纳米结构Zr02／Y203涂层因具有比常规氧化锆涂层更优良的热学性能和力学性能而成为当今热喷涂的研究热点。等离子喷涂技术是制备纳米氧化锆涂层的有效方法之一。但由于纳米热喷涂粉末粒子本身质量小，在喷涂过程中输送困难，不能直接用于热喷涂，常规等离子喷涂(CPS)都要先将纳米热喷涂粉末进行喷雾干燥和烧结致密化，制成流动性好的团聚型微米热喷涂粉末，然后才能进行喷涂制备纳米结构Zr02／Y203涂层。这种方法制备纳米结构涂层工艺较为复杂。新近研究结果表明，可用液态喂料代替热喷涂粉末喂料，将液料注入等离子后可直接制备出纳米结构涂层。液态喂料可以是前驱体溶胶、前驱体溶液或纳米粒子悬浮液。国内对此也展开了初步探索，但主要是集中于用前驱体溶胶或前驱体溶液为喂料，采用液相等离子喷涂(SPPS)方法制备纳米结构涂层。试验以纳米Zr02／Y203热喷涂粉末为原料，配置纳米Zr02／Y203水悬浮液，通过悬浮液等离子喷涂(sPs)制备了纳米结构Zr02／Y203涂层，研究了悬浮液等离子喷涂涂层的微观结构、相变规律、显微硬度，并与常规等离子喷涂纳米结构Zr02／Y203涂层进行了对比。
摘 要：采用悬浮液等离子喷涂(SPS)和常规等离子喷涂(CPS)2种工艺制备纳米结构Zr02／Y203涂层。利用XRD和SEM分析涂层的物相和微观组织，同时使用韦伯分布函数对涂层的显微硬度进行了统计分析。研究结果表明：在试验条件下，SPS制备的纳米结构Zr02／Y203涂层为粒状结构，涂层致密且没有观察到显微裂纹。单个层片直径在0．3～4µm之间，平均晶粒尺寸51．8nm。CPS制备的纳米结构Zr02／Y203涂层由部分熔化区和全熔区组戒，部分熔化区保持纳米结构。2种方法制备的涂层物相均为亚稳四方相。CPS纳米结构涂层的显微硬度韦伯图呈双态分布，其中全熔区显徼硬度较高，离散性大，而部分熔化区显微硬度低，离散性较小。SPS涂层显微硬度离散性比CPS全熔区小，表明SPS涂层组织更为均匀。
关键词：悬浮液等离子喷涂；纳米结构；氧化锆涂层；显徼硬度；等离子喷涂
略
3结论
(1)采用悬浮液等离子喷涂与常规纳米团聚热喷涂粉末等离子喷涂两种方法均成功制备了纳米结构Zr02／Y203涂层。悬浮液等离子喷涂工艺避免了喷涂热喷涂粉末的二次造粒，简化了制备纳米结构涂层的工艺环节。
(2)悬浮液与纳米团聚热喷涂粉末等离子喷涂涂层具有明显不同显微结构特征。常规纳米团聚热喷涂粉末等离子喷涂涂层存在部分熔区和完全熔化区两种组织，部分熔化区保持纳米结构涂层组织。悬浮液等离子喷涂纳米结构涂层为粒状结构，层片直径较小。涂层组织较致密均匀，涂层中没有观察到微观裂纹。
(3)悬浮液等离子与常规纳米团聚热喷涂粉末喷涂纳米结构Zr02／Y203涂层物相均为非平衡的四方相，不含单斜相，这是由热喷涂粉末在等离子射流中瞬间加热熔化和快速冷却所致。
(4)等离子喷涂涂层的显微硬度分布具有离散型，服从韦伯分布。悬浮液等离子喷涂涂层显微硬度韦伯统计拟合后为单一直线。常规团聚热喷涂粉末等离子喷涂涂层涂层显微硬度韦伯统计拟合为两条直线，验证了涂层组织的双态结构特征。其中，高韦伯模数《低硬度值)区域为涂层部分熔化区域，低韦伯模数(高硬度值)区域为涂层完全熔化区域，且悬浮液等离子喷涂涂层的显微硬度分布更均匀。
参考文献略
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