采用高能球磨制備NiCrCr2O3BaF2/CaF2復合粉體，并采用爆炸噴涂工藝對粉體進行噴涂試驗。研究了球磨時間對粉體的影響，以及噴涂后涂層的顯微組織結構和常規(guī)性能特征，從而為爆炸噴涂制備高溫納米自潤滑復合涂層提供理論和實踐基礎。

　　1試驗11粉體制備試驗材料NiCr和Cr2O3為市售粉體，BaF2/CaF2為自制共晶，其物性特征如所示。按設定的配比將BaF2/CaF2和Cr2O3裝入高能球磨機中高能磨3h，加入NiCr合金粉體后繼續(xù)球磨4、6、11h.研磨介質為軸承鋼球，球體尺寸為8，球磨機轉速為1400r/min，球料比為101.作為對比，利用高能球磨機對設定配比三組元進行無球干混1h，制備混合粉末。

　　12涂層制備爆炸噴涂設備選用俄羅斯Ob型水平爆炸噴槍。噴涂用氣體為乙炔和氧氣，保護氣體為氮氣，噴涂工藝參數(shù)見。涂層基體材料為1Cr19Ni9Ti不銹鋼，金相試樣規(guī)格為：20mm10mm1mm，測試涂層結合強度試樣規(guī)格為19mm60mm.

　　13表征用FEIQUANTA600型掃描電鏡（SEM）觀察、分析噴涂粉體的形貌和粒度以及爆炸噴涂層截面的微觀組織，利用其附帶的能譜儀（EDX）確定涂層的元素組成。采用BrukerD8型X射線衍射儀對球磨后粉體進行物相分析。使用StruersDuramin型顯微硬度計測試涂層截面的顯微硬度，所加載荷為980mN，加載15s，測5個點，取其平均值。采用特定統(tǒng)計分析軟件測試涂層的孔隙率。根據(jù)航標HB514396在Instron5882型拉伸試驗機上測試涂層與基體結合強度。

　　2結果與分析21粉體形貌與粒度分析為不同球磨時間后粉末的SEM形貌圖。

　　共晶從混合粉微觀形貌和其EDS分析結果可以看出，混合粉體具有較寬的粒度范圍（5100m），且各組元基本均勻分布：球形顆粒（A）為NiCr合金，形狀不規(guī)則粉體顆粒（B）為Cr2O3，NiCr和Cr2O3顆粒表面均勻粘附的細小針狀、棒狀顆粒（C）為BaF2/CaF2共晶（箭頭標示）。

從球磨后粉體的形貌圖可以看出，球磨初期，粉體中有未破碎的大顆粒的存在；隨球磨時間的延長，顆粒尺寸逐步減小，粒度均勻性逐步提高，顆粒形狀逐漸趨于球形。粉體球磨11h后，顆粒尺度均勻性及球形度最好；有微納米尺度的細小顆粒在大顆粒表面的粘附及鑲嵌。

　　顯示了球磨6h和11h后粉體的表觀粒徑累積分布?？梢钥吹?，粉體經(jīng)高能球磨，顆粒尺寸進一步細化，粒度分布趨于集中。球磨6h后的粉體表觀粒度<8m，球磨11h后的粉末表觀粒度<5m；后者粒度分布較前者更集中，比表面積更大。

　　球磨后粉體表觀粒徑分布22粉體X射線衍射分析是球磨不同時間后粉體的X射線衍射特征曲線。可以看出；隨著球磨時間的延長，各峰的強度逐漸降低，且發(fā)生了不同程度的寬化?；旌戏壑蠦aF2和CaF2顯示明顯的衍射峰，隨球磨時間的延長，其衍射峰強度逐漸降低，球磨11h的粉體中CaF2的衍射峰完全消失，而衍射圖譜中并未顯示新相的衍射峰，故BaF2/CaF2共晶完全固溶于韌性NiCr合金中，而Cr2O3均勻鑲嵌在NiCr合金中，與資料中顯示的結果一致。

　　X射線衍射圖譜在高能球磨過程中，粉體不斷的受到罐體及球的高能碰撞及擠壓，脆性組元BaF2/CaF2和Cr2O3首先破碎，延性組元首先發(fā)生變形，細小的脆性顆粒處于延性顆粒之間。同時延性的金屬發(fā)生加工硬化，且在隨后的球磨過程中發(fā)生斷裂。無論是脆性粒子還是延性粒子，顆粒尺寸都不斷減小，最后形成組織均勻的彌散質點的復合組織。

　　粉體形貌、粒度分布及X射線衍射分析的結果表明，粉末經(jīng)11h球磨后性能最優(yōu)。鑒于爆炸噴涂對噴料粒度的要求，在本文中，用有機粘結劑（噴涂過程中完全揮發(fā)）對其進行造粒處理，選取粒度范圍>11042m（160325目），作為爆炸噴涂粉體（下文簡稱球磨粉），用于爆炸噴涂層性能研究。

　　23涂層組織是混合粉及球磨粉經(jīng)爆炸噴涂制備的涂層的截面微觀結構及其EDS分析圖譜。從（a）和（b）可以觀察到，涂層呈爆炸噴涂典型的水紋條帶狀結構，組織均勻，層與層之間結合緊密，沒有裂紋，圖（c）中的EDS分析結果顯示灰白處（A區(qū)）主要是NiCr；黑色物質處（B區(qū)）主要是Cr2O3、BaF2/CaF2共晶及部分孔洞；灰黑處（C區(qū)）包含有NiCr、Cr2O3和BaF2/CaF2。其中混合粉噴涂層條帶較寬，而球磨粉噴涂層條帶寬度減小，組織細化明顯，且涂層均勻性、致密性優(yōu)于混合粉噴涂層。分析其原因主要是球磨粉顆粒細小，成分、結構、粒度均勻，噴涂時熔化充分，變形良好并充分平鋪基體表面，因此條帶寬度減小，涂層組織均勻致密。

　　24涂層性能是混合粉及球磨粉爆炸噴涂層經(jīng)拉伸斷裂后表面的SEM形貌。由圖可見，混合粉噴涂層呈整體剝落，斷面組織粗大；球磨粉噴涂層，斷面呈層狀斷裂，組織均勻細小，且有拉伸導致的宏觀裂紋存在（圖中箭頭所示）。

　　列出了涂層的性能指標。由表可見，混合粉及球磨粉噴涂層都具有較低的孔隙率，且球磨粉噴涂層相對于混合粉噴涂層，結合強度提高了274，顯微硬度提高720.

　　涂層的性能取決于其物相組成和組織形貌，而兩者很大程度上取決于粉體性能及噴涂工藝。

　　混合粉顆粒尺度范圍寬，尺寸均勻性差，在噴涂過程中，熔融不充分，與基體形成簡單的機械結合；球磨粉具有均勻的組織結構及微納米尺度的細小顆粒，經(jīng)爆炸噴涂，熔化完全，高速撞擊并平鋪到基體表面，與基體形成牢固的冶金結合，冷卻后形成細小的晶粒及均勻致密的組織，故球磨粉體的爆炸噴涂層孔隙率低，結合強度和顯微硬度較高。

　　3結論（1）采用高能磨工藝，制備出了結構、成分、粒度均勻的爆炸噴涂用NiCrCr2O3BaF2/CaF2復合粉體。在進行球磨11h后，粉體中BaF2和CaF2完全進入NiCr合金基體中形成固溶體，該狀態(tài)下的粉體性能最優(yōu)，該球磨粉適宜做作爆炸噴涂噴料。

　?。?）該爆炸噴涂工藝制備出高致密度涂層：混合粉及球磨粉噴涂層孔隙率低于1.

　　（3）以球磨粉為噴料，采用爆炸噴涂工藝制備出了組織均勻致密的NiCrCr2O3BaF2/CaF2復合涂層，結合強度為673MPa，顯微硬度Hv為5781，與同等厚度的混合粉噴涂層相比，結合強度提高了274，顯微硬度提高了720，綜合性能更優(yōu)異。