喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al含能结构涂层组织及性能的影响

摘要：

目的 调控冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的微观结构,增加涂层中组元间的接触面积,提高涂层反应速度.方法 在Ni、Al混合粉末中引入铸钢弹丸,研究喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al涂层微观组织、力学性能和反应特征的影响.采用扫描电镜(SEM)结合定量金相方法,表征Ni-Al涂层微观形貌和Ni、Al组元的接触面积.通过万能材料试验机及分离式霍普金斯压杆(SHPB)测试Ni-Al涂层的压缩力学性能.采用差示扫描量热分析法(DSC)分析Ni-Al涂层的反应温度及放热量.通过高速摄影分析Ni-Al涂层的自蔓延反应过程和燃烧速度.结果 喷丸辅助冷喷涂所制备的Ni-Al涂层整体致密、无宏观裂纹.弹丸冲击提高了涂层中Ni颗粒的变形程度和Ni、Al组元间的接触面积,对涂层密度和Ni、Al活性组元含量无明显影响.喷丸辅助冷喷涂Ni-Al在准静态和动态条件下的抗压强度分别为210～250 MPa及310～335 MPa.引入弹丸提高了冷喷涂Ni-Al涂层的反应活性,反应起始温度下降至422℃,并显著提高了冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的自蔓延燃烧速度.当钢丸添加量为77％时,涂层燃烧速度达到416 mm/s,提高近5倍.结论 喷丸辅助冷喷涂工艺可在保证涂层力学性能的同时,提高Ni-Al含能结构涂层的反应活性,并显著提高自蔓延燃烧速度,弹丸含量对涂层成分影响不大.

关键词：冷喷涂、喷丸、含能结构材料、动态力学性能、自蔓延反应

所属期刊栏目：49

分类号：TG174.44(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51671031

在线出版日期：2020-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：85-92