第7期 张建等：超音速等离子喷涂YPSZ涂层的组织及耐磨性能 919· 2.3.4YPSZ涂层化学硬化前后的磨痕宽度及其磨 裂，故而其磨损机制与Chen等16)的研究相类似， 损机制 主要为脆性断裂导致的磨粒磨损：图9(c)为图9(b) 图9为不同倍数下磨损后YPSZ涂层表面的扫 的高倍图片，在硬质微凸体上可见较深的犁沟，这 描电镜像及能谱.从图9(a)中可见，与刚玉球磨损 是由于磨损过程中Al2O3磨屑和剥落的ZO2小颗 后的YPSZ涂层磨痕宽度平均值为3638.8m:由 粒协同作用在微凸体上留下的划痕：图9()为硬 图9(b)可见，磨痕中的黑色点状物为涂层中的硬质 质微凸体和疏松组织的能谱结果，A1元素在以O01 凸峰，浅色部分为断裂区，是由于早期磨下来的陶 和003区为代表的硬质相中的质量分数为9%左右， 瓷颗粒进入摩擦面成为磨粒，在法向压力和切应力 而在以002区为代表的疏松组织中的质量分数仅为 作用下撕裂涂层中结合较薄弱的组织，形成脆性断 0.88%. 3673um 3605um 3560山 ×3050而 (d) JED-2200 Series JE 加斌味 能量/eV质量分数/%误差/%原子数分数/% 0.525 29.70 0.46 i4.75 1.486 9.20 0.14 11.90 2.042 61.09 0.35 23.36 Total 1DD.00 100.00 002 元 能量/keV 质量分数/%误差/% 原子数分数/% 0.525 30.70 0.45 71.0g Alk 1.486 0.88 0.14 1.20 2.042 68,42 0.35 27.77 100.00 100.00 003 元 能量/keV 质量分数/%误差/% 原子数分数/% 0.525 29.87 0.31 65.09 1.4s6 8.92 0.10 11.52 2.042 61.21 0.28 23.39 Tota 100.00 100.0D0 100m 3600 3300 D01 4400 002 3000 Z 4000 Zr 2700 3600 3200 2800 1800 2400 1500 ￥2000 1200 A 1600 900 1200 600 800F 300 400 0.00 2.00 4.006.00 8.00 10.00 0.002.00 4.006.00 8.00 10.00 能量/keV 能量/keV 图9磨损后YPSZ涂层表面的扫描电镜像(ac)及其能谱(d) Fig.9 SEM images of the YPSZ coating worn surface (a-c)and its EDS spectra(d) 图10为磨损后化学硬化YPSZ涂层表面的扫 磨粒磨损和微动磨损，脆性断裂区更少，而且断裂 描电镜像及其能谱.从图10(a)中可见，经过化学 程度更轻，根据Rabinowie提出的磨粒磨损模型的 硬化的YPSZ涂层与刚玉球磨损后磨痕宽度平均 计算公式为四 值为2236.6m,较硬化之前涂层磨痕宽度降低了 约40%：由图10(b)可以看出，硬化后的涂层中硬 (1) 质凸峰的数量与处理之前相比更多，其磨损机制为 式中：Kabr为磨粒磨损系数，与磨粒的性质相关：L第 7 期 张 建等：超音速等离子喷涂 YPSZ 涂层的组织及耐磨性能 919 ·· 2.3.4 YPSZ 涂层化学硬化前后的磨痕宽度及其磨 损机制 图 9 为不同倍数下磨损后 YPSZ 涂层表面的扫 描电镜像及能谱. 从图 9(a) 中可见，与刚玉球磨损 后的 YPSZ 涂层磨痕宽度平均值为 3638.8 µm；由 图 9(b) 可见，磨痕中的黑色点状物为涂层中的硬质 凸峰，浅色部分为断裂区，是由于早期磨下来的陶 瓷颗粒进入摩擦面成为磨粒，在法向压力和切应力 作用下撕裂涂层中结合较薄弱的组织，形成脆性断 裂，故而其磨损机制与 Chen 等[16] 的研究相类似， 主要为脆性断裂导致的磨粒磨损；图 9(c) 为图 9(b) 的高倍图片，在硬质微凸体上可见较深的犁沟，这 是由于磨损过程中 Al2O3 磨屑和剥落的 ZrO2 小颗 粒协同作用在微凸体上留下的划痕；图 9(d) 为硬 质微凸体和疏松组织的能谱结果，Al 元素在以 001 和 003 区为代表的硬质相中的质量分数为 9%左右， 而在以 002 区为代表的疏松组织中的质量分数仅为 0.88%. 图 9 磨损后 YPSZ 涂层表面的扫描电镜像 (a∼c) 及其能谱 (d) Fig.9 SEM images of the YPSZ coating worn surface (a-c) and its EDS spectra (d) 图 10 为磨损后化学硬化 YPSZ 涂层表面的扫 描电镜像及其能谱. 从图 10(a) 中可见，经过化学 硬化的 YPSZ 涂层与刚玉球磨损后磨痕宽度平均 值为 2236.6 µm，较硬化之前涂层磨痕宽度降低了 约 40%；由图 10(b) 可以看出，硬化后的涂层中硬 质凸峰的数量与处理之前相比更多，其磨损机制为 磨粒磨损和微动磨损，脆性断裂区更少，而且断裂 程度更轻，根据 Rabinowie 提出的磨粒磨损模型的 计算公式为[1] Wabr = Kabr π × L H . (1) 式中：Kabr 为磨粒磨损系数，与磨粒的性质相关；L