文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
反应等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层形成机理的研究
姓名：臧国鹏
申请学位级别：硕士
专业：材料学
指导教师：何继宁
2011-03
河北工业大学硕士学位论文
反应等离子喷涂 Fe-Al2O3-FeAl2O4 复合涂层
形成机理的研究
摘要
本文选用工业铝粉和氧化铁粉为原料，通过喷雾造粒法，制备出适合于等离
子喷涂的复合粉体，并通过等离子喷涂技术将复合粉体制备成金属陶瓷复合涂
层。对制备出的复合涂层的显微组织形貌及物相组成进行观察分析，结合淬熄法
和热力学分析，分析所得到的数据并研究整个反应的形成机理。
将选用的工业铝粉和氧化铁粉按照一定反应比例进行配比，通过干混、湿混
等方法将粉末进行均匀混合，并加入粘结剂提高粉末的结合强度并制备成料浆，
最后通过造粒法制备出复合粉体。经过筛选，得到尺寸均匀，形状规则，适合喷
涂的复合粉体。
将制备出的复合粉体送入等离子焰流中，粉体受热发生自蔓延反应，生成物
借助等离子气体的速度沉积在基体表面上，相互堆叠形成复合涂层。复合涂层以
为 FeAl2O4 主要组织，并均匀分布着 Fe 和 Al2O3 颗粒。
对复合粉体进行淬熄试验，得到不同飞行距离下复合粉体的组织涂层，利用
XRD 分析得到涂层组织成分；通过差热热重分析，得到复合粉体在加热过程中
的组织变化和反应情况；通过 Spray-Watch2i 观测复合粉体在飞行过程中的温度
速度变化；通过以上得到的数据并结合热力学分析，确定了复合粉体在焰流中的
反应包括三个阶段。每个阶段的反应都将释放出大量的热量，但反应强度逐步降
低最终趋于稳定。推算出每个阶段所发生的化学反应并确定其反应机理，清楚的
得到金属陶瓷复合涂层的形成过程。
关键词：喷雾造粒，反应等离子喷涂，复合涂层，反应机理，淬熄法
i
反应等离子喷涂 Fe-Al2O3-FeAl2O4 复合涂层形成机理的研究
STUDY ON FORMING MECHANISM OF THE
Fe-Al2O3-FeAl2O4 COMPOSITE COATINGBY
REACTIVE PLASMA SPRAYING
ABSTRACT
In this paper, composite powders of Al/Fe2O3 were prepared successfully by
spray granulation using industrial aluminum and iron oxide powder. The
metal-ceramic composite coating was prepared by plasma spraying using the
composite powder. The microstructure and phase morphology of the composite
coating were observed and analyzed. Combine with quenching method and
thermodynamic analysis and analysis the data to research the formation mechanism of
the reaction.
Using the industrial aluminum and iron oxide powder was mixed according to a
certain percentage. The powder will be uniformly mixed by dry mixing, wet mixing
and