??? (2)碳化鉻涂層
??? 碳化鉻呈灰白色、斜方晶系(菱面體)，熔點為1895℃。常用的碳化鉻粉末為Cr3C2-25NiCr復合粉末，是由75%的Cr3C2和25%的鎳鉻合金(80Ni-20Cr)復合而成的。碳化鉻的硬度較高，在高溫環(huán)境下具有較好的耐磨損、抗氧化及耐擦傷性能，常用于噴涂腐蝕性環(huán)境下耐高溫磨損涂層(<900℃)。國內外都對這種涂層的制備工藝及涂層的性能做了全面的研究，并將其與等離子噴涂的碳化鉻涂層的性能做出了比較，發(fā)現(xiàn)爆炸噴涂的碳化鉻涂層比等離子噴涂的碳化鉻涂層具有更少的缺陷、更高的結合強度和更好的耐高溫磨損性能。但碳化鉻的硬度很高，在實際使用中雖提高了涂層的耐磨性，卻使摩擦副產生了嚴重的磨損。為了解決這個問題，龍彥輝等采用了向碳化鉻涂層中加入潤滑劑(CaF2)的辦法。雖然降低涂層的硬度和結合強度，但同時也減小了涂層的摩擦系數(shù)，提高了涂層的塑性變形能力，從而降低了碳化鉻和摩擦副的磨損量。由于碳化鉻的耐磨耐腐蝕性能，其涂層在石油和化工工業(yè)中得到了廣泛使用，如在油泵柱塞和化工閥芯噴涂碳化鉻涂層，使其壽命提高了數(shù)倍。
??? (3)氧化鋁涂層
??? 氧化鋁在自然界中自然資源豐富，價格低廉，具有多方面的優(yōu)良性能，是使用最廣的高熔點氧化物材料。氧化鋁呈白色，有多種同質異晶體，常見的有α-Al203和γ-Al203兩種。α-Al203為六方結構，密度為3.95g/cm3，是各種同質異晶體中最穩(wěn)定的結構，其穩(wěn)定溫度可達熔化溫度。γ-Al203為立方結構晶型，密度為3.47/cm3，是低溫形態(tài)的氧化鋁結晶，在1200℃以上就開始單向轉化為高溫型α-Al203，并使體積收縮13%。噴涂中所使用的氧化鋁粉末是用高純氧化鋁形成的α-Al203經熔煉粉碎后獲得的。氧化鋁在一定高溫條件下具有優(yōu)良的力學性能和化學性能，在1700-1800℃高溫時具有較強的抗氣體腐蝕作用(除了氟)，在1900℃以下的強氧化性氣氛或強還原性氣氛中很穩(wěn)定，氧化鋁還有良好的耐磨損、電絕緣性能。由于氧化鋁的優(yōu)良性能，常用來制備高溫下要求隔熱、耐磨、絕緣的涂層。目前氧化鋁涂層廣泛應用于曲軸、凸輪軸等表面耐磨耐腐蝕涂層的制備。
??? 2.2 爆炸噴涂熱障涂層
??? 航空航天業(yè)的迅速發(fā)展，對發(fā)動機性能提出了越來越高的要求，要求有較高的渦輪前溫度。國外先進的發(fā)動機，在20世紀70年代渦輪前溫度高達1600k以上，90年代達到1900k左右。過去為了解決這個難題，主要是靠發(fā)展高溫合金，并在高溫合金研究上取得了一定的成功。但高溫合金的研制不僅困難很大，而且進展緩慢，靠發(fā)展高溫合金的方法已滿足不了發(fā)展的要求，所以需要利用在高溫部件上噴涂熱障涂層來降低基體合金溫度。氧化鋯涂層就是典型的熱障涂層。
??? 氧化鋯的熔點較高，導熱系數(shù)低，是較好的熱障涂層材料。氧化鋯具有兩種主要的同質異晶體：低溫型單斜晶和高溫型四方晶。在高溫下，這兩種晶型會發(fā)生轉變，并附帶著體積突變，所以噴涂純氧化鋯會發(fā)生涂層開裂和剝落。為解決這個問題，常在氧化鋯中加入適量的氧化釔(Y203)等氧化物，來穩(wěn)定氧化鋯，避免涂層的開裂和剝落。一般采用ZrO3-8Y2O3(部分穩(wěn)定)和ZrO2-20Y2O3(穩(wěn)定)等涂層。另外，氧化鋯涂層和高溫合金基體的熱膨脹系數(shù)相差很大，高溫工作時易產生較高的熱應力，使涂層剝落，因此常將氧化鋯涂層做成雙層結構，在基體上先噴涂一層底層，然后再噴涂氧化鋯涂層。
??? 對于氧化鋯涂層的制備，多年以來一直主要用等離子噴涂和電子束物理氣相沉積。但是等離子噴涂制備的熱障涂層，涂層呈層狀結構，結合強度不高，噴涂過程基體溫升較高，易使組織發(fā)生變化。而且涂層表面粗糙度大，涂層中含有氣孔和未熔顆粒，易使涂層產生裂紋及降低熱障性和耐高溫腐蝕性。電子束物理氣相沉積得到的涂層，工藝復雜，沉積率低，不易制備較厚的涂層。利用爆炸噴涂的氧化鋯涂層均勻、致密度高、結合強度高，其硬度約為等離子噴涂層的兩倍，抗高溫氧化性更高。

3 爆炸噴涂的發(fā)展趨勢
??? 爆炸噴涂的高質量涂層已得到廣泛的認可，但爆炸噴涂涂層仍然存在問題，涂層和基體的熱膨脹系數(shù)不同，容易造成涂層的開裂和剝落。發(fā)展梯度涂層，雖然可使涂層之間及涂層和基體的膨脹系數(shù)差縮小，降低熱膨脹產生的熱應力，但難度挺大，發(fā)展十分緩慢。另外隨著工業(yè)的發(fā)展，對涂層性能的要求越來越高，需要發(fā)展性能更高的涂層。
??? 近年來，納米技術得到飛速發(fā)展。納米材料的前景是廣闊的，但目前由于技術原因，除了少數(shù)幾個方面(如燒結納米結構WC-Co制造石油和鉆探領域中的刀頭)，總的來說還處在納米粉體的研究和制備階段。噴涂技術為納米材料的研究和應用提供了一個新的發(fā)展方向，其中爆炸噴涂尤為適合噴涂納米材料。納米微粒的熔點和晶化溫度均比常規(guī)粉體低得多。采用等離子噴涂方法，容易使納米微粒長大而失去納米材料的特性。超音速噴涂雖然可保持微粒的納米尺寸，涂層的結合強度和致密度與爆炸噴涂相當，但設備的投資大，且束流周沿的低速低溫微粒的直徑是爆炸噴涂的5-10倍，涂層性能均勻性不如爆炸噴涂，對工件造成的熱損傷也比爆炸噴涂大。爆炸噴涂納米粉末時，由于粉末尺寸較小，粉末顆粒更容易被加熱到熔化狀態(tài)，可以提高涂層與基體的結合強度，涂層的致密度也將大大提高。同時粉末顆粒撞擊到工件表面時，將急劇冷卻，避免了納米顆粒的長大，保護了涂層的納米特性。
??? 許多試驗表明，納米材料與傳統(tǒng)材料相比，納米材料的力學性能可得到顯著變化，材料的強度和硬度可得到成倍的提高。一般，納米材料的硬度隨著粒徑的減小而增長。采用納米微粒進行噴涂可以提高涂層的硬度和耐磨性，提高涂層的結合強度和致密度。試驗證明，納米結構涂層的耐磨性與傳統(tǒng)粉末涂層相比提高了3-8倍。而且納米微粒的熱膨脹系數(shù)可調，可將不同熱膨脹系數(shù)材料連接，降低涂層與基體的熱膨脹系數(shù)的差距，是解決涂層開裂和剝落的一個新的方向。另外，納米熱障涂層導熱系數(shù)遠低于傳統(tǒng)熱障涂層，國外認為納米熱障涂層有可能把高壓渦輪葉片的使用溫度提高260℃，因此可以說納米熱障涂層將是熱障涂層的發(fā)展趨勢。
??? 隨著粉體技術、納米技術和爆炸噴涂技術、設備的發(fā)展，爆炸噴涂的應用領域將逐漸拓寬。相信，不久爆炸噴涂納米涂層將成為噴涂技術發(fā)展的主流，對我國的經濟的發(fā)展發(fā)揮越來越重要的影響。
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