采用机械合金化方法制备的莫来石/5 wt%纳米粉煤灰原料粉末的机械性能，用于等离子喷涂：迈向可持续涂层解决方案

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Mechanical properties of mullite/5wt% nano-fly ash feedstock powders produced using mechanical alloying methods for plasma spraying: Towards sustainable coating solutions

球磨参数对mullite/5wt%纳米飞灰涂层性能的影响研究，优化湿法60r/min工艺获得14μm均匀粉末，涂层沉积效率达35%，孔隙率7.9%，硬度647HV1，韧性1.41MPa·m0.52，残余应力达165.95MPa。

　　

摘要

本研究探讨了球磨参数（特别是旋转速度20、40和60转/分钟）在干法和湿法条件下的影响，这些参数对AISI 410钢表面制备莫来石/5wt%纳米粉煤灰涂层的过程有着显著作用，重点关注它们对原料粉末和等离子喷涂涂层的影响。在湿法条件下，当旋转速度为60转/分钟时，优化后的球磨参数能够获得粒径为14微米、粒度分布均匀的高质量原料粉末。采用湿法研磨得到的粉末制备的涂层具有更高的沉积效率（35%），这得益于其更小且分布均匀的颗粒，从而在喷涂过程中增强了材料的熔化效果。这些涂层的孔隙率也显著降低（7.9%），形成了更致密的结构，具有优异的机械性能，包括硬度HV₁为647、断裂韧性为1.41 MPa·m^0.5，以及表面粗糙度（R_a）为6.1微米的平滑表面。残余应力分析表明，湿法研磨的涂层具有更高的残余应力，最高可达165.95 MPa，而干法研磨的涂层则较低。这种差异归因于更细的颗粒尺寸以及沉积过程中的快速热循环，导致涂层内部产生了更大的拉应力。这些结果强调了优化球磨参数对于提升涂层性能和工艺效率的重要性。