第11期 祝军等：AC-HVAF喷涂铁基非晶复合涂层结晶度的DSC法测定 ,1125. 在涂层冷却至室温后的析出；另一个原因是喷涂粒 分析： 子在基体上快速冷却使金属液体不可能完全充满整 个粒子间的接触部分以及涂层在喷涂后冷却时产生 △HA= hA/m A 4 残余应力使其表面产生部分很小的微裂纹而形成了 FC=△H=k(A+B)7mA+B r 孔隙9 其中，Q1表示某一温度下的放热量， 2.2涂层DSC分析 按照面积积分求出A、B的面积比例.如图6 非晶态是亚稳态，其自由能要比晶态的自由能 所示600℃时面积积分A=10.04542mm2,而总面 高，因此随着温度的升高或时间的延长，必然发生从 积A十B=25.42722mm2,故A/(A十B)= 非晶态合金向晶态合金的转变，该转变是一种放热 0.39507. 反应，差示扫描量热法通过测定试样与参比物吸收 的功率差表示热焓变化，即DSC曲线下面积就是转 2.508 变的热效应].利用差示扫描量热法可以测出输 2.090 入到试样和参比物之间的功率差与温度或时间的关 中1.672 系曲线.试样的DSC测试采用德国NETZSCH 1.254 DSC204差式扫描量热仪，测试条件为刚玉坩埚，参 比物Al203粉末，抽真空，并通流动Ar气(50mL· 0.836 min)保护，升温速度为10℃min-1,试样质量为 0.418 7.30mg 58059060061062063060 T/℃ 图4是AC HVAF喷涂制备的Fe基非晶合金 涂层的DSC曲线，其升温速度是l0℃min-1.可以 图5放热峰曲线 看出：在580~640℃之间DSC曲线上有特别明显 Fig-5 Exothermic peak curve 的放热峰，曲线的其他温度阶段基本上没有明显的 28 放热峰存在，可以将这个阶段的放热作为涂层晶化 过程所释放的总结晶潜热 22 4.180 16 3.344 10 2.508 DIP/OP 1.672 2上 580590600610620630640 T/℃ 0.836 图6放热峰面积积分曲线 01 0 2004006008001000 Fig.6 Exothermic peak integral area curve Tm℃ 图4常温下e基非晶涂层的DSC曲线 用同样方法求得其他温度时的转变分数，如图 Fig-4 DSC curve of an iron-based amorphous alloy coating at room 7所示 temperature 2.2.2热处理后涂层的DSC分析 分别将600,610,615,620,630℃热处理后的涂 2.2.1非晶涂层的DSC分析 层试样进行DSC测试，其实验条件和非晶涂层的完 实验所研究的Fe基合金涂层是很好的非晶态， 全一致 通过对这种良好非晶合金涂层试样的DSC测试，来 图8中的A、B、C、D、E、F分别是涂层常温下和 计算出不同温度下的转变分数.图5是涂层升温过 经过600,610,615,620,630℃热处理的DSC曲线， 程中存在的放热峰.根据图5与式(4)不难计算出 升温速度为10℃min1,其质量均为7.30mg从 600,610,615,620,630℃时试样从非晶态向晶态的 图中可以看出，随着热处理温度的升高，曲线上的放 转变分数Fc 热峰面积不断减小，即涂层中非晶向晶化态转变释 结合图5以计算600℃时转变分数为例进行 放的结晶潜热减少，根据非晶合金相变的热力学原在涂层冷却至室温后的析出；另一个原因是喷涂粒 子在基体上快速冷却使金属液体不可能完全充满整 个粒子间的接触部分以及涂层在喷涂后冷却时产生 残余应力使其表面产生部分很小的微裂纹而形成了 孔隙［9］． 2∙2 涂层 DSC 分析 非晶态是亚稳态‚其自由能要比晶态的自由能 高‚因此随着温度的升高或时间的延长‚必然发生从 非晶态合金向晶态合金的转变‚该转变是一种放热 反应．差示扫描量热法通过测定试样与参比物吸收 的功率差表示热焓变化‚即 DSC 曲线下面积就是转 变的热效应［10］．利用差示扫描量热法可以测出输 入到试样和参比物之间的功率差与温度或时间的关 系曲线．试样的 DSC 测试采用德国 NETZSCH DSC204差式扫描量热仪‚测试条件为刚玉坩埚‚参 比物 Al2O3 粉末‚抽真空‚并通流动 Ar 气（50mL· min －1）保护‚升温速度为10℃·min －1‚试样质量为 7∙30mg． 图4是 AC－HVAF 喷涂制备的 Fe 基非晶合金 涂层的 DSC 曲线‚其升温速度是10℃·min －1．可以 看出：在580～640℃之间 DSC 曲线上有特别明显 的放热峰‚曲线的其他温度阶段基本上没有明显的 放热峰存在．可以将这个阶段的放热作为涂层晶化 过程所释放的总结晶潜热． 图4 常温下 Fe 基非晶涂层的 DSC 曲线 Fig．4 DSC curve of an iron-based amorphous alloy coating at room temperature 2∙2∙1 非晶涂层的 DSC 分析 实验所研究的 Fe 基合金涂层是很好的非晶态‚ 通过对这种良好非晶合金涂层试样的 DSC 测试‚来 计算出不同温度下的转变分数．图5是涂层升温过 程中存在的放热峰．根据图5与式（4）不难计算出 600‚610‚615‚620‚630℃时试样从非晶态向晶态的 转变分数 FC． 结合图5以计算600℃时转变分数为例进行 分析： FC＝ ΔHA ΔH ＝ kA／m k（ A＋B）／m ＝ A A＋B ＝∫ 640 580 d Q1 d T d T ∫ 640 580 d Q d T d T ． 其中‚Q1 表示某一温度下的放热量． 按照面积积分求出 A、B 的面积比例．如图6 所示600℃时面积积分 A ＝10∙04542mm 2‚而总面 积 A ＋ B ＝25∙42722mm 2‚故 A／（ A ＋ B ） ＝ 0∙39507． 图5 放热峰曲线 Fig．5 Exothermic peak curve 图6 放热峰面积积分曲线 Fig．6 Exothermic peak integral area curve 用同样方法求得其他温度时的转变分数‚如图 7所示． 2∙2∙2 热处理后涂层的 DSC 分析 分别将600‚610‚615‚620‚630℃热处理后的涂 层试样进行 DSC 测试‚其实验条件和非晶涂层的完 全一致． 图8中的 A、B、C、D、E、F 分别是涂层常温下和 经过600‚610‚615‚620‚630℃热处理的 DSC 曲线‚ 升温速度为10℃·min －1‚其质量均为7∙30mg．从 图中可以看出‚随着热处理温度的升高‚曲线上的放 热峰面积不断减小‚即涂层中非晶向晶化态转变释 放的结晶潜热减少．根据非晶合金相变的热力学原 第11期 祝 军等： AC－HVAF 喷涂铁基非晶复合涂层结晶度的 DSC 法测定 ·1125·