高温下碳化铬系金属陶瓷复合涂层的失效机理研究

Cr3C2/NiCr涂层常用于高温下的耐磨防护，但由于NiCr的存在，Cr3C2在高温下会发生分解反应，造成涂层失效。本研究利用自蔓延反应制备了Cr23C6陶瓷材料，通过放电等离子烧结制备Cr3C2/NiCr和Cr23C6/NiCr复合材料，研究了这两种材料在不同温度下高温处理后的内部组织变化及内应力变化；采用新型的超音速喷涂工艺制备不同Cr23C6含量的碳化铬涂层；对喷涂材料和涂层的常、高温性能进行系统研究；阐明了碳化铬金属陶瓷在高温下的失效机理，对研究碳化物涂层在喷涂及服役条件下失碳过程具有重要意义，为长寿命高稳定碳化物涂层的制备奠定基础。

本项目针对高温环境下广泛使用的碳化铬金属陶瓷涂层材料开展研究，通过热力学计算研究了碳化铬金属陶瓷的热力学稳定性，在真空和空气环境下进行热循环实验，分析了不同环境下碳化铬金属陶瓷的失效形式，采用自蔓延高温合成法和真空雾化法制备了Cr7C3/NiCr、Cr23C6/NiCr复合粉末，并与Cr3C2/NiCr涂层进行了性能对比。获得结果如下，热力学计算结果表明随着温度的升高Cr3C2/NiCr中Cr3C2的分解趋势明显；在真空环境下，多次热循环后，Cr3C2颗粒出现了大量的裂纹；在空气环境下，多次热循环后，Cr3C2颗粒无裂纹出现，与镍铬金属相出现分离；Cr7C3/NiCr涂层的硬度、耐磨性和抗热震性能均优于Cr3C2/NiCr涂层和Cr23C6/NiCr涂层。