高熵合金是近年来发展起来的一种新型材料，由于其优越的综合性能而得到了广 泛的研究；NiCrBSi 也是性能比较优越的材料之一，因其耐蚀、耐磨损等优点，已经 广泛应用于耐磨涂层方面。本研究拟采用等离子喷涂工艺沉积 AlCoCrFeNiTi/NiCrBSi 涂层，在分析、研究喷涂态涂层表面形貌、相结构、显微组织的同时，对其显微硬度、

结合强度、摩擦磨损等性能进行测试，这对于 AlCoCrFeNiTi/NiCrBSi 复合涂层的开 发及应用具有极其重要的意义。

1。2 等离子喷涂的原理、特点及应用

等离子喷涂的热量主要来源于电弧的压缩，一般情况下主要使用 N2 为常用喷涂 气体，同时会再掺入少量 H2。在喷涂过程中，当混合气体通入电极腔以后，电弧压 缩会产生大量热，此时电弧中心的温度非常高，然后形成的高速等离子通过孔道高压 压缩以后射流喷出。在等离子焰流的作用下，气体中携带的喷涂粉末很快就变成液态 或固液混合态，然后便非常快地滴落在基体上面并发生了塑性变形。同时塑性变形也 使得各粉末之间结合更加紧密，从而产生了结合非常好的层状致密涂层。等离子喷枪 的结构图见图 1-1。

图 1-1 等离子喷枪结构图[7]

其中普通电弧经过热压缩、机械压缩和自磁压缩产生压缩电弧[8]。

（a）热压缩 通常水的冷却作用会降低温度，所以喷嘴孔道内壁面由于水通过而温度变得非常

低。靠近壁面的气流因为水不断地流过孔道而被冷却形成了很薄的冷气流层。因为形 成的冷气壁温度非常低，电离度也很低，所有的电流基本上都无法流过去，所以电流 被迫流向电离度非常高的中心部位，这就使得电弧会向中心压缩。

（b）机械压缩 因为喷嘴孔道壁面周围分布着许多等离子弧弧柱，所以环形冷气壁的粗细大概与

喷嘴的孔径差不多，由此等离子弧弧柱的大小也会跟着确定下来。显然这个电弧的压

缩主要是通过对弧柱大小的控制来被迫实现的。因此，当喷嘴的直径变小，把喷嘴的 孔道加长后，电弧的压缩效果会更好。

等离子喷涂相比于其他各种热喷涂方法具有很多优势：

（1）大部分材料都适用于等离子喷涂。因为在等离子喷涂的过程中，其电弧的 中心温度非常高，基本上所有的高熔点和高硬度的材料都能被融化，所以大部分材料 都可用于等离子喷涂，这种全面适用性是其它喷涂技术所不具备的。

（2）涂层密度较高，涂层与基体的结合效果非常好。粉末在等离子弧能量的作 用下会产生非常高的速度，而且此时温度很高，所以形成的涂层密度会比较高，并且 与基体结合的效果也会很好。

（3）喷涂速度非常快。采用等离子喷涂设备，会加快喷涂速度。

（4）喷涂过程中工件不会变形。被喷涂材质不会因为等离子喷涂而引起组织变 化；等离子喷涂对基体本身的力学性能没有太大影响，因此可以对精密工件进行喷涂

[9]。

（5）对喷涂材料与被喷基体的材料要求不太高。

（6）涂层厚度比较好调控。涂层厚度比较精确，误差可以控制在士 0。025mm 左 右[10]。

从 1950 年到 21 世纪的今天，等离子喷涂技术在一些传统的涂层领域应用的非常 多，主要是由于其涂层的耐磨性以及抗腐蚀性非常好[11]。等离子喷涂技术的应用范围 已经由原来相对单一的行业发展到现在几乎涉及所有金属制造业。等离子喷涂涂层的 典型应用是耐磨涂层，其硬度高、熔点高、热稳定性及化学稳定性好的特性非常有效 地保护了基体材料，并且极大的提高了材料的耐磨损、耐高温、抗高温氧化、耐热冲 击、耐腐蚀性能。常见的耐磨涂层材料有氧化物类陶瓷如 Al2O3、ZrO2、Cr2O3 等， 以及金属陶瓷、碳化物类陶瓷、硅化物类陶瓷、氮化物类陶瓷及硼化物类陶瓷等，如 WC、TiC、Cr2C3、TiB2 和 TiCN 等[12-14]。等离子喷涂涂层有单一陶瓷涂层如 Al2O3 涂层、ZrO2 涂层和 WC 涂层等，和陶瓷基复合涂层如 Al2O3-ZrO2 涂层、WC-Co 涂层 和 Cu-Al2O3 涂层等。具有熔点高、硬度大、刚性较大、脆性较大、膨胀系数非常小、 化学性能比较稳定、热导率较低、延展性很差、绝缘性能高等特点的氧化铝类陶瓷是 等离子喷涂技术中非常常用的一种耐磨涂层喷涂材料。李兆峰等人[15]采用等离子喷涂 技术在钛合金表面制备 Al2O3-TiO2 陶瓷涂层，并用 MoS2 均匀填充涂层表面空隙，最 后发现磨损失重量仅为未喷涂层样品的 1。29%，摩擦因数大幅度降低，存在轻微的疲文献综述