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本文内容基于国家知识产权局公开的发明专利申请说明书（申请号：CN202411942262.X，申请人：河海大学，发明名称：一种铝基陶瓷复合涂层及其制备方法和应用）整理撰写，数据及结论均来源于该专利文献。

纳米钛包覆+自蔓延反应技术

破解海洋工程涂层易损难题

在海洋工程装备日益迈向“远洋化、深海化”的今天，如何有效抵御严酷海洋环境下的腐蚀、磨损与生物污损，一直是制约装备长效安全运行的关键难题。传统的热喷涂铝及铝合金涂层因结合强度低、耐磨耐蚀性不足，已难以满足现代海洋工程对长寿命防护体系的需求。

河海大学科研团队成功研发出一种铝基陶瓷复合涂层及其制备方法，通过材料设计与工艺创新，显著提升了涂层的结合强度、硬度与耐腐蚀性能，为航空航天、水利海洋、国防装备等极端工况下的关键部件提供了可靠的表面防护解决方案。

该技术的创新之处在于，通过声共振混合工艺将纳米钛粉（30–50 nm）均匀包覆于氧化铝陶瓷颗粒（150–200 μm）表面，形成“核壳结构”复合粉末（图1）。

图1：核壳型复合粉体外观形貌图
纳米钛金属均匀包覆氧化铝陶瓷颗粒，形成致密完整的核壳结构。

图源：专利CN202411942262.X 说明书附图1

随后，采用5054铝合金带包裹粉末，经拉拔制成粉芯丝材，最终利用高速电弧喷涂技术在基体上制备涂层。

在喷涂过程的高温电弧区，钛与铝发生自蔓延放热反应，释放大量热量，显著扩大了液相区与固相区，有效改善了铝与氧化铝陶瓷之间的润湿性，促进了界面冶金结合。这一反应机制不仅增强了涂层的内聚强度和与基体的结合力，还提高了陶瓷相在涂层中的保留率与分布均匀性，从而实现涂层整体性能的跃升。

实验数据显示，该铝基陶瓷复合涂层具备以下优异性能：

• 高结合强度：≥ 35 MPa，远超传统铝/氧化铝涂层（≤ 20 MPa）；

• 高硬度与低孔隙率：平均硬度 ≥ 650 HV0.1，孔隙率 ≤ 1%；

• 优异耐蚀性：中性盐雾试验时间 ≥ 3000 h，且经1500℃氧乙炔火焰冲刷20 s后，仍保持 ≥ 800 h 的耐盐雾能力；

• 良好防滑耐磨性：在干态、湿态及润滑油条件下，摩擦系数均保持在较高水平，适用于防滑场景；

• 高陶瓷含量：氧化铝陶瓷体积分数 ≥ 45%，兼具陶瓷的硬度与金属的韧性。

涂层截面结构致密、与基体结合良好（图2），X射线衍射图谱显示涂层主要由α-Al与α-Al₂O₃组成（图3）。

图2：涂层截面形貌图
涂层结构紧凑，组织致密，与基体结合良好。

图源：专利CN202411942262.X 说明书附图2

图3：涂层X射线衍射图谱
涂层物相主要为α-Al与α-Al₂O₃，体现铝基与陶瓷相的复合特征。

图源：专利CN202411942262.X 说明书附图3

应用广泛

widely used

该涂层不仅适用于舰船甲板、船壳、钻井平台等常规海洋腐蚀环境，更能胜任大型舰船飞行甲板舰载机起降区这类高温、高冲击、强磨损的极端工况。其耐高温焰流冲刷、抗交变腐蚀磨损的特性，可显著提升甲板使用寿命与安全保障能力。