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Al2O3-Y3Al5O12(YAG)非晶涂层制备、晶化行为 及高PV值磨损服役性能研究
摩擦磨损,,非晶陶瓷涂层,等离子体喷涂
摘要录用
杨凯 / 上海大学

高承载(即高PV值 = 载荷P × 速度V,通常≧15MPa‧m/s)条件下的摩擦磨损,常伴随高温、富氧、宽温域热冲击等复合苛刻工作环境,对陶瓷涂层服役可靠性及寿命带来极大的挑战。国外高承载耐磨陶瓷涂层部件对我国严格禁运,极大制约了我国航空航天事业的发展,对国防安全构成严重威胁。氧化物陶瓷具有耐磨抗蚀、耐高温、抗氧化和较高热膨胀系数等特点,作为涂层材料应用于高承载苛刻磨损服役工况极具优势。国内外对氧化物耐磨陶瓷涂层开展了大量的研究。Al2O3涂层是耐磨氧化物陶瓷涂层的典型代表,且因其较好的导热性能,更适合在苛刻磨损工况下服役。以往Al2O3涂层研究主要包括喷涂及后处理工艺优化与涂层组分的改变,但存在的共性问题是:涂层的高温力学性能、导热性能、耐磨性能同时有效改善难以兼顾。针对上述问题,报告人先后开发出应力诱导相变原位α-Al2O3纳米晶自增韧Al2O3涂层、导热呈正温度系数特征的Al2O3–Cr2O3复合涂层、成分与结构均一化Cr2-δAlδO3单相置换固溶体涂层,实现同步优化涂层导热、力学与耐磨性能。为进一步提高涂层高温微结构稳定性、抗高温蠕变能力、强韧性及热导率,选取亚微米Al2O3和Y2O3粉末为原料,以共晶点配比成分(即Al2O3:Y2O3=82:18(mol%)),湿法球磨混合配置浆料,喷雾造粒法制备复合粉体,利用高温固相反应扩散控制,逐次分步升温循环煅烧制备可喷涂Al2O3/YAG粉体。然后,基于深共晶凝固机制,利用等离子体喷涂原位沉积Al2O3–YAG非晶陶瓷涂层。本报告详细讨论了沉积Al2O3–YAG非晶陶瓷涂层微结构特征、形成机制、晶化行为以及高PV值磨损服役性能。研究结果表明:Al2O3–YAG非晶涂层具有优异的高温微结构稳定性,兼具良好塑韧性、热导率和止裂特性,展示出高PV值苛刻磨损工况下比Al2O3涂层、Al2O3–Cr2O3复合涂层、Cr2-δAlδO3单相涂层都更优越的耐磨性能,并讨论了磨损服役行为与失效机制。

重要日期
  • 会议日期

    04月21日

    2023

    04月23日

    2023

  • 04月20日 2023

    初稿截稿日期

  • 04月23日 2023

    注册截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
武汉材料保护研究所有限公司
特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室
协办单位
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中国科学院上海硅酸盐研究所
中国科学院金属研究所
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西安交通大学
北京科技大学
西南交通大学
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联系方式
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