等离子喷涂和激光熔覆热障涂层隔热性能比较

采用多种方法制备不同类型的Al2O3-13％TiO2热障涂层,即等离子喷涂常规涂层、纳米结构涂层及激光熔覆纳米结构涂层．在分析三类涂层微观组织的基础上,对其隔热性能进行了比较．结果表明,即等离子喷涂常规陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征,纳米结构涂层都为特殊的两相结构,其中部分熔化区由类似的残留纳米粒子组成,等离子喷涂纳米结构涂层的完全熔化区为片层状结构,而相应的激光熔覆涂层的完全熔化区则为细小等轴晶．在相同条件下,等离子喷涂纳米结构热障涂层具有最好的隔热性能,而激光熔覆纳米结构涂层的隔热性能要好于等离子喷涂常规涂层．     

提高等离子喷涂热障涂层隔热性能的方法

为进一步提高等离子喷涂热障涂层的隔热性能,对陶瓷材料的导热理论及热障涂层的热导率进行了研究.提出了包括寻求新型热障涂层陶瓷材料、添加掺杂剂、制备纳米涂层及双陶瓷层热障涂层等能够改善等离子喷涂涂层隔热性能的方法;并指出,采用等离子喷涂技术制备带颜色的稀土锆酸盐纳米双陶瓷层热障涂层,将会进一步改善热障涂层的隔热性能.     

等离子喷涂纳米热障涂层热震性能

采用等离子喷涂工艺制备常规和纳米结构ZrO2-7%Y2O3热障涂层,比较两种涂层在850℃下的热震性能,并探讨其热震失效机理。结果表明,不管是首次出现宏观裂纹(局部剥落)还是达到热震失效,纳米结构热障涂层的热震次数都明显高于相应的常规涂层。相对于常规涂层,纳米结构涂层有较好的抗热震性能。等离子喷涂常规热障涂层的热震失效形式为大面积整体剥落,而纳米结构热障涂层热震失效形式为边角局部剥落。     

普通与纳米ZrO2涂层性能对比研究

以纳米ZrO2-8wt%Y2O3,粉末(YSZ)和普通微米氧化锆粉末为原料,采用等离子喷涂工艺制备了厚度为0.8mm的纳米结构氧化锆和普通氧化锆两种热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究,结果表明:在该厚度下,纳米结构涂层的结合强度低于普通涂层,而其隔热性能优于普通涂层,且热流密度越大越明显.     

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋(ZrO2＋Y2O3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验，用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌，结果表明，陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密；表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高；进行850℃高温隔热性能试验，1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高，达75℃。     

等离子喷涂常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3热障涂层的热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术制备了常规和纳米MCrAlY/ZrO2-7%Y2O3(质量分数)双层系统热障涂层。比较了两种涂层的微观结构和850℃下75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数)混合熔盐中耐热腐蚀性能,并探讨了涂层的热腐蚀破坏机理。结果表明,等离子喷涂常规和纳米热障涂层都为典型的层状堆积结构,但与常规涂层相比,纳米团聚体粉末喷涂过程中熔化充分,其涂层孔隙率低,组织更致密。两种涂层的热腐蚀破坏都是稳定剂Y2O3的消耗而引起的部分四方相转化为单斜相的马氏体相变,但总体上纳米热障涂层本身的热腐蚀程度要小于常规涂层,其对金属粘结层及基体的保护也更好。     

CeO_2-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层的组织结构及隔热性能

为获得孔隙率高、隔热性能好的热障涂层CeO2-Y2O3-ZrO2(CYSZ),采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和大气等离子喷涂(APS)工艺在K4169镍基高温合金表面分别沉积NiCoCrAlYTa粘结层和CeO2、Y2O3共同稳定的ZrO2空心粉CYSZ陶瓷层。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同喷涂电流(500,600和700A)制备的CYSZ热障涂层和采用传统Y2O3稳定的ZrO2团聚粉7YSZ为陶瓷面层的热障涂层的组织结构进行观察分析,并测定其隔热性能。结果表明:与传统的7YSZ类似,CYSZ涂层主要组成相为四方t相,涂层呈典型层状结构,但相对于7YSZ,空心粉CYSZ涂层存在更多孔隙和微裂纹;在1 150℃时,随着喷涂电流的增大,隔热性能呈降低趋势,CYSZ涂层隔热性能比传统7YSZ涂层隔热性能好。     

高韧性过渡层对大气等离子喷涂热障涂层性能的影响EI北大核心CSCD

高温服役环境下,大气等离子喷涂(APS)制备的纳米结构热障涂层受热应力作用,黏结层/陶瓷层界面附近的陶瓷层内部易形成横向裂纹而导致热障涂层失效。利用常规大气等离子喷涂和超音速等离子喷涂(SAPS)制备8YSZ高韧性过渡层。结果表明,采用APS和SAPS制备的高韧性过渡层提高了扁平化粒子间结合状态和涂层致密度,相比常规结构8YSZ涂层的断裂韧性分别提高约46%和84%,高韧性过渡层均提高了复合结构热障涂层结合强度、抗热震性能和燃气热冲击寿命,SAPS制备的高韧性过渡层厚度为30~50μm时复合结构热障涂层抗热震性能最优,当高韧性过渡层厚度为10~30μm时,相比常规结构热障涂层燃气热冲击寿命提高120%。在温度梯度作用下,热障涂层最终失效由陶瓷层逐层剥落转变为靠近陶瓷层/黏结层界面处剥落。通过高韧性过渡层设计,兼顾热障涂层的隔热性能的同时,提高了热障涂层的结合强度和寿命。     

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层的组织及性能

利用自行研制的纳米掺杂AZ-20热喷涂粉末，采用大气等离子喷涂技术，在35号钢基体上制备A12O3／ZrO2复合材料热障涂层，对涂层的组织结构及性能进行分析。结果表明：制备的涂层是由四方结构的t＇=ZrO2与六方结构的α-A12O3构成的，具有纳米晶与微米晶混晶组织；涂层孔隙率为11．2％，孔隙尺度较均匀：涂层硬度HV100为702，抗磨损能力较常规AZ-20涂层高约25％：涂层具有良好的隔热性能。     

纳米氧化锆热障涂层组织结构和抗热冲击性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层和常规热障涂层.利用FESEM和XRD对纳米氧化锆热障涂层的组织结构和物相组成进行分析.系统研究了两种热障涂层的抗热冲击性能.微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层展现出独特的纳米—微米复合结构,包括柱状晶和未熔融或部分熔融纳米颗粒.非平衡四方相是涂层的主要物相.抗热冲击性能试验结果表明,纳米氧化锆热障涂层拥有更为优越的抗热冲击性能,这主要得益于其相对致密的结构以及微裂纹、纳米晶粒、小孔径孔隙的应力缓释作用.热应力失效是涂层失效的主要原因.     

Thermal expansion anomaly and spontaneous magnetostriction of Dy2AlFe14Mn2 compound

The structure and magnetic properties of Dy₂AlFe₁₄Mn₂ compound were investigated by X-ray diffractometry and magnetization measurements. Dy₂AlFe₁₄Mn₂ compound has a hexagonal Th₂Ni₁₇-type structure. Zero thermal expansion and negative thermal expansion were found in Dy₂AlFe₁₄Mn₂ compound in the temperature range from 184 to 264 K, and from 264 to 383 K, respectively, by X-ray dilatometry. The spontaneous magnetostrictive deformations from 104 to 400 K were calculated. The results show that the spontaneous volume magnetostrictive deformation increases firstly with increasing temperature, and then decreases with further increasing temperature.     

Thermal cycle behavior of plasma sprayed La2O3, Y2O3 stabilized ZrO2 coatings

The effects of La₂O₃ addition on thermal conductivity, phase stability and thermal cycle life of Y₂O₃ stabilized ZrO₂ plasma sprayed coatings were investigated. Although low thermal conductivity as well as high resistance to sintering was achieved by La₂O₃ addition, it tended to also result in lower phase stability and thermal cycle life of the coatings. Optimization of the composition and structure of the coatings improved these properties, and the optimized coatings showed prolonged thermal cycle life.     

热喷涂纳米结构La_2Zr_2O_7(LZ)/8YSZ双陶瓷热障涂层

为了满足发动机以及涡轮机越来越高的性能要求,双陶瓷热障涂层逐渐取代单陶瓷层的8YSZ涂层,成为可以长期使用温度高于1 200℃的新型陶瓷涂层。采用等离子喷涂方法制备了La2Zr2O7(LZ)/8YSZ双陶瓷热障涂层,并同时制备了微米结构和纳米结构的单层8YSZ陶瓷涂层作为对比。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉体喂料和涂层的组织结构。采用对偶拉伸试验法、水淬方法和日本工业标准等研究了涂层的结合强度、隔热效果、热震行为以及高温抗氧化行为。结果表明,与单层的8YSZ陶瓷层相比,双陶瓷型n-LZ/8YSZ涂层的隔热效果提高了35%,热震次数增加了一倍,热氧化失效时间延长了100多小时,具有较佳的隔热效果、抗热震性能以及抗高温氧化性能。     

Hf6Ta2O17材料的合成和热膨胀性能

以HfO2、Ta2O5粉体为原料,采用固相法合成Hf6Ta2O17材料。在空气气氛下1600℃常压烧结8h制备块体试样。用X射线衍射(XRD)仪检测合成粉体的相结构,通过场发射扫描电镜(SEM)观察试样的微观形貌,用热膨胀仪检测试样的热膨胀系数(TEC)。结果表明:固相法可以制备纯净单相的Hf6Ta2O17材料和比较致密的块体试样;Hf6Ta2O17材料在20~1400℃温度范围内没有相变,其高温相稳定性优于YSZ材料;Hf6Ta2O17在1200℃的热膨胀系数为9.59×10-6/℃,与YSZ材料的热膨胀系数接近,有望用于热障涂层。     

(Gd0.8Ca0.2)2Ce2O6.6陶瓷的制备及热导率

以Gd2O3、CeO2和CaO为原料,采用固相反应法制备(Gd0.8Ca0.2)2Ce2O6.6陶瓷材料。用X射线衍射(XRD)技术和扫描电镜(SEM)研究样品的相组成和微观组织,用激光脉冲法测试样品的热扩散系数。结果表明,所制备的样品具有单一的萤石结构,组织致密且晶界清晰,其在800℃的热导率仅为YSZ陶瓷的89%,较低热导率表明该材料有潜力用作新型热障涂层用陶瓷材料。     

A2Zr2O7型稀土锆酸盐热障涂层研究进展

综述了国内外稀土锆酸盐热障涂层在制备技术,纳米涂层,涂层结构及涂层的热物理性能、力学性能及热腐蚀性能等方面的研究成果,讨论了稀土锆酸盐热障涂层在每个方面研究存在的不足。指出未来应该进一步改善稀土锆酸盐涂层的制备工艺及后处理工艺,提高涂层的结合强度,延长涂层的服役寿命,改善涂层耐腐蚀、抗烧结等性能;开发新的涂层制备工艺,重点研究各类纳米稀土锆酸盐涂层的性能;进一步提高涂层的隔热效果、服役温度及工作寿命。     

Thermal fatigue behavior of C/C composites modified by SiC-MoSi2-CrSi2 coating

Carbon/carbon (C/C) composites were modified by SiC-MoSi₂-CrSi₂ multiphase coating by pack cementation, and their thermal fatigue behavior under thermal cycling in Ar and air environments was investigated. The modified C/C composites were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Results of tests show that, after 20-time thermal cycles between 1773 K and room temperature in Ar environment, the flexural strength of modified C/C samples decreased lightly and the percentage of remaining strength was 94.92%. While, after thermal cycling between 1773 K and room temperature in air for 20 times, the weight loss of modified C/C samples was 5.1%, and the flexural strength of the modified C/C samples reduced obviously and the percentage of remaining strength was only 75.22%. The fracture mode of modified C/C samples changed from a brittle behavior to a pseudo-plastic one as the service environment transformed from Ar to air. The decrease of the flexural strength during thermal cycle in air was primarily attributed to the partial oxidation of modified C/C samples.     

Thermal conductivity and thermal cycle life of La2O3 and HfO2 doped ZrO2-Y2O3 coatings produced by EB-PVD

The effects of La₂O₃ and HfO₂ addition on thermal conductivity and thermal cycle life of EB-PVD YSZ coatings were investigated. La₂O₃ and HfO₂ were selected as additives, because they significantly suppress the sintering of YSZ. The developed coating showed low thermal conductivity as well as high resistance to sintering. Burner rig tests confirmed that the developed coating have a superior thermal insulating effect and have a longer life than that of a coating with conventional composition.     

细晶Cr-NbCr2合金的热稳定性

本文研究了通过机械合金化+热压工艺制备的细晶Cr-NbCr₂合金的热稳定性。结果表明：热暴露过程中,Cr基体的颗粒尺寸有一定程度的长大,而Laves相NbCr₂颗粒由于其高热稳定性无明显变化。随着热暴露的进行,Cr基体颗粒与Laves相NbCr₂颗粒间压应力增加,使得基体和Laves相中分别出现了位错和层错/孪晶结构。所有热暴露条件下的Cr-NbCr₂合金的强度均不低于热压态的。在800-1200℃热暴露50h后,Cr-NbCr₂合金仍保持了较高的屈服强度和良好的塑性。但随着热暴露时间的继续延长,此时颗粒的长大成为主导因素,使得Cr-NbCr₂合金的屈服强度和塑性明显下降。