将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用YSZ纤维(强度高、模量高、耐高温、抗氧化)对涂层进行增韧,减少纤维增韧体与涂层材料因物理属性差异太大而产生的裂纹、孔洞等缺陷,以期提升等离子喷涂复合防护涂层的综合性能。通过测试涂层的显微硬度发现,由于YSZ与Al2O3两者的显微硬度存在差异,且涂层中两者以片层结构交替分布存在;另一方面,等离子喷涂涂层中存在孔隙、裂纹等,造成致密度不一致和应力分布不均匀等状况硬度值存在波动,添加纤维对涂层硬度总体影响较小。改善陶瓷涂层韧性,能减缓涂层脆性断裂,提高涂层耐磨性能。纤维增强复合涂层耐磨性能提高的原因是在摩擦磨损过程中,嵌入在涂层中的YSZ纤维在循环切应力的作用下从基体中拔出,并发生塑性变形甚至断裂,变成更短的纤维和纤维颗粒,此过程消耗大量的涂层断裂功,增加涂层韧性,减缓涂层脆性层状剥落。

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