中文摘要：

本项目用微米级Fe2O3和Al粉为原料制备复合粉，用等离子喷涂复合粉制备以铁铝尖晶石为基的纳米复合涂层。研究了复合粉的制备工艺及影响因素、复合粉的反应热力学及动力学、反应产物及其凝固过程、涂层的组织特征及影响涂层断裂韧性的因素。试验表明，复合粉的粒度、配比、混合程度和密实程度是影响复合粉反应程度的关键；热力学计算证明，主要反应是Fe2O3+Al→FeAl2O4+ Fe，Fe2O3+Al→Al2O3+ Fe及FeAl2O4+Al→Al2O3+ Fe。复合粉的反应过程包括由颗粒表面向心部发生的多级点燃和蔓延、过剩相的分解、熔化等过程。反应产物为成分不均匀的Fe-Al-O溶液。由于各复合粉颗粒的状态不同，反应动力学及产物也不同。反应过程小于0.5毫秒。反应产物的最高温度可达3274℃，最大飞行速度可达179m/s；高温液滴以高速沉积在基体上被激冷凝固，形成以混铁铝尖晶石为基体，纳米及微米尺度的Fe、Al2O3颗粒为第二相的纳米复合组织；涂层具有良好的断裂韧性，混铁铝尖晶石成分及胞状结构的差别、纳米及微米尺寸Fe颗粒的存在是提高涂层韧性的主要原因。