金屬陶瓷涂層的顯微硬度明顯高于基體的顯微硬度，其中 Al2O3-TiO2 涂層的顯微硬度（維氏硬度）最高，達到了 1463，而基體的顯微硬度（維氏硬度）僅有 524。由于表面沉積形成 Al2O3、TiO2、WC 和 Co2O3 等硬質(zhì)金屬間化合物，使得等離子涂層的表面硬度明顯高于基體。以等離子噴涂工藝制備的 Al2O3-TiO2 與 WC-Co 金屬陶瓷涂層摩擦副配對的耐磨性能較未處理過的摩擦副配對均有明顯提高，其中 WC-Co 金屬陶瓷涂層的耐磨性能要稍好于 Al2O3-TiO2 金屬陶瓷涂層，等離子噴涂涂層之所以具有高的耐磨性是因為其在具有高顯微硬度的同時涂層中彌散分布著納米晶顆粒，高硬度的涂層難以發(fā)生塑性變形，在接觸下不能產(chǎn)生明顯的脆性剝落，彌散分布的納米晶顆粒對涂層具有很好的彌散強化作用，兩者共同提高了摩擦副的耐磨性能。
激光等離子噴涂涂層和未處理過的基體的表面形貌有明顯的區(qū)別，說明占主導(dǎo)地位的磨損機理并不相同。磨痕表層呈現(xiàn)明顯的犁溝特征，即微觀切削過程明顯，同時在載荷作用下磨粒壓人摩擦表面而產(chǎn)生壓痕，將塑性材料表面擠壓出層狀或鱗狀的剝落碎削。因此，用等離子噴涂工藝制備的涂層主要磨粒磨損為主。出現(xiàn)的片狀剝落和塑性變形特性，表明基體存在粘著磨損，說明磨粒磨損已不再是主要的磨損方式，這可能是基體在循環(huán)變化的接觸應(yīng)力作用下，基體材料疲勞剝落而成凹坑，原摩擦副配對時粘著磨損和疲勞磨損的綜合作用，而以疲勞磨損為主。
2.3 涂層結(jié)合強度和熱震性能
涂層與基體的結(jié)合強度和熱震性能對于球閥在高溫工況條件工作具有重要的影響。 Al2O3-TiO2 金屬陶瓷涂層與基體的結(jié)合強度最高，達到了 60.40MPa，WC-Co 金屬陶瓷涂層的結(jié)合強度僅有 39.45MPa。涂層內(nèi)孔隙率以及涂層與基體的線膨脹系數(shù)是否匹配是影響涂層結(jié)合性的主要原因。由試驗結(jié)果可知，Al2O3-TiO2 金屬陶瓷涂層與閥芯球體的結(jié)合性能最好。
經(jīng)過 100 次冷熱循環(huán)，Al2O3-TiO2 金屬陶瓷涂層未產(chǎn)生任何明顯可見裂紋和剝離現(xiàn)象，而 WC-Co 金屬陶瓷涂層 6 次就出現(xiàn)了明顯裂紋，8 次就開始了脫落。Al2O3-TiO2 金屬陶瓷涂層由于具有較 WC-Co 金屬陶瓷涂層與基體更加匹配的線膨脹系數(shù)，因此其抗熱震性能遠遠大于 WC-Co 金屬陶瓷涂層。
3 結(jié)論
1) 2 種金屬陶瓷涂層均具有較高的顯微硬度和較小的孔隙率，組織致密，無明顯裂紋，呈典型的層狀結(jié)構(gòu)。
