[00823553]激光烧结纳米陶瓷制备高性能涂层及其性能的试验研究

该文主要是在等离子喷涂的基础上，利用激光熔覆纳米陶瓷材料对等离子涂层进行改性处理，从而制备纳米复合涂层；同时将激光快速成型应用于纳米材料加工中，主要完成如下内容： （1）设计合理的等离子涂层结构，制备了Al_2O_3、NiCrAl/Al_2O_3、NiCrAl/Al_2O_3+13％wtTiO_2、NiCrAl/WC-Co四种涂层。对四种涂层的微观组织结构进行了测试与分析。 （2）在等离子涂层的基础上，利用激光熔覆将纳米陶瓷材料熔渗到等离子涂层中，然后采用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等，对陶瓷系列涂层的微观组织与结构进行了详细分析。得到的结论是经过激光熔覆后的涂层致密化程度有了很大的提高，比单纯的激光重熔涂层还高，纳米颗粒不仅填充在晶粒之间，而且还嵌入在大晶粒内部，有利于消除激光作用产生的微裂纹。 （3）对所制备的纳米复合系列陶瓷涂层进行了性能测试。与相应等离子喷涂层相比，硬度测试表明，含纳米Al_2O_3或SiC的各种复合涂层硬度提高了0.6～1.5倍左右；耐磨性测试表明，小功率下单纯的激光重熔耐磨性提高了30％，而纳米渗入后涂层的耐磨性提高了1.3～5倍左右；耐蚀性测试表明，经激光熔覆纳米渗入后的各种涂层耐蚀性能提高了4倍以上，同时涂层厚度、表面质量对腐蚀性能有影响。 （4）对纳米Al_2O_3进行压片并激光烧结，从而通过对硬度的测试，确定合理的激光功率、扫描速度和光斑直径等工艺参数。 激光熔覆纳米陶瓷开辟了一个新的纳米材料应用前景，和传统方法相比能进行选区熔覆，材料消耗少；冷速快，发生非平衡凝固，组织细小，可使纳米材料仍然在纳米尺度；许多合金和金属能够熔覆到其他的合金和金属上。但是激光熔覆还存在许多问题；经过十几年的研究，激光熔覆在耐磨、耐蚀、抗氧化、热障涂层方面取得了巨大的进展，并进入工业应用阶段。该文的研究扩大了激光熔覆的使用范围，并且为它的实际应用奠定了理论基础。