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热喷涂涂层的结构学性能评价

时间:2020-01-15 16:24:29  来源:  作者:

 涂层密度一般通过直接称重法测定在如图所示的中部凹陷的圆柱面上制备涂层, 磨削加工去除涂层突出的部分, 之后精加工使其形成圆柱形, 用天平准确称量精加工后的圆柱试样重量, 并计算出基体体积和涂层体积按公式得到涂层的密度。喷涂工艺参数对涂层密度的影响很大。涂层密度越接近相应块材的实际密度, 则表明涂层中的气孔和氧化物夹渣越少, 涂层越致密.测定涂层气孔率的方法很多, 如浮力法、直接称重法、金相法、水银压入法等。水银压入法是通过水银压入孔隙仪测量。首先排空涂层气孔中的气体, 之后将涂层浸渗到低压的水银中, 向水银加压, 根据压入水银的体积和压力及水银的表面张力和预先假定的润湿角与气孔直径的关系, 可以得到涂层的气孔率及涂层中的气孔尺寸分布。基于该方法基本原理和热喷涂涂层特点, 水银压入法测量得到的气孔率将可能给出不完全正确的结果, 因此对水银压入法的测试结果尚需进一步分析评价。在测量硬度时, 首先要将试样表面进行磨削和抛光处理, 在涂层表面测量硬度。当涂层厚度比维氏硬度试验的压痕深度大数十倍时,也可以在涂层的断面上测量垂直涂层方向的硬度。由于涂层具有层状结构特征, 因此涂层的性能呈现各向异性, 涂层的硬度也不例外, 垂直涂层方向的硬度要小于平行涂层方向的硬度。测量涂层维氏硬度时有两个参量: 试验载荷和加载时间。压头是两对面夹角为136°的金刚石四棱锥体, 试验载荷为0.150N。试验载荷为O.1N时所测的是涂层的微观硬度; 试验载荷较大( 5N或以上) 时所测的是涂层整体的硬度。由于试验载荷对维氏硬度值影响很大,所以在给出维氏硬度时, 需要明确指出测量时的试验载荷。弹性模量的测量可以用三点弯曲、四点弯曲、压入法和超声波法等。由于三点弯曲和四点弯曲试验的试样形状简单, 经常用于涂层弹性模量的测量。通过拉伸或压缩有基体的涂层或是只有涂层的环状试样也可以得到涂层弹性模量。压入法是基于压头加载在试样上引起村料的弹性变形。涂层的强度包括粘结强度和内聚强度。粘结强度是涂层与基体之间的结合强度, 而内聚强度是涂层本身的强度. 内聚强度与下列因素有关: 涂层的相成分和化学成分以及涂层内的残余应力: 涂层中晶粒的尺寸; 涂层的气孔率, 气孔率越小, 则涂层的内聚强度越高: 涂层中扁平粒子之间的连接强度: 涂层结构的均匀性, 均匀性越高, 则涂层的内聚强度越高。测量涂层内聚强度的方法与测量涂层结合强度的方法相同, 只是确定涂层的结合强度时, 断裂发生在涂层与基体之间, 而涂层的内聚强度是断裂在涂层内部。断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展的性能指标。断裂位置在涂层层间的称为涂层的内聚断裂韧性, 而断裂发生在涂层与基体的界面称为涂层的粘结断裂韧性。涂层材料的断裂韧性远低于相应块材的断裂韧性。干砂/橡胶轮磨料磨损试验是用一定粒度和组成的磨粒对试样进行磨料磨损。磨料通过导管以一定的供给速率落在试样和具有规定硬度的旋转磨轮之间, 通过杠杆系统将一定的载荷加在转动的磨轮上, 橡胶轮的转动方向应保证接触面的运动方向与砂流方向一致, 在磨轮旋转过程中, 磨料对试样产生低应力磨料磨损, 经过一定摩擦行程, 测定试样失屯来评定涂层耐磨性能。在冲蚀实验中, 将试样放在喷砂室中, 涂层向上固定在电磁盘士, 周围用橡胶板保护采用射吸式喷砂枪喷砂, 喷枪用夹具固定, 以保持喷砂角度和距离恒定。并保持一定的喷砂空气压力和供砂的速率。在喷砂过程中, 磨料对涂层产生冲蚀磨损。摩擦磨损试验一般用于评价涂层的粘着磨损特性。试验过程中, 涂层固定而摩擦副转动。

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