钛铝双丝超音速电弧喷涂Al-TiN复合材料涂层的组织结构研究

摘要

本研究利用超音速电弧喷涂设备和铝、钛金属丝材,在LY12铝合金基体上制备了多相复合材料涂层。采用机械抛光、化学浸蚀和干涉薄膜显示法,在光学显微镜下对涂层的组织结构进行了观察，利用X射线衍射,通过均匀实验设计和逐步回归分析方法,研究了工艺参数对涂层组织结构的影响规律,并对涂层的形成机理进行了分析。结果表明：650℃×10min的热染处理可清晰显示复合材料涂层的多相组织特征；涂层以Al,TiN为主、并含少量Ti及钛铝化合物。涂层中氮化钛与铝的相对量(ITiN/Al)与喷涂电压和喷涂电流有关,与喷涂距离无关,且喷涂电压和喷涂电流之间存在交互作用。当喷涂电流小于69A时,ITiN/Al随喷涂电压的增大而减小；当喷涂电流大于69A,ITiN/Al随喷涂电压的升高而增大,且喷涂电流愈大,其增加的速率也愈大。当喷涂电压(U)小于某一临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而减小；当喷涂电压大于临界值(141.5-2.337U)时,ITiN/Al随喷涂电流的增大而增大；喷涂电压和电流对电弧喷涂过程中初始熔滴温度、尺寸和熔滴形成频率的综合影响,造成熔滴与空气介质的反应时间变化,对涂层中TiN和Al相对量起决定作用。