采用高能球磨製備NiCrCr2O3BaF2/CaF2複合粉體，並采用爆炸噴塗工藝對粉體進行噴塗試驗。研究了球磨時間對粉體的影響，以及噴塗後塗層的顯微組織結構和常規性能特征，從而為爆炸噴塗製備高溫納米自潤滑複合塗層提供理論和實踐基礎。

　　1試驗11粉體製備試驗材料NiCr和Cr2O3為市售粉體，BaF2/CaF2為自製共晶，其物性特征如所示。按設定的配比將BaF2/CaF2和Cr2O3裝入高能球磨機中高能磨3h，加入NiCr合金粉體後繼續球磨4、6、11h.研磨介質為軸承鋼球，球體尺寸為8，球磨機轉速為1400r/min，球料比為101.作為對比，利用高能球磨機對設定配比三組元進行無球幹混1h，製備混合粉末。

　　12塗層製備爆炸噴塗設備選用俄羅斯Ob型水平爆炸噴槍。噴塗用氣體為乙炔和氧氣，保護氣體為氮氣，噴塗工藝參數見。塗層基體材料為1Cr18Ni9Ti不鏽鋼，金相試樣規格為：20mm10mm1mm，測試塗層結合強度試樣規格為18mm60mm.

　　13表征用FEIQUANTA600型掃描電鏡（SEM）觀察、分析噴塗粉體的形貌和粒度以及爆炸噴塗層截麵的微觀組織，利用其附帶的能譜儀（EDX）確定塗層的元素組成。采用BrukerD8型X射線衍射儀對球磨後粉體進行物相分析。使用StruersDuramin型顯微硬度計測試塗層截麵的顯微硬度，所加載荷為980mN，加載15s，測5個點，取其平均值。采用特定統計分析軟件測試塗層的孔隙率。根據航標HB514396在Instron5882型拉伸試驗機上測試塗層與基體結合強度。

　　2結果與分析21粉體形貌與粒度分析為不同球磨時間後粉末的SEM形貌圖。

　　共晶從混合粉微觀形貌和其EDS分析結果可以看出，混合粉體具有較寬的粒度範圍（5100m），且各組元基本均勻分布：球形顆粒（A）為NiCr合金，形狀不規則粉體顆粒（B）為Cr2O3，NiCr和Cr2O3顆粒表麵均勻粘附的細小針狀、棒狀顆粒（C）為BaF2/CaF2共晶（箭頭標示）。

　　從球磨後粉體的形貌圖可以看出，球磨初期，粉體中有未破碎的大顆粒的存在；隨球磨時間的延長，顆粒尺寸逐步減小，粒度均勻性逐步提高，顆粒形狀逐漸趨於球形。粉體球磨11h後，顆粒尺度均勻性及球形度最好；有微納米尺度的細小顆粒在大顆粒表麵的粘附及鑲嵌。

　　顯示了球磨6h和11h後粉體的表觀粒徑累積分布。可以看到，粉體經高能球磨，顆粒尺寸進一步細化，粒度分布趨於集中。球磨6h後的粉體表觀粒度<8m，球磨11h後的粉末表觀粒度<5m；後者粒度分布較前者更集中，比表麵積更大。

　　球磨後粉體表觀粒徑分布22粉體X射線衍射分析是球磨不同時間後粉體的X射線衍射特征曲線。可以看出；隨著球磨時間的延長，各峰的強度逐漸降低，且發生了不同程度的寬化。混合粉中BaF2和CaF2顯示明顯的衍射峰，隨球磨時間的延長，其衍射峰強度逐漸降低，球磨11h的粉體中CaF2的衍射峰完全消失，而衍射圖譜中並未顯示新相的衍射峰，故BaF2/CaF2共晶完全固溶於韌性NiCr合金中，而Cr2O3均勻鑲嵌在NiCr合金中，與資料

　　中顯示的結果一致。

　　X射線衍射圖譜在高能球磨過程中，粉體不斷的受到罐體及球的高能碰撞及擠壓，脆性組元BaF2/CaF2和Cr2O3首先破碎，延性組元首先發生變形，細小的脆性顆粒處於延性顆粒之間。同時延性的金屬發生加工硬化，且在隨後的球磨過程中發生斷裂。無論是脆性粒子還是延性粒子，顆粒尺寸都不斷減小，最後形成組織均勻的彌散質點的複合組織。

　　粉體形貌、粒度分布及X射線衍射分析的結果表明，粉末經11h球磨後性能最優。鑒於爆炸噴塗對噴料粒度的要求，在本文中，用有機粘結劑（噴塗過程中完全揮發）對其進行造粒處理，選取粒度範圍>11042m（160325目），作為爆炸噴塗粉體（下文簡稱球磨粉），用於爆炸噴塗層性能研究。

　　23塗層組織是混合粉及球磨粉經爆炸噴塗製備的塗層的截麵微觀結構及其EDS分析圖譜。從（a）和（b）可以觀察到，塗層呈爆炸噴塗典型的水紋條帶狀結構，組織均勻，層與層之間結合緊密，沒有裂紋，圖（c）中的EDS分析結果顯示灰白處（A區）主要是NiCr；黑色物質處（B區）主要是Cr2O3、BaF2/CaF2共晶及部分孔洞；灰黑處（C區）包含有NiCr、Cr2O3和BaF2/CaF2。其中混合粉噴塗層條帶較寬，而球磨粉噴塗層條帶寬度減小，組織細化明顯，且塗層均勻性、致密性優於混合粉噴塗層。分析其原因主要是球磨粉顆粒細小，成分、結構、粒度均勻，噴塗時熔化充分，變形良好並充分平鋪基體表麵，因此條帶寬度減小，塗層組織均勻致密。

　　24塗層性能是混合粉及球磨粉爆炸噴塗層經拉伸斷裂後表麵的SEM形貌。由圖可見，混合粉噴塗層呈整體剝落，斷麵組織粗大；球磨粉噴塗層，斷麵呈層狀斷裂，組織均勻細小，且有拉伸導致的宏觀裂紋存在（圖中箭頭所示）。

　　列出了塗層的性能指標。由表可見，混合粉及球磨粉噴塗層都具有較低的孔隙率，且球磨粉噴塗層相對於混合粉噴塗層，結合強度提高了274，顯微硬度提高720.

　　塗層的性能取決於其物相組成和組織形貌，而兩者很大程度上取決於粉體性能及噴塗工藝。

　　混合粉顆粒尺度範圍寬，尺寸均勻性差，在噴塗過程中，熔融不充分，與基體形成簡單的機械結合；球磨粉具有均勻的組織結構及微納米尺度的細小顆粒，經爆炸噴塗，熔化完全，高速撞擊並平鋪到基體表麵，與基體形成牢固的冶金結合，冷卻後形成細小的晶粒及均勻致密的組織，故球磨粉體的爆炸噴塗層孔隙率低，結合強度和顯微硬度較高。

　　3結論（1）采用高能磨工藝，製備出了結構、成分、粒度均勻的爆炸噴塗用NiCrCr2O3BaF2/CaF2複合粉體。在進行球磨11h後，粉體中BaF2和CaF2完全進入NiCr合金基體中形成固溶體，該狀態下的粉體性能最優，該球磨粉適宜做作爆炸噴塗噴料。

　　（2）該爆炸噴塗工藝製備出高致密度塗層：混合粉及球磨粉噴塗層孔隙率低於1.

　　（3）以球磨粉為噴料，采用爆炸噴塗工藝製備出了組織均勻致密的NiCrCr2O3BaF2/CaF2複合塗層，結合強度為673MPa，顯微硬度Hv為5781，與同等厚度的混合粉噴塗層相比，結合強度提高了274，顯微硬度提高了720，綜合性能更優異。