等離子體噴涂法制備的鎢銅功能梯度材料優(yōu)缺點(diǎn)

目前研究最多最成熟的鎢涂層制備工藝是等離子體噴涂。等離子體噴涂是一種材料表面強(qiáng)化和表面改性的技術(shù)，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。特點(diǎn)是待噴涂零件尺寸不受限制，基體材質(zhì)廣泛，加工余量小，可用于噴涂強(qiáng)化普通基材零件表面等，且零件無(wú)變形，不會(huì)改變基體金屬的熱處理性質(zhì)，涂層種類(lèi)多，工藝穩(wěn)定，質(zhì)量性能好。

基于以上優(yōu)點(diǎn)將其應(yīng)用于鎢銅功能梯度材料的制備。目前等離子噴涂法制備鎢銅功能梯度材料主要包括兩個(gè)方向：一是選擇熱膨脹系數(shù)介于鎢、銅之間的材料作為過(guò)渡層。研究人員選用Al-Si和Ni-Al、W為過(guò)渡層，運(yùn)用等離子噴涂法成功的制備出噴涂層厚度約為5mm的鎢銅功能梯度面對(duì)等離子部件，其密度為理論密度的92%。另一個(gè)方向則直接選擇鎢、銅梯度層為過(guò)渡層，最大限度的消除鎢、銅之間的熱應(yīng)力。先在銅基體上噴涂200μm的梯度層，鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0逐步增加到100%（以20%為遞增平臺(tái)變化），再在梯度層表面噴涂200μm純鎢，噴涂層相對(duì)密度達(dá)92.5%，最終獲得的鎢銅功能梯度面對(duì)等離子材料的熱疲勞性和抗熱震性可承受熱流密度小于5MW/m2的熱沖擊。

在等離子噴涂過(guò)程中，通過(guò)逐漸調(diào)整W粉、Cu粉含量，使成分呈連續(xù)梯度變化，沉積率比較高，有助于得到大面積塊材。但涂層與基體之間的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主，結(jié)合強(qiáng)度比較低，涂層組織不均勻、孔隙率高，層間結(jié)合力低，容易剝落等，降低了其應(yīng)用性能。
常規(guī)條件下鎢、銅互不相溶，兩者既不能形成固溶體，也不能通過(guò)反應(yīng)生成化合物，所以鎢銅復(fù)合材料是一種典型的偽合金，致密化難度較大。提高鎢銅功能梯度材料燒結(jié)致密性的制備方法很多，除了上述熔滲法、粉末冶金法、等離子噴涂法等基本的FGM合成技術(shù)之外，還有直接通過(guò)改變鎢銅功能梯度材料的致密性燒結(jié)，如納米化燒結(jié)，添加燒結(jié)助劑，粒度配比，高壓燒結(jié)等。不同的制備方法，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，所獲得的W/Cu功能梯度材料的尺寸、組織和性能也可能各不相同。