经过不同温度下的热震处理后,涂层的相结构发生了较大的变化,如图1所示,Cr3C2-25NiCr粉末经过爆炸喷涂形成的涂层主要仍以Cr3C2相为主,并存在一定的氧化情况,产生了少量的Cr7C3相和NiCr2O4相,Ni、Cr主要以固溶体的形式存在。经过700℃热震后,涂层中Cr3C2相的含量减少,被氧化脱碳成Cr7C3相,NiCr固溶相消失,转化为Cr3Ni2 相以及NiCr2O4相,并出现了Cr5O12相。热震温度升高到800℃后,氧化情况加剧,涂层中Cr7C3相的含量明显增加,而NiCr2O4相因被分解而有所减少。热震温度升高到900℃后,涂层的相结构发生了显著地变化,涂层中Cr3C2相几乎全部脱碳成为Cr7C3相,NiCr2O4:相进一步被分解,Ni、Cr主要以Cr3Ni2相存在,并还存在少量的Cr5O12相。未经过热震处理的涂层中存在NiCr固溶相可以提高涂层的强韧性,而经过700℃、800℃热震处理后,因氧化出现了大量的Cr7C3相及尖晶石结构NiCr2O4;相,这两种结构都具有一定的硬脆性,热震温度升高到900℃后,尖晶石结构NiCr2O4。相被逐渐分解,涂层相结构趋向简单和稳定。并根据JADE软件得出2θ=82.3°峰的半峰宽:700℃为0.388、800℃为0.576、900℃为0.603,根据谢乐公式知道晶粒尺寸与半峰宽成反比,因此可知随着热震温度的升高,涂层中Cr3N12相及Cr7C3相的晶粒尺寸不断细化。

图1 涂层XRD图谱
未经过热震处理以及分别经过700、800及900℃热震处理涂层的截面SEM微观形貌如图2所示。从图2中可以看出,爆炸喷涂形成的Cr3C2-25NiCr涂层中,深色的CriC2颗粒分布在浅色的NiCr粘结相中,并呈致密结合。经过700℃热震处理后,出现了一些凹坑;经过800℃热震处理后,涂层中出现了微裂纹;经过900℃热震处理后,涂层中的微裂纹发生了显著的扩展。这主要是由于热震处理使涂层发生了氧化(如EDS结果所示凹坑及裂纹处0含量显著增加,而C的比例降低),涂层中硬质相 Cr3C2被高温氧化成Cr7C3相而变脆,以及Ni、Cr被氧化生成尖晶石结构NiCr2O4相,使得粘结相的功能变差,而脆性增加,同时由于热应力的挤压作用,使得这些硬脆颗粒破碎剥落,随着热震温度的升高,硬脆颗粒的破碎逐渐成为主要的裂纹源产生微裂纹,并且裂纹逐渐扩展。

图2 涂层SEM微观形貌(a)未处理;(b)700℃热震处理;(c)800℃热震处理;(d)900℃热震处理
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