Vol.27 No.4 潘继岗等：等离子喷涂钼基非晶纳米晶复合涂层的组织和电化学特性 ·455· 项性能，涂层中灰区(B)的元素分布基本保持了 Mo基喷涂粉的成分特点. 23涂层的显微硬度分析 涂层的显微硬度与涂层的组织结构有密切 的关系.钼基合金涂层经过等离子喷涂后形成组 织致密的涂层结构，所获得的涂层经过X衍射分 析发现有纳米尺寸的硬质相MoFe,Co和Fe,C存 在，同时涂层经过扫描电镜和能谱分析发现涂层 中除有少量的富钼区存在外，其他的区域基本保 持了钼基喷涂合金粉的化学成分的分布.一定量 的Si,Cr,B,Ni等元素强化了涂层，有利于涂层硬 度的提高.涂层在德国产的Leica大型显微硬度 计上测量发现涂层的最高显微硬度达到1426.9 HV,平均显微硬度为1047.6HV. 2.4涂层的透射电镜分析 图4为钼基非晶纳米晶涂层TEM形貌图及 微区衍射图.从图可以看出：涂层的徽观组织致 图3Mo基合金涂层SEM表面形貌(a)和横戴面形貌b) (a) Fig.3 SEM surface morphology(a)and cross section morphology (b)of Mo base alloy coatings 微裂纹，而形成了孔隙.通过HITACHI S-350ON 型扫描电镜测定计算涂层在三个不同区域的孔 隙率分别为7.7%，2.9%和5.8%，平均孔隙率为 5.5%.涂层成分分布不均匀，对涂层中的亮区（定 义为A点)和灰区（定义为B点）进行能谱分析，其 结果见表1. 表1M0基合金涂层的能谱分析结果（质量分数） Table 1 EDS analysis result of Mo base alloy coatings 区域Ni Cr Fe Si Mo 图4钼基非晶纳米晶涂层TEM形貌图(a及微区衍射(b) Fig.4 Transmission electron micrograph (a)and diffraction photo A(亮区)2.601.651.29 94.46 (b)of molybdenum base amorphous and nanocrystalline alloy co- B(灰区)27.034.363.110.63 61.50 atings 结合图3和表1分析，涂层具有以下特点：(1) 密均匀，涂层中弥散分布有大小均匀的多晶成 涂层呈典型的层状结构，基体和涂层的结合以机 分，测量这些多晶成分的尺寸，其尺寸分布在 械结合为主，在结合处存在一定的裂纹和孔隙， 10-30nm之间，与用X衍射的衍射峰的半高宽经 对整个涂层而言，涂层的组织致密，但是在涂层 过谢乐公式计算的晶粒尺寸基本吻合.表明涂层 的不同区域裂纹和孔隙的分布不相同，孔隙率最 经过等离子喷涂后晶态物质向非晶态转变的过 大达到7.7%，最小为2.9%，平均为5.5%.(2)涂层 程中，未转变的晶粒以纳米晶的形式存在，同时 在亮区(A)、灰区(B)两点的元素分布有明显的差 这种纳米晶均匀分布在组织均匀的涂层上.图4 别.(3)对于亮区(A)存在明显的富Mo现象，Ni, b)为涂层的微区衍射图.可见微区衍射图由两部 Cr,Fe的含量都很小，而Mo达到了94.46%，成为 分组成：其一是衍射花样的中心有一漫散的中心 典型的富钼区，并且整个富钼区的涂层组织致 斑点及漫散环，这种漫散的非晶衍射斑点是非晶 密，无微裂纹和微小孔隙.(4)对于灰区(B)是涂层 态的典型特征，表明涂层中非晶态的存在：另一 中大部分存在的形式，可以很好地反映涂层的各 个特点是在漫散的非晶衍射斑点上还分布有一V匕L2 7 N o 一 4 潘 继 岗等 : 等离 子 喷涂铝 基 非 晶纳米 晶 复合 涂层 的组 织 和 电化学 特性 项性 能 , 涂 层 中灰 区 ()B 的元 素分 布 基 本保持 了 M o 基 喷 涂粉 的成 分特 点 . .2 3 涂 层 的显 微硬度 分 析 涂 层 的 显 微硬 度 与 涂 层 的 组 织 结 构有 密 切 的关 系 . 铝基 合金 涂 层经 过 等离 子 喷涂 后形 成组 织致 密 的涂 层 结 构 , 所 获得 的涂层 经 过 X 衍 射分 析发 现 有纳 米 尺寸 的硬 质 相 Molz F e 二 C : 。 和 eF 3 C 存 在 . 同时涂 层 经过 扫 描 电镜和 能 谱分 析 发现涂 层 中除有 少 量 的富钥 区 存在 外 , 其 他 的区域 基本 保 持 了钥基 喷涂 合 金 粉的 化 学成 分的 分布 一定量 的 is , c r, B , N i 等 元 素 强化 了涂 层 , 有利 于涂 层 硬 度 的 提 高 . 涂 层 在德 国产 的 L ie ca 大型 显微 硬 度 计 上 测 量 发现 涂 层 的最 高 显微 硬 度 达 到 1 4 26 .9 HV , 平 均 显微 硬 度 为 1 0 47 . 6 HV . .2 4 涂 层 的透 射 电镜 分 析 图 4 为铝 基 非 晶纳 米 晶涂 层 TE M 形貌 图 及 微 区 衍 射 图 . 从 图可 以看 出 : 涂层 的微 观 组 织致 图 3 M 。 签合 金涂 层 S E M 表面形 貌 ( a) 和 横截 面形 貌伪) iF g · 3 S E M s u far c e m o rP 七o fo gy a( ) a n d e 门 , s s e e 幼o . m o rP h o l o gy 伪) o f M o b a s e a l o y e o a U n gs 微裂 纹 , 而 形成 了孔 隙 . 通 过 H I TA C H I S 一 3 5 0 N 型扫 描 电镜 测 定 计 算涂 层 在 三 个 不 同区 域 的 孔 隙率 分 别 为 .7 7% , .2 9% 和 5 . 8% , 平均 孔 隙率 为 5 . 5 % . 涂层 成 分分 布 不均 匀 , 对 涂 层 中 的亮 区 ( 定 义 为 A 点 )和 灰 区 ( 定义 为 B 点 )进 行 能 谱分 析 , 其 结 果 见表 1 . 表 I M 。 基合 金涂 层的 能谱 分析 结果 (质量 分数 ) aT b l e 1 E D S a . a lys i s 代s u lt o f M o b a s e a l oy e o a it n邵 % 区 域 N i C r F e 5 1 M o (A 亮 区 ) 2石 0 1 . 6 5 1 . 2 9 一 9 4 4 6 B (灰 区 ) 2 7 . 0 3 4 . 3 6 3 . 1 1 0 . 6 3 6 1 . 50 图 4 钥 基非 晶纳 米 晶涂层 T E M 形 貌图 ( a) 及微 区衍射助 R g · 4 介 a n , m is s i o n e l e c t r o . m ic m g ar P七 a( ) a n d d i幻r a c it o n p h o t o 伪) o f m o ly b d e n u m b a s e a m o 印 h o u s a n d . a o o e口 s at 山 n e a UOy e -o a 廿n g s 结 合 图 3 和表 l 分 析 , 涂层 具 有 以下特 点 : ( l) 涂 层呈 典 型 的层 状 结 构 , 基 体和 涂层 的 结合 以机 械 结合 为 主 , 在 结合 处存 在 一 定 的裂 纹 和 孔 隙 , 对整 个 涂层 而 言 , 涂层 的组 织致 密 , 但 是在 涂 层 的不 同区 域 裂纹 和孔 隙的分 布 不相 同 , 孔 隙率 最 大达 到 .7 7% , 最 小为 .2 9% , 平 均 为 5 . 5% . ( 2) 涂层 在亮 区 (A ) 、 灰 区 (B ) 两 点 的元 素 分 布 有 明显 的差 别 . (3 ) 对 于亮 区 (A ) 存 在 明显 的 富 M O 现 象 , iN , Cr , eF 的含 量都 很 小 , 而 M o 达 到 了 94 .4 6% , 成 为 典 型 的 富钥 区 , 并 且 整 个 富 铝 区 的涂 层 组 织 致 密 , 无 微裂 纹和 微 小孔 隙 . (4) 对 于灰 区 (B ) 是涂 层 中大 部分 存在 的 形式 , 可 以很好 地 反映 涂层 的 各 密 均 匀 , 涂层 中 弥散 分 布 有 大 小均 匀 的 多 晶成 分 , 测 量 这些 多 晶成 分 的尺 寸 , 其 尺 寸 分 布 在 10 一 3 0 nm 之 间 , 与用 X 衍 射 的衍 射 峰 的半 高宽经 过谢 乐 公式 计算 的晶粒 尺 寸基 本吻 合 . 表 明涂 层 经过 等 离 子 喷 涂 后 晶 态物 质 向非 晶态 转 变 的过 程 中 , 未转 变 的晶粒 以纳 米 晶 的形 式存 在 , 同时 这 种 纳米 晶均 匀分 布 在组 织 均 匀 的涂 层上 . 图 4 伪)为涂 层 的微 区 衍 射 图 . 可 见微 区衍射 图 由两 部 分 组成 : 其 一 是衍 射花 样 的 中心有 一漫 散 的 中心 斑 点及 漫散 环 , 这种 漫 散 的非 晶衍射 斑 点是 非 晶 态 的典 型特 征 , 表 明涂 层 中非 晶态 的存 在 ; 另一 个 特 点 是 在 漫 散 的非 晶衍 射 斑 点上 还 分布 有 一