热处理对HVOF喷涂AISI 304不锈钢涂层空蚀初期行为的调控机制及性能提升研究

本文系统研究了750°C和900°C退火处理对高速氧燃料（HVOF）喷涂AISI 304不锈钢涂层空蚀抗性的影响，通过SEM、EDX、XRD等表征手段揭示退火处理通过降低孔隙率、提升层间结合力（cohesive strength）和促进应变诱导马氏体相变（SIMT），显著改善涂层在空蚀初期的失效模式。该研究为水力机械部件的抗空蚀涂层设计和后处理工艺优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight

这项研究揭示了750°C和900°C退火处理如何通过微观结构重组来改变高速氧燃料（HVOF）喷涂AISI 304不锈钢涂层的"战斗模式"——在空蚀战场上，退火后的涂层像获得新装备的士兵：更致密的组织结构（孔隙率降低）、强化的"团队协作能力"（层间结合力提升）以及关键时刻的"形态切换"能力（应变诱导马氏体相变），使其在空蚀初期表现出卓越的损伤耐受性。

Material characterisation

扫描电镜（SEM）图像显示（图2），原始涂层表面存在大量未熔融颗粒，而经过退火处理的涂层则展现出更均匀的微观结构。有趣的是，虽然所有涂层厚度均保持在380±10μm，但退火样品在压痕测试中表现出更少的裂纹萌生，这直接证实了"热处理强化效应"。X射线衍射（XRD）数据更是捕捉到关键证据：退火涂层中铁素体含量增加，这为后续空蚀过程中的相变行为埋下伏笔。

Conclusions

当水力机械部件遭遇空蚀"暴击"时，经过热处理的HVOF喷涂304不锈钢涂层展现出三重防御机制：① 更致密的"铠甲"（低孔隙率）；② 更强的"内部凝聚力"（高断裂韧性）；③ 巧妙的"变形术"（应变诱导马氏体相变）。特别是900°C退火处理的涂层，其空蚀累积质量损失比原始涂层降低达40%，这为水力机械延寿技术提供了简单有效的解决方案——就像给关键部件装上"自修复装甲"。