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在AZ91D鎂合金工件表面等離子噴涂97% Al2O3+3%TiO2納米陶瓷層，陶瓷粒度150nm和120nm,涂層厚度50μm～100μm，采用PQ77A型噴槍噴涂，熱效率ηQ約65%。噴涂前試樣表面預熱至100℃，噴涂距離60mm～80mm，等離子火焰流軸線與工件表面呈45°～60°角，送粉氣N2流量0.5m3/h，送粉率1kg/h～1.5 kg/h。涂好后進行硬度測試、對涂層面作SEM（掃描電鏡）和XRD （X射線衍射）分析、涂層和基體結合強度及抗蝕性試驗等。
顯微組織分析
納米陶瓷粉粒分布相當均勻，但仍有團聚粒子。粉末的97%由α-Al2O3和3%的類金紅石型TiO2組成。涂層呈粒片狀的積層,由于高溫粒子和已凝固顆粒的粘附，使涂層由許多微粒組成，表面相當粗糙。
由于AZ91D合金基體的熔點較低，受到高溫等離子陶瓷粒子沖擊時，部分基體表面會熔化。由XRD和SEM分析可見，涂層中有柱狀結構γ-Al2O3和等軸納米α-Al2O3粒子。由于γ-Al2O3在形成過程中沿熱流方向生長，而在等離子熱噴涂時，尚未熔化的α-Al2O3粒子是在等離子噴涂過程中的冷卻造成的。這種結構對噴涂的納米層力學性能的提高有利，XRD譜中沒有TiO2，因為熱噴涂時，氧化鋁與氧化鈦接觸面積大而完全固溶了，由于它們的互相固溶而使柱狀的層間結合力增強,有利于涂層強度提離。
研究發(fā)現(xiàn)XRD譜中存在著少量的MgO,這是在熱噴涂時，鎂合金表面受到高溫陶瓷粒子的沖擊發(fā)生界面反應形成的。MgO的形成有效地抑制了Al2O3晶粒長大，細化的Al2O3對涂層強度提高有利，同時還可以加強陶瓷子和鎂合金基體間的潤滑性，調節(jié)界面內應力的分布。
涂層性能
硬度。在AZ91D合金等離子噴涂97% Al2O3+3%TiO2納米陶瓷后，陶瓷層的硬度為HV950～HV 980，比常規(guī)陶瓷層的HV750～HV800高一些。因為噴涂層中存在著大量的等軸的納米α-Al2O3。
結合強度。按ASTM C633測得涂層的結合強度為19MPa～22.5MPa，而常規(guī)同類粉等離子噴涂陶瓷涂層的只有16MPa，前者結合強度比后者的高18.75%～40.63%。
涂層的抗蝕性?？茖W工作者按GB6458-1986標準，把表面等離子噴涂了納米陶瓷涂層，并進行了封閉處理的試樣作了72h的中性鹽霧試驗，表面完好，無銹斑。