙率降低;随硬质相A12O3含量的增加,梯度涂层的显微硬度增高,在A12O3含量为80%左右显微硬度达到最高值,A1203含量达80%以后,涂层的显微硬度值有所下降;梯度涂层具有较好的抗热震性能,其抗热震性能大约是双层陶瓷涂层的3倍左右。关键词:梯度陶瓷涂层;等离子喷涂;镍铝合金粉末;氧化铝陶瓷;结合强度;抗热震性能