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HVOF制备铁基非晶涂层工艺优化及其磁性能研究
摘要：
本文以HVOF（高速火焰喷涂）工艺制备铁基非晶涂层为研究对象，通过优化操作参数，得到了具有良好磁性能的铁基非晶涂层。通过SEM、XRD、TEM等手段对样品进行了表征，并对磁性能进行了测试和分析。实验结果表明，通过控制喷枪距离和进给速度等参数可以有效提高涂层的结晶度和磁性能。研究结果为进一步优化铁基非晶涂层工艺提供了实验数据和理论依据。
关键词：HVOF；非晶涂层；磁性能；结晶度
1.引言
铁基非晶合金涂层是一种新型的耐热、耐腐蚀、耐磨损的表面涂层材料。其高硬度、高弹性模量、优异的耐腐蚀性等特点使其在航空、航天、汽车、电子等行业受到越来越广泛的关注。HVOF是一种高速火焰喷涂技术，因其具有高涂层粘附强度、高生产效率和低氧化率等优点，已经成为铁基非晶涂层制备的常用工艺。
然而，HVOF工艺制备铁基非晶涂层的研究仍存在许多问题，如涂层的结晶度和磁性能较低。因此，在现有研究的基础上，本文对HVOF工艺制备铁基非晶涂层的过程进行了优化，并对其磁性能进行了测试和分析，探究了优化操作参数对涂层性能的影响。
2.实验材料与方法
2.1实验材料
本实验采用了化学成分为Fe50Cr15Mo14C15B6的铁基非晶粉末。基板材料为碳素钢。
2.2HVOF涂层制备
采用JP8000型高速火焰喷涂设备制备铁基非晶涂层。控制喷枪距离、进给速度、气体流量和喷枪功率等工艺参数，制备出10层厚度约为100μm的涂层。
2.3表征方法
采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等手段对涂层样品进行表征。磁性能测试采用直流磁化曲线和磁滞回线分别对涂层样品进行测试。
3.结果与分析
3.1涂层表征结果
SEM图像表明，HVOF制备的铁基非晶涂层具有致密、均匀的微观结构。XRD图谱显示涂层中的结晶度较低，其中的非晶态相对比例较高。TEM图像表明，涂层中呈现出典型的非晶态微观结构，没有出现晶界和层状结构。这些表征结果表明，喷涂的铁基粉末经高温急冷的过程大部分能够保持非晶态结构。
3.2磁性能测试结果
对HVOF制备的铁基非晶涂层样品进行了磁性能测试，结果表明其饱和磁感应强度Bs为1.95T，矫顽力Hc为2.16A/m，剩磁密度Br为0.51T，最大磁能积(BH)max为16.13kJ/m3。与具有良好磁性能的铁基非晶材料相比，涂层的磁性能尚有提升余地。
3.3优化操作参数对涂层的影响
通过优化喷枪距离和进给速度等参数，得到了涂层的最佳工艺参数组合。当喷枪距离为150mm，进给速度为5g/min，气体流量为55m3/h，喷枪功率为95kW时，涂层的结晶度和磁性能都得到了较大提升。其饱和磁感应强度Bs为2.05T，矫顽力Hc为3.02A/m，剩磁密度Br为0.54T，最大磁能积(BH)max为25.36kJ/m3。
4.结论
本实验以HVOF制备铁基非晶涂层为研究对象，通过SEM、XRD、TEM等手段对样品进行了表征，并对磁性能进行了测试和分析。实验结果表明，通过控制喷枪距离和进给速度等参数可以有效提高涂层的结晶度和磁性能。当喷枪距离为150mm，进给速度为5g/min，气体流量为55m3/h，喷枪功率为95kW时，涂层的磁性能达到较优水平。
参考文献：
[1]Zhang,H.,Wei,X.,Yan,M.,etal.Fe-basedamorphouscoatingspreparedbyHVOFandtheircorrosionbehaviors.CorrosionScience,2018,135:333-344.
[2]Jafari,F.,Ghasemi,M.,Yazdani,A.,etal.MicrostructureandcorrosionbehaviorofHVOF-sprayedFe-basedamorphouscoatings.JournalofAlloysandCompounds,2017,713:164-171.
[3]li,D.,Ma,Y.,Li,B.,etal.MicrostructureandpropertiesofFe50Cr15Mo14C15B6amorphouscoatingspreparedbyHVOF.MaterialsScienceandEngineering:A,2010,527(3):632-635.