低压等离子喷涂钨涂层性能的研究 - 副本

第2卷 第3期2008年9月

材 料 研 究 与 应 用

MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATION

Vo1.2,No.3Sept.2008

文章编号:1673-9981(2008)03-0191-04

低压等离子喷涂钨涂层性能的研究

邝子奇,刘 敏,邓畅光,周克崧,罗广南

3.中国科学院等离子物理研究所,安徽合肥 230031)

摘 要:用低压等离子喷涂技术在铜基体上制备出厚度大于1mm的铜钨梯度钨涂层,对钨涂层性能研究结果表明,采用铜钨梯度方法可以使热膨胀系数不匹配的影响降低,梯度涂层呈层状结构,不易形成贯穿的裂纹;梯度涂层具有良好的导热性和耐热冲击性能,能承受9.6MW/m2和200s的脉冲,而铜基体温度低于200e.真空等离子喷涂梯度涂层是制备核聚变面对等离子体材料的一种有效方法.关键词:钨涂层;梯度涂层;低压等离子喷涂;高能电子束轰击中图分类号:TG174.442;TG146.4+11 文献标识码:A

1,2

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3

(1.中南大学,湖南长沙 410083;2.广州有色金属研究院,广东广州 510650;

钨具有熔点高、良好的化学稳定性及抗腐蚀性,在高温下具有多种用途.如作为保护材料保护暴露于等离子体中的偏转器;钨涂层可以减少等离子体的冲蚀速率,从而降低等离子的污染[1-2]等.铜及其合金具有良好的热导性能,但是其熔点低,无法在聚变反应堆的高温下使用,而在铜基体上喷涂一层纯钨是一个很好的选择.由于钨和铜膨胀系数的差别很大,导致在高温工作过程中产生较大的应力而使涂层与基体分开.如果在铜基体上有一层铜钨梯度涂层作为过渡,那么可以降低界面间的应力影响.本文将研究真空等离子喷涂(VPS)的钨铜梯度涂层的性能及电子束照射后涂层组织性能的变化.

7L/min,喷距200~300mm.为提高涂层与基体间的结合强度,喷涂前先采用反向转移弧对基体进行预热.通过不同的送粉率改变铜钨两种粉末的含量来实现铜钨梯度过渡,过渡层厚度约为0.2~0.3

mm,铜钨梯度钨涂层总厚度大于1mm.1.2 涂层性能测试

用日本JSM-5910扫描电镜测试涂层的表面形貌;用紫色激光彩色光学显微镜观察涂层表面的立体形貌;用LEICADMIRM金相显微镜测定钨涂层的孔隙率;用力可TC-600氧氮分析仪测定钨涂层氧含量;用电子束轰击钨涂层以测试其耐热冲击性能,测试时样品测试台采用间接水冷和直接水冷方式,每次加载时间持续200s.

1 实验部分

2 实验结果和讨论

1.1 涂层制备

基体材料为厚15mm的铜板,铜钨梯度涂层用铜粉粒度为-45um,钨粉粒度为-25Lm和-45Lm.实验设备为DYDP-1型真空等离子喷涂设备,它是在预抽真空后充有保护性气体下进行工作,喷涂工艺参数为电流600~800A、电压65~75V、气压10~16KPa、气体流量Ar40~60L/min、H25~

收稿日期:2008-07-11

作者简介:邝子奇(1975)),男,江西寻乌人,工程师,本科.

2.1 涂层结合强度

将基体预热后,在铜基体上直接喷涂钨涂层,实验结果列于表1.由表1可知,随着预热温度的升高,涂层的结合强度提高;预热温度为800e时,其结合强度达到50MPa.在喷涂前采用转移弧对铜基体预热,不仅可消除铜表面的水分和湿气,