Page 22 - 理化检验-物理分册2019年第二期

陶 翀, 等: 等离子喷涂 MCrAlY 涂层的高温氧化性能

表 ２ 喷涂态涂层的显微硬度和孔隙率
Tab敭２ MicroＧhardnessandp orosit y oftheasＧs p ra y edcoatin g s
涂层编号 孔隙率 / ％ 显微硬度 / HV
C１ １７．３８ ３７９．８
C２ １８．２４ ３７８．４

近, 其中 C１ 涂层的孔隙率略低于 C２ 涂层的, C１ 涂
层的显微硬度则略高于 C２ 涂层的, 从而证明等离
子喷涂涂层孔隙率越低、 显微硬度越高的规律.
图 ２ 喷涂态涂层的 XRD 谱
２．２ 涂层的氧化动力学曲线
Fi g 敭２ XRDp atternsoftheasＧs p ra y edcoatin g s
从图 ４ 可以看到, 在初始的 ２０h 内, 各组涂层
熔融颗粒在形成涂层的过程中, 其冷却速率达到了 的氧化动力学曲线均呈快速上升趋势, 说明在此时
非晶形成冷却速率, 从而形成了非晶态组织.在先 间段内, 涂层的表面未形成完整连续的抗氧化膜, 其
前的文献中同样阐述了在等离子喷涂过程中相似非 在高温环境中发生了剧烈的氧化反应, 产生了较多
晶态物相的形成过程 [ １３Ｇ１６ ] . 的氧化产物, 因此其质量增加较快.在 ２０~４０h 这
图 ３ 是涂层的横截面形貌, 可见涂层厚度约为 个时间段内, 两种涂层的氧化动力学曲线上升趋势
２００ μ m , 呈平行于涂层与基体结合面的层状分布, 均有所减缓, 这可能是由于在涂层的表面已经逐渐
涂层中存在着一些半熔化颗粒、 微裂纹和灰黑色氧 形成了连续稳定的抗氧化膜, 阻止了氧进入涂层的
化物.这种结构的形成是因为在喷涂过程中, 粉末 通道, 减 缓 了 涂 层 表 面 氧 化 反 应 的 速 率.在 ４０h
颗粒被加热喷出后与空气接触, 发生了氧化反应, 生 后, 涂层的氧化动力学曲线呈现缓慢上升的态势;
成了氧化物, 熔融颗粒到达基体表面或已形成的涂 １００h 后, C１ 涂层与 C２ 涂层的氧化质量增加十分

层表面, 在快速冷却的过程中发生体积收缩, 从而在 接近, 达到 ６m gcm －２ .
涂层中形成了一些微裂纹, 且这些微裂纹都平行于 在图 ５ 中, 采用 Matlab软件依据最小二乘法对
涂层与基体结合面方向. 涂层的质量变化进行拟合, 并求出曲线方程, 结果如
表 ２ 是涂层的显微硬度和孔隙率测定结果, 可
见C１ 涂 层 与C２ 涂 层 的 孔 隙 率 、 显 微 硬 度 都 相 接

图 ４ ７００ ℃ 时涂层的氧化动力学曲线
Fi g 敭４ Oxidationkineticscurvesofthecoatin g sat７００ ℃

图 ３ 喷涂态涂层横截面形貌
Fi g 敭３ Mor p holo g iesofcrossＧsectionoftheasＧs p ra y edcoatin g s 图 ５ ７００ ℃ 时涂层氧化动力学拟合曲线
a OM mor p holo gy b SEM mor p holo gy Fi g 敭５ Fittedoxidationkineticscurveofthecoatin g sat７００ ℃
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