非晶、纳米晶涂层制备技术及其应用论文.doc

课程名称:材料表面工程
题目:非晶、纳米晶涂层的制备技术及其应用

姓名:丁亚林
班级:金材081
学号:205080705
非晶、纳米晶涂层的制备技术及其应用
0 引言
非晶纳米晶合金新型材料具有一些奇特的性能,例如,高强度、高硬度、高电阻性、高韧性、良好的耐磨性和耐蚀性等,而且具有优良的磁学性能和超导电性[1]。在机械、电子、航空、航海和通讯等各个行业都具有广阔的应用前景。但是,由于制备工艺的限制,至今非晶纳米晶合金在实际中仍还没有得到大范围推广应用,其性能优势远未能够充分发挥出来。目前,利用先进的热喷涂技术是对非晶纳米晶合金制备技术的新开拓,非晶纳米晶复合涂层技术发展迅速。电弧喷涂技术具有优质、高效、低成本等特点,近年来在材料制备与成形一体化方面发挥着重要的作用。电弧喷涂具有非平衡的熔化加热快速凝固特点,熔融的喷涂粒子在扁平化过程中具有极高的冷却速率,容易获得非晶纳米晶复合涂层,而且适宜于大面积制备,为非晶纳米晶复合涂层材料的广泛应用提供了技术基础[2] 非晶或者非晶一纳米晶复合相材料由于有比普通的晶态合金更高的比强度。所以己成为学者们研究的热点。通常的非晶态合金从热力学角度讲是处于高自由能态,因为非晶态合金的结构是亚稳态。在非晶形成的过程中其内部原子来不及充分周期排列变成规则晶格,但是在一定条件下(温度或压力),其原子会进行重新排列与组合,来降低化学位,转变成稳定的晶体,这个从亚稳态的非晶态转变成为稳定的晶体的过程叫做晶化。想要获得既不是单相非晶又不是完全结品相而是纳米结晶粒子与非晶基体共同存在的复相结构,可以通过控制熔体的急速冷却速率而得到。使非晶全部或者部分晶化是控制一定的退火时间或退火温度完成的。而且生成的是纳米级的晶粒尺寸,进而形成非晶基体上均匀弥散纳米颗粒的复合相组织,起到的是固溶强化作用。。
1 非晶纳米晶复合涂层的制备
多相系统复合材料和单相材料相比较,多相系统复合材料具有较高的强度,较好的韧性和较好的抗磨损性能,在普通工件材料基体上制备出非晶一纳米晶复合材料一涂层是具有极大理论和工业价值的。纳米复合材料涂层的研发设计有多种形式,其中最重要的一种是在非晶基体上镶嵌纳米晶相,从而组成非晶一纳米晶复合材料‘涂层I#2]。非晶一纳米晶复合涂层因为其具有良好的力学性能,电磁学性能和光学性能等而引起广泛关注。就目前而言,非晶一纳米晶复合材料的主要制备方法有电爆炸,汽相沉积,激光熔覆,超音速火焰喷等方法。
合金体系的选择和材料性能及工艺关系,非晶一纳米晶复合材料的微观组织与性能间的关系,非晶一纳米晶相的形成机制,多相结构与纳米结构对复合材料的影响等还需要进一步探讨。非晶一纳米晶复合材料应用发展的关键是能不能运用简单的工艺制备出组织均匀、致密、热稳定性好的非晶一纳米晶材料。
2 非晶纳米复合涂层的研究与发展
从以上所述制备方法的发展可以看出,非晶一纳米晶材料的制备技术是逐渐完善的,正处于发展阶段,还有许多理论与实际问题等待解决。最近二十年来,国内外很多科学家选用适合的喷涂材料,获得了大面积的,有较大厚度的非晶合金涂层,采用爆炸喷涂、超音速火焰喷涂(HVOF)、电弧喷涂及等离子喷涂等工艺,有效地提高了材料的耐一磨与耐蚀性能[43],对热喷涂制备非晶一纳米晶涂层进行了研究。传统涂层材料经常出现的一些问题例如:牺牲其韧