引言

非晶涂层材料具有优异的物理，化学和机械性能，具有吸引人的科学研究和应用特征。然而非晶涂层热稳定性和韧性差，限制了非晶合金的大规模应用。本研究利用非晶高温易于晶化的特点原位制备了纳米结构的粘结层，找到一个新的材料体系，通过选择合适的技术和工艺，改善了粘结层和陶瓷层的界面耐久性。实验结果表明，非晶-纳米复合涂层不仅具有高杨氏模量值，而且还提高了涂层体系的韧性。

成果简介

2019年7月，昆明理工大学的宋鹏副教授（通讯作者），李乔磊（第一作者）在Ceramics International上发表了最新的研究成果“Effect of partial crystallization of an amorphous layer on the mechanical properties of ceramic/metal-glass coating by thermal spraying”。在该工作中，利用非晶材料高温易于晶化的特性寻找到原位制备具有纳米粘结层-陶瓷顶层结构的新材料体系。该复合涂层不仅具有高杨氏模量值，而且还提高了涂层体系的韧性。证明了使用热处理诱导非晶粘结层原位制备纳米-陶瓷复合涂层材料是热喷涂领域中可行的技术方案。此外，利用三点弯曲测试技术提出单位力学贡献率的计算方法，以此评价涂层的力学性能，降低了基体力学性能对涂层力学性能评价的干扰。

图文导读

图1   复合涂层的原始和热处理后样品截面EBSD分析结果

图2   三点弯曲测试复合涂层力学性能结果

本研究在通过热喷涂技术成功制备非晶 - 陶瓷复合涂层的基础上，通过热处理诱导非晶粘结层的部分晶化，原位制备纳米结构粘结涂层。对复合涂层的力学性能进行了多尺度的评价。该复合涂层不仅具有高杨氏模量值，而且还提高了涂层体系的韧性。纳米复合陶瓷涂层具有大量纳米颗粒和固溶体，有效地抑制了微硬度测试中的裂纹扩展，提高了涂层性能。此外，利用三点弯曲测试技术提出单位力学贡献率，尽可能的消除基体力学性能对涂层性能评价的影响，以此来准确评价涂层的力学性能。

文章链接

Qiaolei Li, Peng Song, Quan Dong, Cheng Hua, Lu Li, Biju Zheng, Jiansheng Lu, Effect of partial crystallization of amorphous layer on the mechanical properties of the ceramic/metal-glass coating by thermal spraying, Ceramics International, 2019, 45（15）： 18803-18813.

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.06.110