等離子體噴涂法制備的鎢銅功能梯度材料優(yōu)缺點

目前研究最多最成熟的鎢涂層制備工藝是等離子體噴涂。等離子體噴涂是一種材料表面強化和表面改性的技術(shù)，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。特點是待噴涂零件尺寸不受限制，基體材質(zhì)廣泛，加工余量小，可用于噴涂強化普通基材零件表面等，且零件無變形，不會改變基體金屬的熱處理性質(zhì)，涂層種類多，工藝穩(wěn)定，質(zhì)量性能好。

基于以上優(yōu)點將其應(yīng)用于鎢銅功能梯度材料的制備。目前等離子噴涂法制備鎢銅功能梯度材料主要包括兩個方向：一是選擇熱膨脹系數(shù)介于鎢、銅之間的材料作為過渡層。研究人員選用Al-Si和Ni-Al、W為過渡層，運用等離子噴涂法成功的制備出噴涂層厚度約為5mm的鎢銅功能梯度面對等離子部件，其密度為理論密度的92%。另一個方向則直接選擇鎢、銅梯度層為過渡層，最大限度的消除鎢、銅之間的熱應(yīng)力。先在銅基體上噴涂200μm的梯度層，鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0逐步增加到100%（以20%為遞增平臺變化），再在梯度層表面噴涂200μm純鎢，噴涂層相對密度達(dá)92.5%，最終獲得的鎢銅功能梯度面對等離子材料的熱疲勞性和抗熱震性可承受熱流密度小于5MW/m2的熱沖擊。

在等離子噴涂過程中，通過逐漸調(diào)整W粉、Cu粉含量，使成分呈連續(xù)梯度變化，沉積率比較高，有助于得到大面積塊材。但涂層與基體之間的結(jié)合以機械結(jié)合為主，結(jié)合強度比較低，涂層組織不均勻、孔隙率高，層間結(jié)合力低，容易剝落等，降低了其應(yīng)用性能。
常規(guī)條件下鎢、銅互不相溶，兩者既不能形成固溶體，也不能通過反應(yīng)生成化合物，所以鎢銅復(fù)合材料是一種典型的偽合金，致密化難度較大。提高鎢銅功能梯度材料燒結(jié)致密性的制備方法很多，除了上述熔滲法、粉末冶金法、等離子噴涂法等基本的FGM合成技術(shù)之外，還有直接通過改變鎢銅功能梯度材料的致密性燒結(jié)，如納米化燒結(jié)，添加燒結(jié)助劑，粒度配比，高壓燒結(jié)等。不同的制備方法，各有其優(yōu)缺點，所獲得的W/Cu功能梯度材料的尺寸、組織和性能也可能各不相同。