ZrO2对等离子喷涂Al-TiO2复合粉制备涂层的组织结构和性能的影响

《ZrO2对等离子喷涂Al-TiO2复合粉制备涂层的组织结构和性能的影响》是一篇研究陶瓷材料在热喷涂技术中应用的论文。该论文主要探讨了在等离子喷涂过程中，添加ZrO2对Al-TiO2复合粉制备涂层的微观组织结构以及力学性能、热学性能等方面的影响。

论文首先介绍了等离子喷涂技术的基本原理及其在工业中的广泛应用。等离子喷涂是一种利用高温等离子体将粉末材料加热并加速喷射到基体表面，形成致密涂层的技术。由于其具有较高的结合强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、机械制造和能源等领域。

在本研究中，作者选用Al-TiO2复合粉作为喷涂材料，并通过添加不同比例的ZrO2来分析其对涂层性能的影响。ZrO2作为一种常见的陶瓷材料，因其优异的热稳定性、化学惰性和高硬度而被广泛用于热障涂层（TBCs）中。因此，将其引入Al-TiO2复合粉中，有望改善涂层的综合性能。

论文详细描述了实验过程，包括复合粉的制备方法、等离子喷涂工艺参数的选择以及涂层的表征手段。实验采用球磨法制备Al-TiO2复合粉，并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段对涂层的物相组成、微观结构和元素分布进行了分析。

研究结果表明，随着ZrO2含量的增加，涂层的晶粒尺寸逐渐减小，且均匀性得到改善。这可能是由于ZrO2的加入促进了Al-TiO2复合粉的均匀分散，减少了团聚现象，从而提高了涂层的致密度。此外，ZrO2的引入还增强了涂层的抗热震性能，使其在高温环境下表现出更好的稳定性和耐久性。

在力学性能方面，论文测试了涂层的显微硬度和结合强度。结果显示，当ZrO2含量为5 wt%时，涂层的显微硬度达到最大值，约为1000 HV，相比未添加ZrO2的涂层提升了约30%。同时，结合强度也有所提高，说明ZrO2的加入有助于增强涂层与基体之间的结合力。

热学性能方面，论文评估了涂层的导热系数和热膨胀系数。研究发现，随着ZrO2含量的增加，涂层的导热系数逐渐降低，这可能是因为ZrO2本身具有较低的导热性。然而，这种特性有利于热障涂层的应用，因为它可以有效减少热量传递，保护基体材料免受高温损害。

此外，论文还讨论了ZrO2对涂层氧化行为的影响。实验结果表明，在高温氧化环境下，添加ZrO2的涂层表现出更强的抗氧化能力，这可能与其形成的致密结构和稳定的氧化层有关。ZrO2的加入能够抑制氧的扩散，从而延缓涂层的氧化过程。

综上所述，《ZrO2对等离子喷涂Al-TiO2复合粉制备涂层的组织结构和性能的影响》这篇论文系统地研究了ZrO2在等离子喷涂Al-TiO2复合粉中的作用。研究结果表明，适量的ZrO2能够显著改善涂层的微观结构和综合性能，为高性能涂层材料的设计和开发提供了理论依据和技术支持。

该论文不仅为热喷涂技术的研究提供了新的思路，也为相关领域的工程应用提供了重要的参考价值。未来的研究可以进一步探索不同ZrO2添加方式、喷涂工艺优化以及涂层在复杂工况下的长期性能表现。