Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层，并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层，以阻碍氧扩散到金属粘结层，形成脆性的金属-陶瓷界面，4．梯度结构在热障涂层中，由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大，这种差异将导致涂层内应力过大，并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力，提高涂层与基体的结合强度，材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念，与此同时，中国学者袁润章等也提出了FGM的概念，并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料，通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念，使热障涂层结构梯度化，相应地，热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化，从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法，这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
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零部件材料的性质和状态等内在因素也对零部件的失效有重要影响，因此，在具体分析时，要把零部件工况条件与零部件性能要求以及不同基体材料与不同工艺、不同喷涂材料与不同喷涂工艺所制造的零部件性能结合起来，才有可能设计出高质量的、合理的涂层。粘结底层材料选择当需要在金属基体上喷涂陶瓷涂层工作层时，由于陶瓷涂层材料在化学键、晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别，有必要先在金属基体上喷涂一层合金粘结底层，提高表面陶瓷涂层与基体金属之间结合强度的同时，还可以缓解两者之间热物理性能的差别。在基体尺寸形状或结构难于进行喷砂或粗化处理时，也推荐采用粘结底层。此外，对于工作层虽然为金属，但其热物理性能与基体金属相差较大，或两者的润湿性很差时，也推荐采用粘结底层。1.常用粘结底层材料的性能要求一般来讲，作为粘结底层喷涂材料应具有以下四方面的性能特点：(1）与基体表面结合强度高，甚至能产生微区冶金结合。特别是具有“自粘结”效应的Ni-Al型复合粉末，在热喷涂过程中，Ni与Al能发生化学反应，生成金属间化合物，并释放出大量热量，甚至这一反应过程能够持续到粉末碰撞到基体表面时仍在进行。
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当金属表面氧气浓度超过一定量时,可将金属表面发生氧化反应所生成的Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+`再同金属表面发生还原反应所得到的OH-反应,形成Fe(OH)3沉淀而沉积在金属表面形成致密层,阻止了进一步腐蚀,这叫做钝化。03牺牲阳极保护作用考虑到电化学腐蚀因素,在涂料中加人一些比被保护基体更活泼的金属粉(电极电位比被保护介质高),如锌粉作填料,当电解质渗入到被防护金属表面发生电化学腐蚀时,涂料中的金属就作为牺牲阳极而被溶解,使得基体金属免遭腐蚀。三评定有机涂层防腐性能的方法目前除***采用的常规测试方法,如盐雾试验、湿热试验、浸渍试验和耐侯试验外,还采用直流电化学测试、交流阻抗谱法、电化学噪声法、氢渗透电流法等。下面分别介绍。01直流电化学法涂层钢板防腐蚀性的直流电化学法测试法分为电位/时间法、直流电阻法、极化曲线法和极化电阻法等。这些方法主要用在实验室研究中,并不适宜用来评定涂层钢板的耐蚀等级。02交流阻抗谱法(EIS)上述直流电化学法测试法是迫使离子以一种方向透过漆膜,这样会引起涂层钢板腐蚀加速或减速,而交流阻抗谱法避免了此缺点,使用交流阻抗谱法可以得到涂层在不同交流频率下的阻抗和电容值,以及涂层下金属界面的信息。03电化学噪声法。
为选择涂层种类和材料提供依据。根据失效分析理论，失效模式分析是失效分析的**内容，是导致零部件失效的物理和（或）化学变化过程，在该过程中，零部件的尺寸、形状、状态或性能发生了变化，并由此引起整个机械产品的失效，例如，磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效等。而决定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性质和状态等内在因素和零部件工况条件等外在因素，其中，引起零部件失效的外在因素，即应力、环境和时间，是失效的诱发因素，通过零部件工况条件的深入分析可以了解清楚这些因素。1．应力因素力是零部件工作的条件。应力的种类、大小与状态的不同组合是引起不同失效模式的重要的或决定性因素。应力种类包括持久、交变、冲击、接触、磨擦、冲刷等；应力状态包括单纯的拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等应力和复合作用的拉弯、压弯、弯扭、拉扭、拉剪、弯剪、扭剪等应力。应力因素可以单独、也可以与其它因素耦合在一起来诱发零部件的失效。2．环境因素环境因素主要包括温度和介质两大因素。工作温度一般可分为低温、常温、中温、高温和超高温五类；工作介质包括气相（真空、特殊气体、乡村大气、城市大气、工业大气等）、液相。
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粘结底层特性及比较高使用温度粘结底层材料涂层特性应用范围比较高使用温度/℃Ni-Al(80/20)自粘结，涂层致密，耐热抗氧化，不耐电解质溶液腐蚀耐热抗氧化涂层，在含电解质的溶液中，不适宜用作粘结底层800Ni-Al(95/5)自粘结，涂层致密，耐热抗氧化，使用温度更高，不耐电解质溶液腐蚀1010NiCr-Al(94/6)自粘结，涂层致密，耐高温氧化和燃气腐蚀，不耐电解质溶液腐蚀980Ni-Cr(80/20)抗高温氧化，耐多种化学介质腐蚀，抗热震抗高温氧化并耐溶液腐蚀的粘结底层1260Mo不耐氧化，耐多种强腐蚀介质腐蚀，自粘结，耐边界润滑磨损耐多种化学介质腐蚀的自粘结涂层，耐边界润滑磨损涂层315MCrAlY优异的耐高温氧化、耐燃气腐蚀及耐热震涂层，不耐电解质溶液腐蚀耐高温热障陶瓷涂层粘结底层，抗高温氧化涂层1260~13162)腐蚀介质。对于在腐蚀介质中工作的涂层，进行涂层设计时要特别注意，粘结底层及工作层均应首先具备抵抗工作介质腐蚀的能力，此时，选择粘接底层时，应以耐工作介质腐蚀作为优先考虑条件，在此基础上，再考虑尽可能提高结合强度，如果粘结底层选择不当，涂层寿命很难满足使用需求。例如，某醋酸泵轴套防腐耐磨涂层选用Al2O3-TiO2陶瓷涂层作工作层。
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淡水、海水、油、酸、碱、液态金属等）、固相（接触、摩擦、冲刷等）等。环境因素与应力因素一样，既可以单独、也可以与其它因素耦合在一起来诱发零部件的失效。3．时间因素时间不能作为**因素来诱发失效产生，没有应力和环境因素的存在，时间因素就失去了意义。但是，当时间因素与应立因素和环境因素耦合在一起时，它就变成一个非常重要的因素。上述各种不同外界因素对零部件的失效起着各不相同的影响，从而产生不同的失效模式，各种主要失效模式与**主要、**典型的诱发因素之间的关系可参见相关资料。在进行热喷涂涂层设计时，要特别注重对零部件表面失效产生影响的因素进行重点分析，这些因素可能单独作用于零部件，也可能耦合作用于零部件，而在耦合作用下，对零部件的破坏作用要严重得多。例如，醋酸泵柱塞表面涂层，该涂层使用工况要求既耐磨损又耐腐蚀，如果不考虑醋酸腐蚀*考虑提高耐磨性能，采用超音速火焰喷涂WC/Co、Cr3C2-NiCr类涂层均能满足要求，但该类涂层在醋酸条件下的耐腐蚀性能均被列为“不好”和“不推荐”涂层，因此，综合考虑，不能选用该喷涂材料及工艺来制备醋酸泵柱塞表面涂层。除了上述外在因素。
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