高纯氧化铝粉体，还能用来修飞机？

中国粉体网讯  近几年来的飞机结构件，使用了大量的铝合金，铝合金结构件在使用的过程中，因其所处的环境十分严酷，同时还承受交变或冲击载荷，常会出现磨损、腐蚀和裂纹等故障，所以研究如何利用新技术快速高效修复结构件故障的需求十分迫切。

各类喷涂技术在飞机结构件故障修理过程中已展现出其独特的优势，而氧化铝陶瓷粉体因其优良的性能和特点，作为原材料已广泛地应用在各类喷涂修复技术中，用于修复典型的飞机故障件。由此可见，未来关于高质量的氧化铝粉体的制造和应用方面的研究意义重大。

氧化铝陶瓷粉体修复结构故障技术主要依托各类喷涂技术。喷涂技术(表面处理)可在普通材料上，制造一个特殊的工作表面，使其具备防腐蚀、耐磨、隔热、导电、抗氧化、防微波辐射和绝缘等多种功能。常用的主要包括冷喷涂、热喷涂等技术，这些技术在某些飞机零件修复中具有独特的优势。

冷喷涂氧化铝陶瓷粉体修复飞机结构件故障

冷喷涂技术是指金属粒子未发生融化，而是通过压缩空气将其加速到临界速度以上，通过发生形变直接沉积到基体表面形成涂层的技术。据报道，美国现役多艘航母上均配备携带冷喷涂设备的移动平台，实时保障航母及舰上装备战时修复需要。可见，冷喷涂技术在装备修理方面应用前景十分广阔。

冷喷涂常用的喷涂粉体有铝和氧化铝粉的混合粉体、纯铝粉、通用的镍基混合粉体(包括镍和氧化铝)等。铝和氧化铝粉的混合粉体冷喷涂修理飞机零件时，可快速地沉积。修复后零件和涂层间具有较好的结合力(大于35 MPa)，硬度在46 HB以上，并且具有较好的切削加工性能。可以用于钢、铝、镁及其合金等多种零件的修复。

热喷涂氧化铝陶瓷粉体修复飞机结构件故障

热喷涂主要是利用火焰、电弧、等离子体等热源将喷涂材料加热到熔融或半熔状态，并加速使粒子碰撞到基体上形成涂层的技术。与其它表面处理工艺相比，热喷涂技术的可喷涂材料更加广泛。针对铝合金硬度低、耐磨性差、受损时失效快等缺点，热喷涂的高抗磨性正好可以弥补它的这些缺点。

热喷涂层中所含的氧化物(氧化铝陶瓷粉体等)、氮化物等第二相粒子均可以增加涂层硬度，提高耐磨性，而涂层孔隙尚能保持一层润滑膜，还能容纳因磨损所产生的碎屑，从而使接触面积保持清洁，起到减磨作用。

氧化铝涂层的研究方向

氧化铝陶瓷涂层具有很高的硬度、优良的耐磨性和化学稳定性，适用于高温耐磨损、耐腐蚀等极端工况条件，目前已成为极具潜力的涂层材料。然而，陶瓷涂层都表现一定的脆性，与基体金属材料的热膨胀系数差异较大，在大载荷或有冲击力作用及摩擦条件下，陶瓷涂层容易产生裂纹，性能得不到充分发挥，最终失效缩短其使用寿命。因此，陶瓷涂层的强韧化一直是材料表面工程领域研究中的热点之一。

氧化铝涂层为了获得更好的性能，达到使用要求，提高涂层寿命，目前从喷涂粉体、涂层成分和涂层结构三个方面来着手解决，具体表现为：喷涂粉体逐渐细化，从微米级向纳米级发展；涂层的成分从单一的氧化铝向多组元复合成分涂层发展；涂层的结构从单层的氧化铝涂层向多层和梯度涂层方向发展。经过研究人员的苦心钻研，现在氧化铝涂层已经广泛应用于许多领域。

氧化铝涂层发展过程

展望

随着科学技术的发展，喷涂技术对粉体颗粒度、纯度及均匀性、分散性、流动性提出了更高的要求，对超细高纯氧化铝粉体的需求量也愈来愈大。目前国产粉体性能仍然无法比拟进口高端粉体。因此，研究氧化铝陶瓷粉体在微米、亚微米和纳米三种不同尺寸下探索其作为喷涂原料的不同修复效果，以及为满足不同结构件的修复质量要求开展具体针对性研究，具有十分重要的意义。

参考来源：

[1]邵春宇等：Al₂O₃陶瓷粉末在飞机结构件修理中的应用前景探讨

[2]牛博龙：等离子喷涂氧化铝及其复合涂层的结构和性能研究

（中国粉体网编辑整理/平安）

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