NiTi涂层的HVAF喷涂：微观结构、相变和形状记忆行为

在各种工程部件表面沉积涂层以改善其耐磨、耐腐蚀、摩擦和热防护性能已是标准做法。沉积金属NiTi形状记忆合金涂层可能是硬质陶瓷涂层的可行替代方案。NiTi涂层因其独特的功能热机械性能而提供额外优势。然而，制造厚NiTi涂层被证明是困难的。标准电镀和激光熔覆方法不适用于NiTi，最广泛使用的等离子喷涂方法倾向于产生化学不均匀且不发生马氏体转变的涂层，冷喷涂NiTi涂层则存在对基体附着力差的问题。在这项工作中，我们首次成功制造了具有功能热机械性能且同时表现出对基体良好附着力的厚NiTi涂层（100-300微米）。我们使用高速空气燃料热喷涂方法，采用四组不同的工艺参数在低碳钢上沉积NiTi涂层。评估了NiTi涂层的化学成分、孔隙率、微观结构、相变和功能热机械性能。尽管涂层包含不均匀的微观结构、空隙、氧化物颗粒、高密度位错缺陷和内应力，它们在冷却和/或机械加载时会发生马氏体转变。喷涂态的NiTi涂层需要退火才能表现出功能热机械性能。尽管其拉伸强度有限，涂层在三点弯曲测试中表现出热驱动行为，并在纳米压痕和划痕测试中表现出形状记忆效应。