大气等离子喷涂AT40-Cu复合涂层的摩擦学性能与裂纹抗力增强研究

《Surfaces and Interfaces》：Enhanced Tribological and Crack Resistance Performance of AT40-Cu Composite Coating Produced by Air Plasma Spraying

本综述系统评估了铜（Cu）掺杂对大气等离子喷涂（APS）制备的Al2O3-40wt.%TiO2（AT40）复合涂层性能的优化作用。研究表明，Cu的添加显著提升了涂层的断裂韧性（达8.4 MPa·m1/2）与耐磨性，同时通过降低能量释放率（至17.4 N/m）有效抑制裂纹扩展，为航空航天高温防护涂层提供了创新解决方案。

　　

亮点

AT40与AT40-Cu原料的表面微观结构

为了更深入地了解AT40粉末的特性，我们采用扫描电子显微镜（SEM）分析了其微观结构，并在不同分辨率下捕获图像（如图2a-c所示）。图2d展示了纯AT40粉末的粒径分布直方图。为了进一步增强AT40复合材料的性能，我们选择铜（Cu）粉末作为掺杂剂。将不同含量（5、10和20 wt.%）的铜（Cu）添加到AT40粉末中，以研究其对涂层性能的影响。

结论

本研究系统探讨了通过大气等离子喷涂制备的、具有不同铜浓度（5、10和20 wt.%）的AT40-Cu复合涂层的机械和摩擦学性能。等离子喷涂过程促进了新相的形成，包括Al₂O₃、Ti₂O₃、Cu₂O和Al₂TiO₅，这些新相有效地填充了微观结构空隙，显著增强了涂层的韧性和耐磨性。值得注意的是，AT40-20wt.%Cu复合涂层展现出最优异的综合性能。