引言

非晶涂層材料具有優(yōu)異的物理，化學(xué)和機(jī)械性能，具有吸引人的科學(xué)研究和應(yīng)用特征。然而非晶涂層熱穩(wěn)定性和韌性差，限制了非晶合金的大規(guī)模應(yīng)用。本研究利用非晶高溫易于晶化的特點(diǎn)原位制備了納米結(jié)構(gòu)的粘結(jié)層，找到一個(gè)新的材料體系，通過選擇合適的技術(shù)和工藝，改善了粘結(jié)層和陶瓷層的界面耐久性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非晶-納米復(fù)合涂層不僅具有高楊氏模量值，而且還提高了涂層體系的韌性。

成果簡(jiǎn)介

2019年7月，昆明理工大學(xué)的宋鵬副教授（通訊作者），李喬磊（第一作者）在Ceramics International上發(fā)表了最新的研究成果“Effect of partial crystallization of an amorphous layer on the mechanical properties of ceramic/metal-glass coating by thermal spraying”。在該工作中，利用非晶材料高溫易于晶化的特性尋找到原位制備具有納米粘結(jié)層-陶瓷頂層結(jié)構(gòu)的新材料體系。該復(fù)合涂層不僅具有高楊氏模量值，而且還提高了涂層體系的韌性。證明了使用熱處理誘導(dǎo)非晶粘結(jié)層原位制備納米-陶瓷復(fù)合涂層材料是熱噴涂領(lǐng)域中可行的技術(shù)方案。此外，利用三點(diǎn)彎曲測(cè)試技術(shù)提出單位力學(xué)貢獻(xiàn)率的計(jì)算方法，以此評(píng)價(jià)涂層的力學(xué)性能，降低了基體力學(xué)性能對(duì)涂層力學(xué)性能評(píng)價(jià)的干擾。

圖文導(dǎo)讀

圖1   復(fù)合涂層的原始和熱處理后樣品截面EBSD分析結(jié)果

圖2   三點(diǎn)彎曲測(cè)試復(fù)合涂層力學(xué)性能結(jié)果

本研究在通過熱噴涂技術(shù)成功制備非晶 - 陶瓷復(fù)合涂層的基礎(chǔ)上，通過熱處理誘導(dǎo)非晶粘結(jié)層的部分晶化，原位制備納米結(jié)構(gòu)粘結(jié)涂層。對(duì)復(fù)合涂層的力學(xué)性能進(jìn)行了多尺度的評(píng)價(jià)。該復(fù)合涂層不僅具有高楊氏模量值，而且還提高了涂層體系的韌性。納米復(fù)合陶瓷涂層具有大量納米顆粒和固溶體，有效地抑制了微硬度測(cè)試中的裂紋擴(kuò)展，提高了涂層性能。此外，利用三點(diǎn)彎曲測(cè)試技術(shù)提出單位力學(xué)貢獻(xiàn)率，盡可能的消除基體力學(xué)性能對(duì)涂層性能評(píng)價(jià)的影響，以此來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)涂層的力學(xué)性能。

文章鏈接

Qiaolei Li, Peng Song, Quan Dong, Cheng Hua, Lu Li, Biju Zheng, Jiansheng Lu, Effect of partial crystallization of amorphous layer on the mechanical properties of the ceramic/metal-glass coating by thermal spraying, Ceramics International, 2019, 45（15）： 18803-18813.

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.06.110