图1为涂层热震前后的宏观表面形貌。由图可知，经20次冷热冲击后，涂层表面边缘处开始出现少量细微裂纹，随着试验继续进行，裂纹逐渐向中心延伸并相互连通，最终形成网状裂纹分布于整个涂层表面（表面的白色是水中的矿物质残留所致）。试验结束后，裂纹面积约占涂层面积的5%左右，但未发现涂层脱落。
图1 涂层热震前后的宏观表面状态
图2和图3分别为不同热震次数后涂层表面和截面微观形貌。图3（e）为40次热震后400倍电镜下观察到的裂纹扩展特征。试验初期，涂层表面形貌与热震前相比没有明显变化；经过20次冷热循环后，表面的细微裂纹开始延伸并在小范围内相互连通，但裂纹宽度没有明显变化，所以宏观表面不太明显；在随后的热震过程中，裂纹逐渐呈现粗化趋势，表面形成明显的网状裂纹，直至试验结束，微观表面未发现贯穿整个涂层面的破坏性裂纹。涂层截面上，10次热震后即存在部分裂纹由表面向基体方向的扩展，涂层与基体界面处生成平行裂纹；之后的试验中，裂纹沿着颗粒的边界继续向基体扩展且逐渐加宽，到达基体后在界面交汇处生成了黑色氧化物（图中A点）；试验结束后，涂层内的垂直裂纹密度约为1条/mm，但是不存在层间平行裂纹，界面上弥散分布着黑色氧化物A（面积约为3%），涂层内部存在微量的深灰色组织（图中B点）。
图2热震试验后涂层的表面微观形貌
图3热震试验后涂层截面显微组织
对A点和B点进行能谱分析，结果见图4。由EDS结果可知，A点的主要元素是Al和O，说明黑色氧化物的主要成分是Al2O3；B点主要元素含量与喷涂态涂层基本相当，但是氧含量明显增加，说明此处存在氧化现象。
图4涂层热震后A、B点的能谱图
涂层在经受冷热冲击时，由于急冷急热在涂层内部产生的热应力和材料相变引起的组织应力是涂层中裂纹产生和扩展的主要驱动力。热应力主要来自于涂层表面温度急剧变化引起较大的温度梯度以及涂层和基体之间的热膨胀系数的不匹配。组织应力是由于Co在417℃时发生由高温γ相面心立方（fcc）结构向低温ɜ相密排六方（hcp）结构的同素异构转变，尽管Ni、C等合金元素的加入有效地减缓了相变速度，起到了稳定fcc相的作用，但相变仍不可完全避免。相变引起了体积变化，从而导致组织应力的产生。这两种应力相互叠加，使涂层内累积了较高的应变能，当应变能超过涂层应变容限时，起源于表面缺陷处的裂纹沿着晶界开裂以降低应变能，从而在涂层内形成垂直裂纹。
本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
