李乔磊，宋 鹏，黄太红，翟瑞雄，李 超

(昆明理工大学材料科学与工程学院，云南 昆明 650093)

1 前 言

热喷涂技术由于沉积速度快、灵活性高、易于自动化、技术适应性强等特点，被广泛应用于航空航天领域，同时也在机械零部件的耐磨、防腐等领域被广泛运用，成为了现阶段材料表面保护领域的首要工艺选择[1]。陶瓷涂层是一种综合性能良好的结构性和功能性材料，具有耐磨损、耐腐蚀、高温强度高、热稳定性好、热膨胀系数小等优点[2-4]，是非常具有发展潜力的工程结构材料，已被广泛应用于机械、冶金、电子等行业[5-7]。然而，服役过程中陶瓷涂层与金属基体因热膨胀系数差异，在界面处会产生较大的残余应力。为满足工程应用领域对材料力学性能的要求，通常在金属或合金基体表面先制备一层金属或合金粘结层，以减小基体与陶瓷涂层的应力梯度。陶瓷材料的原子结合键通常为离子键、共价键或离子键-共价键的混合键，这类键的结合力高、方向性较强；金属或合金原子间结合主要以金属键为主，是无方向性的非极性键。因而导致陶瓷涂层的热膨胀系数[8-10]、弹性模量[11]、晶格结构[12]等与粘结层间具有较大的差异，粘结层与陶瓷层界面的力学性能直接决定了整个材料的服役寿命，是制约该领域快速发展的瓶颈之一。目前，主要是通过粘结层材料选择和界面结构设计来改善界面问题，采用这两种思路时不仅需要考虑因界面微观结构和材料化学成分优化而导致的界面结合机制的演变，还要兼顾界面两侧的应力梯度、力学性能差异和界面结合层的抗裂纹扩展能力。……