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一文了解納米陶瓷涂層性能

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一文了解納米陶瓷涂層性能

【摘要】:
隨著納米技術的發展,將納米技術和涂層技術相結合,能夠發揮其綜合優勢,實現材料的力學、熱學、電磁學等方面的優良性能,滿足其結構性能(強度、韌性等)和環境性能(耐磨、耐腐蝕、耐高溫等)的需求。納米陶瓷涂料具有特殊物理化學性能的涂層,使得涂層在功能保護上方面呈現常規材料不具備的特性。因此納米陶瓷涂料在隔熱保溫、防腐防銹、絕緣保護、自潔防污、吸收節能、封閉耐高溫等方面有廣闊的應用前景。納米陶瓷涂層性能斷裂

     隨著納米技術的發展,將納米技術和涂層技術相結合,能夠發揮其綜合優勢,實現材料的力學、熱學、電磁學等方面的優良性能,滿足其結構性能(強度、韌性等)和環境性能(耐磨、耐腐蝕、耐高溫等)的需求。納米陶瓷涂料具有特殊物理化學性能的涂層,使得涂層在功能保護上方面呈現常規材料不具備的特性。因此納米陶瓷涂料在隔熱保溫、防腐防銹、絕緣保護、自潔防污、吸收節能、封閉耐高溫等方面有廣闊的應用前景。

動圖封面

納米陶瓷涂層性能

斷裂韌性

    斷裂韌性是反映材料抵抗裂紋失穩擴展的性能指標。納米陶瓷涂層中存在由納米顆粒熔化、凝固得到的基體相和未完全熔化的納米顆粒組成的兩相結構,當裂紋擴展到未熔或半熔顆粒與基體相組織界面時,這些顆粒不僅可吸收裂紋擴展能,而且對裂紋擴展有阻止和偏轉作用。常規陶瓷涂層中片層狀組織間結合較差,裂紋沿層間容易擴展,因此納米陶瓷涂層韌性優于常規陶瓷涂層

硬度

    硬度是陶瓷涂層重要的性能指標之一。納米涂層硬度對噴涂工藝參數和涂層組織結構的非均質性的依賴性低,晶粒的細化使得納米陶瓷涂層的硬度明顯大于微米陶瓷涂層。

耐磨性

     納米結構涂層硬度和韌性的改善是耐磨性提高的主要原因。納米陶瓷涂層在磨損過程中可能發生了微凸體的剪切或孔隙等處未完全熔化的顆粒脫離涂層表面,這些細小顆粒在涂層與摩擦件之間的潤滑油膜中分散,起到“微軸承”作用,減小了涂層的摩擦系數,從而提高耐磨性能。

結合強度

    陶瓷涂層的結合強度包括涂層與基體的界面結合強度和涂層自身粘結強度。未擴展的層間裂紋對涂層殘余應力的釋放作用和納米結構喂料在噴涂過程中飛行速度比普通粉末高有利于提高結合強度。噴涂粉末納米化后,可以改善粒子的熔化狀態,使涂層孔隙明顯減少,且部分孔隙位于變形粒子內部,有助于提高涂層的結合強度。

孔隙率

    適當的涂層孔隙對于潤滑摩擦和高溫隔熱工件是有利的,但對耐腐蝕、高溫抗氧化和高溫抗沖刷等工件有害。研究發現,孔隙率與火焰溫度和速度有關;也與粒子速度有關,隨著粒子速度的增加,孔隙有下降趨勢。

導熱率

     熱導率是表征熱障涂層的主要性能指標,隨晶粒變小而降低。由于隨著晶粒尺寸的減小,涂層內部的微觀界面增多,界面距離減小,使熱傳導過程中粒子的平均自由程降低,材料熱導率也隨之減小。

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