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鋁基非晶合金材料不僅具有高的比強(qiáng)度,還具有良好的韌性、超塑性、耐磨性和耐蝕性等優(yōu)點(diǎn),是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型結(jié)構(gòu)材料。鋁基非晶合金材料可以采用急冷法或機(jī)械合金化等方法來(lái)獲得,但這些方法所獲得的材料,通常是帶材、絲材或者粉末,將這些材料制備成可利用的塊狀材料,尚需要一些特殊的成型工藝。目前制備塊體鋁基非晶合金的方法有溫?cái)D壓法、熱擠壓法、動(dòng)能成型法、粉末軋制法、噴射成型法、超高壓固結(jié)成型法、電火花燒結(jié)法等。以上這些制備成型工藝均可獲得較為純凈的鋁基非晶態(tài)合金材料,且具有優(yōu)異的性能,但是這些方法存在過(guò)于繁瑣的缺點(diǎn),不符合成形制備一體化思想,而且生產(chǎn)周期較長(zhǎng),成本較高。
與傳統(tǒng)制備方法相比,熱噴涂技術(shù)在制備非晶材料方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),該技術(shù)不僅可快速升溫熔化材料,同時(shí)具有快速冷卻凝固材料的特征,有利于形成非晶相涂層;而且采用熱噴涂技術(shù),既可以發(fā)揮熱噴涂?jī)?yōu)質(zhì)、高效、低成本的優(yōu)勢(shì),又可以獲得具有優(yōu)質(zhì)耐磨、防腐等性能的表面防護(hù)涂層。因此,采用熱噴涂技術(shù)制備鋁基非晶涂層是鋁基非晶合金材料制備的新拓展,具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
目前,采用熱噴涂技術(shù)制備非晶態(tài)合金的工藝主要有等離子噴涂、超音速火焰噴涂和高速電弧噴涂等制備工藝。等離子噴涂和超音速火焰噴涂采用的原材料為預(yù)制的非晶粉末,而高速電弧噴涂基于材料制備與成形一體化的思路,噴涂含有非晶涂層形成元素的粉芯絲材,在噴涂過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)形成非晶涂層。雖然高速電弧噴涂技術(shù)在制備Fe基非晶納米晶復(fù)合涂層方面已經(jīng)有不少成功的報(bào)道,但采用該技術(shù)制備鋁基非晶涂層還是一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域。
最近,裝甲兵工程學(xué)院成功應(yīng)用高速電弧噴涂技術(shù)制備出了鋁基非晶納米晶復(fù)合涂層。該高速電弧噴涂系統(tǒng)主要是該實(shí)驗(yàn)室自行研制的由機(jī)器人控制的高速噴槍和電源系統(tǒng)組成。在噴涂前對(duì)基體試樣進(jìn)行噴砂處理。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的最佳噴涂工藝參數(shù)為:噴涂電壓為34V,噴涂電流為120A,空氣壓力為0.7MPa,噴涂距離為200mm。對(duì)所獲得的涂層檢測(cè)結(jié)果表明,涂層與基體結(jié)合良好,涂層組織較為致密,孔隙少;涂層呈現(xiàn)出典型的層狀結(jié)構(gòu),且層與層之間結(jié)合非常致密;涂層由非晶相和晶化相共同組成的。Al基非晶涂層的顯微硬度值約為HV311,與傳統(tǒng)制備方法獲得的鋁基非晶合金材料的顯微硬度值相當(dāng)。據(jù)評(píng)估,此類(lèi)材料很可能成為未來(lái)的防腐換代涂層材料。
裝甲兵工程學(xué)院的工作表明,在高速電弧噴涂過(guò)程中,熔化態(tài)液滴在基體表面扁平化過(guò)程中具有極高的冷卻速率,容易獲得非晶涂層或者非晶納米晶復(fù)合涂層,而且涂層的沉積率較高,成本低,在大面積制備鋁基非晶涂層方面將有重要的應(yīng)用前景。
