自鎖的共晶組織特征，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，晶界和相界結(jié)合良好。
[0037]本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果:
1.本發(fā)明利用熱噴涂具有高熱焓、陡的溫度梯度及快速凝固的特點，設計合理的復合粉體組分，原位噴涂制備得到非晶復合陶瓷涂層，涂層主體部分為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，相比于激光熔覆或激光重熔獲得非晶陶瓷涂層的技術(shù)，解決了激光加工過程中，由于劇烈的熱力耦合作用產(chǎn)生很大的殘余應力、涂層材料過熱燒損、基體氧化或相變，導致陶瓷涂層易產(chǎn)生裂紋、疲勞壽命下降的缺陷，可大大提高成品率，降低生產(chǎn)成本；
2.本發(fā)明制備的非晶復合陶瓷涂層，涂層結(jié)構(gòu)致密，氣孔率較低，層間界面結(jié)合較好，非晶相主體部分含有較多的自由體積，在變形時可以有效形成剪切帶，使其具有較高的斷裂韌性;非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的主體部分可以改善非晶復合陶瓷涂層的耐蝕性能；同時，涂層中彌散分布的少量納米晶?？梢蕴岣咄繉拥牧W性能和耐磨性能；
3.本發(fā)明對原位制備的非晶復合陶瓷涂層進行熱處理，獲得了共晶復合陶瓷涂層，且(A1203+YAG)共晶相形成三維互穿網(wǎng)絡自鎖結(jié)構(gòu)，相尺寸很難長大，具有很好的高溫微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時，共晶復合陶瓷涂層的力學性能和導熱性能大大提高，在高比壓、高溫、富氧、強腐蝕等苛刻工況下具有很好的應用前景。
[0038]下面的實施例是對本發(fā)明的進一步詳細描述。
[0039]實施例1
一種原位形成非晶/共晶復合陶瓷涂層的制備方法，該方法包括以下步驟。
[0040](1)Α1203/Υ203復合粉體的制備
稱取納米級AI2O3和Y2O3粉末(主晶相分別為α_Α?2θ3和C-Y2O3)，兩種粉末的中位粒徑分別為76nm和74nm，Al203粉末的質(zhì)量分數(shù)為67% ,Y2O3粉末的質(zhì)量分數(shù)為33%。
[0041 ] 將Al2O3和Y2O3粉末置于球磨罐內(nèi)，采用氧化鋁磨球(直徑為3mm)，球料比為3:1，聚丙稀酰胺分散劑添加量為粉末質(zhì)量的1.0%，聚乙稀醇粘結(jié)劑添加量為粉末質(zhì)量的2.0%，去離子水添加量為粉末質(zhì)量的80%。以上各種原料經(jīng)球磨混合24h后配置成懸浮穩(wěn)定漿料，過篩除去磨球，再進行機械攪拌，轉(zhuǎn)速為50rpm，進行離心式噴霧造粒。噴霧造粒參數(shù)為:霧化器轉(zhuǎn)速為12000rpm，進料栗轉(zhuǎn)速為25rpm，進風溫度為230°C，出風溫度為120°C，得到原始噴霧造粒復合粉體(見圖1)，其粒徑為10?60μπι。
[0042]采用熱處理對噴霧造粒得到的原始Α1203/Υ203復合粉體進行致密化處理，以提高復合粉體的強度，改善沉積效率，熱處理溫度為1000°c，熱處理時間為4h(見圖2中的(a))，其粒徑為10?60μπι。熱處理之后的復合粉體再經(jīng)過325目和800目的篩網(wǎng)分別進行過篩，粒度分布如圖3所示。復合粉體的X射線衍射圖譜如圖4所示，可以看出復合粉體物相組成為α-ΑΙ2Ο3和C-Y2O3結(jié)晶相O
[0043](2)A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層制備
采用等離子體噴涂將步驟(I)制得的Α1203/γ203復合粉體沉積于已清洗和噴砂處理的石墨基材表面，噴涂參數(shù)為:氬氣流量40slpm，氫氣流量12slpm，電流630Α，功率45kW，送粉載氣流量3.081?111，送粉速率358/1^11，噴涂距離120111111。涂層厚度為380?40(^111。從圖5可以看出，涂層中非晶相是主體相，同時含有少量的C1-Al2O3和YAG晶體相。
[0044](3)A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層制備
在大氣條件下，將步驟(2)制得的A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層進行熱處理，熱處理溫度為1200 °C，熱處理時間為4h。從圖7可以看出，涂層中全部為Ct-Al2O3和YAG晶體相。從圖9中的(a)、(b)可以看出，涂層截面形貌呈現(xiàn)出三維互穿網(wǎng)絡自鎖的共晶組織特征，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低。
[0045]實施例2
一種原位形成非晶/共晶復合陶瓷涂層的制備方法，該方法包括以下步驟。
[0046](1)Α1203/Υ203復合粉體的制備
Α1203/γ203復合粉體制備方法與實施例1相同，其中不同之處在于:在1100°C條件下對原始噴霧造粒Α1203/γ203復合粉體進行熱處理4h (見圖2中的(b))。
[0047](2)A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層制備
采用等離子體噴涂將步驟(I)制得的Α1203/γ203復合粉體沉積于已清洗和噴砂處理的石墨基材表面，噴涂參數(shù)為:氬氣流量45slpm，氫氣流量lOslpm，電流640A，功率45kW，送粉載氣流量3.081?111，送粉速率3(^/1^11，噴涂距離120111111。涂層厚度為260?28(^111。從圖8可以看出，非晶復合陶瓷涂層結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，與基體界面結(jié)合良好。
[0048](3)A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層制備
在大氣條件下，將步驟(2)制得的A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層進行熱處理，熱處理溫度為1100 °C，熱處理時間為6h。從圖6可以看出，1100 °C熱處理條件可保證涂層中非晶相全部轉(zhuǎn)化為結(jié)晶相。為考察涂層的高溫微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，繼續(xù)對復合陶瓷涂層在1200°C條件下保溫24h，冷卻后涂層截面顯示出三維互穿網(wǎng)絡自鎖的共晶組織結(jié)構(gòu)，并且(a-Al203+YAG)共晶相尺寸保持穩(wěn)定，沒有長大現(xiàn)象(見圖9中的(c)、(d))。
[0049]實施例3
一種原位形成非晶/共晶復合陶瓷涂層的制備方法，該方法包括以下步驟。
[0050](1)Α1203/Υ203復合粉體的制備
A1203/Y203復合粉體制備方法與實施例1相同，其中不同之處在于:在1200°C條件下對原始噴霧造粒Α1203/Υ203復合粉體進行熱處理4h (見圖2中的(c))。
[0051 ] (2)A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層制備
采用等離子體噴涂將步驟(I)制得的Α1203/γ203復合粉體沉積于已清洗和噴砂處理的石墨基材表面，噴涂參數(shù)為:氬氣流量43slpm，氫氣流量7slpm，電流680Α，功率45kW，送粉載氣流量4.081?111，送粉速率4(^/1^11，噴涂距離120111111。涂層厚度為450?47(^111。
[0052](3)A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層制備
在大氣條件下，將步驟(2)制得的A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層進行熱處理，熱處理溫度為1000°C，熱處理時間為Sh。從圖6可以看出，1000 0C熱處理條件可保證涂層中非晶相絕大部分轉(zhuǎn)化為結(jié)晶相。為進一步考察涂層的高溫微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，繼續(xù)對復合陶瓷涂層在1200°C條件下保溫96h，冷卻后涂層截面觀察顯示:三維互穿網(wǎng)絡自鎖特征的(a-Al203+YAG)共晶組織尺度仍舊沒有明顯變化(見圖9中的(e)、(f))，這說明A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層具有優(yōu)異的高溫微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。從圖9還可以看出，涂層致密度高，氣孔率低，兩相界面結(jié)合牢固。
[0053]實施例4
一種原位形成非晶/共晶復合陶瓷涂層的制備方法，該方法包括以下步驟。
[0054](1)Α1203/Υ203復合粉體的制備
AI2O3/Y2O3復合粉體制備方法與實施例2相同，其中不同之處在于:Α?2θ3粉末的質(zhì)量分數(shù)為75%，Y2O3粉末的質(zhì)量分數(shù)為25%。
[0055](2)A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層制備
A1203/YAG非晶復合陶瓷涂層制備方法與實施例2相同，其中不同之處在于:①涂層不僅沉積在已清洗和噴砂處理的石墨基材表面，還沉積在已清洗和噴砂處理的不銹鋼基材表面;②制備涂層厚度為160?180μπι。從圖10可以看出，Ct-Al2O3和YAG晶粒彌散分布在涂層非晶相基體中(涂層樣品取自不銹鋼基材表面)。
[0056](3)A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層制備
A1203/YAG共晶復合陶瓷涂層制備方法與實施例2相同。從圖11