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激光重熔火焰喷涂PEEK涂层微观组织及力学性能研究
摘要：
PEEK是一种高性能的聚合物材料，在工业领域中得到广泛应用。然而，由于其本身的特性，使得PEEK材料的表面硬度和耐磨性较低。本文以激光重熔火焰喷涂技术为基础研究手段，研究了PEEK表面喷涂涂层的微观组织和力学性能。研究结果表明，在合适的参数范围内，利用激光重熔火焰喷涂技术制备的PEEK涂层，具有较高的硬度和抗磨性能。并且，涂层的微观组织也得到了明显的改善。这项研究对于提高PEEK材料的应用价值具有一定的参考意义。
关键词：PEEK；激光重熔火焰喷涂；涂层；微观组织；力学性能。
Abstract:
PEEK(Polyetheretherketone)isakindofhigh-performancepolymermaterial,whichhasbeenwidelyusedinindustrialfields.However,duetoitsowncharacteristics,thesurfacehardnessandwearresistanceofPEEKmaterialarelow.Basedonthelaserre-meltingflamesprayingtechnologyastheresearchmethod,thispaperstudiedthemicrostructureandmechanicalpropertiesofPEEKcoatingonthesurfaceofPEEK.Theresearchresultsshowthatunderthesuitableparameterrange,thePEEKcoatingpreparedbylaserre-meltingflamesprayingtechnologyhashighhardnessandwearresistance.Moreover,themicrostructureofthecoatinghasalsobeensignificantlyimproved.ThisresearchhasacertainreferencevalueforimprovingtheapplicationvalueofPEEKmaterials.
Keywords:PEEK;laserre-meltingflamespraying;coating;microstructure;mechanicalproperties.
正文：
1.引言
PEEK是一种高性能的聚合物材料，具有极高的耐热性、耐化学品腐蚀性、机械性能和尺寸稳定性等特点，广泛应用于医疗器械、航空航天、电子通讯、汽车工业等领域。尽管在高温和化学环境中表现出良好的性能，但是由于其本身的特性，使得PEEK材料的表面硬度和耐磨性相对较低，这使得其在实际应用中存在一定的缺陷。
因此，为了提高PEEK材料的应用价值，近年来的研究多数针对其表面涂覆功能性涂层进行了探索。目前，常用的涂层制备技术主要包括溅射、热喷涂、化学气相沉积等。然而，这些方法通常存在着涂层成分不均匀、粘结力不足、成本高等问题。相比而言，激光重熔火焰喷涂技术具有制备成本低、涂层质量优良、制备适用范围广等特点。
在本文中，我们以PEEK材料为基础，采用激光重熔火焰喷涂技术制备涂层，重点研究了涂层微观组织和力学性能，并探讨了改善PEEK表面硬度和耐磨性的可能性。
2.实验方法
2.1材料准备
实验选用了纯度高达99%的PEEK粉末作为原材料。PEEK粉末通过球磨机加工成平均粒径约1μm的粉末备用。
2.2涂层制备
在涂层制备过程中，配合使用了一台激光喷涂机和一个涂层剂供给系统。在制备过程中使用的工作气体为氮气，气体流量大小为70L/min。涂层剂的粉末进给速率为50g/min。
制备过程中，PEEK粉末被喷出，并通过火焰燃烧使其熔化。在流体力学力的作用下，熔化的PEEK粉末均匀地喷涂在基板表面，在此同时，激光束对喷涂层进行重复熔化，使其得到进一步的改善。
2.3微观组织分析
利用扫描电镜（SEM）对涂层的微观组织进行观察。在观测过程中，采用了大口径电子显微镜和中能电子显微镜。
2.4力学性能测试
利用万能试验机对涂层的力学性能进行测试。具体测试方法为：选取标准样条，通过拉伸试验机测定在不同工况下的拉伸强度、抗压强度、弹性模量和屈服点等参数。
3.结果与分析
3.1微观组织特征
通过SEM观测发现，采用激光重熔火焰喷涂技术制备的PEEK涂层具有致密的表面和小的孔隙率。
从SEM图像中可以看到，PEEK粉末在燃烧过程中会产生溶胶和小颗粒，涂层会自然形成单层颗粒金字塔结构。在激光重熔过程中，颗粒金字塔结构会被进一步熔化，形成致密涂层结构。
此外，通过中能电子显微镜的观测结果显示，涂层内部具有细小且均匀的晶粒结构，晶