微弧等离子喷涂制备莫来石/金属复合热障涂层

运用微弧等离子喷涂制备了莫来石/金属复合热障涂层.研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能.复合涂层结构为莫来石颗粒被"包裹"在金属层片状结构中;涂层的结合强度大于30 MPa.随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的隔热性能有所提高,随涂层表面温度的升高,涂层的隔热温度也不断提高,涂层的最高隔热温度为125℃.1 150℃的水淬热震试验表明,基体变形是导致涂层失效的重要原因之一,随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的抗热震次数先增加后减小,粉末中莫来石含量为40%的涂层的抗热震性能最好,抗热震次数最多为72次.     

SiCw晶须掺杂ZrO2热障涂层的隔热性能研究

采用微弧等离子喷涂制备了SiC晶须(SiCw掺杂部分稳定氧化锆复合热障涂层.在制备涂层过程中,记录了涂层与基体背面的温度变化,为分析涂层残余应力提供了依据.测量了试样的隔热性能,分析了涂层的微观组织特点.结果表明:随着SiCw含量的增加,复合陶瓷层的孔隙率呈增大趋势,涂层的隔热性能有所下降.     

钢基体表面WC/Al_2O_3/Co涂层的电接触强化研究

以WC、Al2O3、Co为粉末原料,采用干磨混合、湿磨分散工艺,制备了分散均匀、稳定性好的WC-Al2O3-Co和WC-Co料浆。然后用常温喷涂法将该料浆喷涂在45钢基体表面形成预涂层,再对该预涂层进行电接触强化。对强化层进行金相观察、扫描电镜观察和X射线衍射分析,以及抗热震实验和显微硬度测试。结果表明:与热喷涂WC-Co强化层相比,用常温喷涂+电接触强化制备的WC-Al2O3-Co涂层和WC-Co涂层的显微硬度和抗热震性能都得到明显提高;用Al2O3代替部分Co形成的WC-Al2O3-Co涂层的显微硬度比WC-Co涂层略高,但抗热震性能略低。     

大气等离子喷涂锆酸镧热障涂层

利用自制的稀土元素复合掺杂锆酸镧热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂技术,在镍基高温合金表面制备La1.6Nd0.4Ce1.0Zr1.0O7(LNCZ)热障涂层,研究了喷涂参数对涂层沉积率、显微结构、结合强度及抗热震性能的影响。结果表明,增大喷涂功率,降低送粉速率可以有效地提高涂层的沉积率,但对涂层结合和抗热震性能不利。减小喷涂距离不仅提高沉积率,还有利于获得孔径细小、孔隙率适中的层状组织结构,该结构对提高涂层的抗热震性能极为有利。采用DH-1080大气等离子喷涂设备制备LNCZ涂层较好的喷涂条件为:功率40 kW,喷涂距离9 cm,送粉速率12 g/min。     

等离子喷涂梯度热障涂层的抗热震性能

对比研究了等离子喷涂梯度热障涂层与双层热障涂层,试验中梯度热障涂层选用不同比例的NiCoCrAlY与ZrO₂-8%Y₂O₃复合粉末作为梯度过渡层材料,并对两种结构的热障涂层进行了抗热震性能试验。抗热震试验结果表明,梯度热障涂层的抗热震寿命明显高于双层热障涂层的抗热震寿命。     

SiO2添加剂对等离子喷涂Al2O3涂层抗热震性的影响

通过在Ａｌ２Ｏ３陶瓷粉末中添加不同数量的ＳｉＯ２，探讨其对等离子喷涂涂层抗热震性的影响。结果表明，在等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３涂层中添加３％ＳｉＯ２后，热震起裂次数及热震失效次数均得到明显提高。其原因是适量ＳｉＯ２，能明显增加Ａｌ２Ｏ３涂层中的气孔和微裂纹。气孔尺寸均匀，直径在１～２μｍ以内，微裂纹以细网状分布于涂层薄片内。在热震过程中，气孔与微裂纹缓解涂层内应力，延缓了裂纹的扩展，故能显著提高涂层的抗震性能。但添加过量ＳｉＯ２后，由于Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＯ２热膨胀系数差异过大，易造成应力集中，产生粗大裂纹，另外，气孔率过大，降低了抗热震性能。     

纳米氧化锆涂层的制备、显微结构及抗热震性能研究

利用大气等离子喷涂技术在不锈钢基体上制备了纳米氧化锆涂层.运用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱和金相技术等分析手段对涂层的显微结构、物相组成进行了观察与分析;利用热冲击试验测试涂层的抗热震寿命.结果表明,纳米氧化锆经喷雾造粒后的颗粒粒径主要分布在15～70 μm之间,流动性好,适合等离子喷涂,粉末和涂层的物相均由四方氧化锆组成;在喷涂过程中,喷涂工艺参数(氩气流量)有规律的地影响着涂层的显微结构,进而影响涂层的抗热震性能.     

纳米和微米 WC / 12 Co 涂层的电接触强化研究

分别以微米和纳米WC-12Co粉末为原料配制液态涂料,喷涂于45钢表面形成预喷涂层,再利用电接触表面强化技术对预喷涂层进行强化,获得强化层。观察了强化层的微观形貌,测定了强化层的硬度,分析了强化层的相组成和元素组成、抗热震性能。结果表明:强化层组织致密,硬度高,抗热震性能优异;强化过程中,预喷涂层与基材间发生了元素扩散,从而形成了冶金结合;与微米粉末制备的强化层相比,纳米粉末制备的强化层有更高的硬度和更好的抗热震性能。     

Mo基体上锆酸镧热障涂层的研究

利用自行研制的La1.4Nd0.6Zr2O7(LNZ)喷涂粉末,采用大气等离子喷涂在Mo基体上制备LNZ热障涂层.测试粉末的各项热物理性能,考核涂层的抗热震性能和高温隔热性能,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层进行比较.结果表明,与YSZ相比,LNZ由于具有热膨胀系数小、导热系数低、烧结速率低等特点而更适合在Mo基体作为热障涂层使用.     

hBN含量对NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层抗热震性能和氧化性能的影响

为了提高NiCr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能,在涂层中加入了hBN作为固体润滑剂,研究了hBN含量对涂层抗热震性能和氧化性能的影响。采用大气等离子喷涂技术制备了hBN含量分别为0%、2.5%、5%、10%和20%的NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层,并研究了复合涂层在700、800和850℃的抗热震性能和在850℃的恒温氧化性能。结果表明:NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层呈层状结构,各层之间结合良好;所有涂层在700、800和850℃水淬10次均未出现明显的裂纹和脱落现象,涂层抗热震性能均良好。涂层的氧化增重随着hBN含量的增加逐渐增大,96h后NiCr/Cr3C2-20%hBN涂层氧化非常严重。在850℃时,所有涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。     

基板温度对EB-PVD ZrO2涂层微观组织及残余应力的影响

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在不锈钢基板上沉积ZrO2涂层.研究基板温度对涂层微观组织和残余应力的影响.结果表明:沉积的涂层均为t-ZrO2结构,涂层表面平整致密;随着基板温度的升高,涂层表面颗粒逐渐长大,表面粗糙度增大;涂层残余应力也随着基板温度的升高而增加,当基板温度为1000 ℃时,涂层残余应力的增量最大,ZrO2涂层的残余应力主要是由于涂层与基板热膨胀系数差别而产生的热应力引起.     

不同涂层对304不锈钢高温防护效果的对比研究

采用溶胶凝胶法在304不锈钢表面上分别制备了SiO2、Al2O3、ZrO2防护涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同氧化物涂层进行了结构和形貌的表征。对比了不同氧化物涂层保护样品的高温抗氧化性、抗热冲击性以及在3.5wt%NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性。结果表明Al2O3涂层具有很好的高温抗氧化性和耐电化学腐蚀性,而ZrO2涂层具有良好的抗热冲击性能。     

Formation mechanism of laser-clad gradient thermal barrier coatings

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＺｒＯ2 ｃｅｒａｍｉｃｓｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓ (ＴＢＣｓ)ｆｏｒｉｔｓｈｉｇｈｍｅｌｔ ｉｎｇ ｐｏｉｎｔａｎｄｈｉｇｈｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ[1].ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅＴＢＣｓｗａｓｕｓｕａｌｌｙｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ.Ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｏｏｒａｄｈｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｔｉｎｇａｎｄｓ…     

Comparison of thermal shock behaviors between plasma-sprayed nanostructured and conventional zirconia thermal barrier coatings

NiCoCrAlTaY bond coat was deposited on pure nickel substrate by low pressure plasma spraying(LPPS), and ZrO2-8%Y2O3 (mass fraction) nanostructured and ZrO2-7%Y2O3 (mass fraction) conventional thermal barrier coatings(TBCs) were deposited by air plasma spraying(APS). The thermal shock behaviors of the nanostructured and conventional TBCs were investigated by quenching the coating samples in cold water from 1 150, 1 200 and 1 250 ℃, respectively. Scanning electron microscopy(SEM) was used to examine the microstructures of the samples after thermal shock testing. Energy dispersive analysis of X-ray(EDAX) was used to analyze the interface diffusion behavior of the bond coat elements. X-ray diffractometry(XRD) was used to analyze the constituent phases of the samples. Experimental results indicate that the nanostructured TBC is superior to the conventional TBC in thermal shock performance. Both the nanostructured and conventional TBCs fail along the bond coat/substrate interface. The constituent phase of the as-sprayed conventional TBC is diffusionless-transformed tetragonal(t′). However, the constituent phase of the as-sprayed nanostructured TBC is cubic(c). There is a difference in the crystal size at the spalled surfaces of the nanostructured and conventional TBCs. The constituent phases of the spalled surfaces are mainly composed of Ni2.88Cr1.12 and oxides of bond coat elements.     

氧化锆（ZrO2）的热、化学性质与应用

重点分析了ZrO2的热性质、化学稳定性和其理论基础。ZrO2的导热系数极低,可用于热障涂层,介绍了热障涂层的结构和制备方法,说明了ZrO2作为热障涂层材料的优异特性。分析了ZrO2的表面能与表面酸性强度,表面酸位来源、固体超强酸的原理、性质、制备方法和应用领域。ZrO2的化学稳定性好,可作为催化剂材料基体,ZrO2基催化材料分类为纯ZrO2催化剂、负载型催化剂和复合型催化剂,列举了ZrO2基固体超强酸的反应方程式,ZrO2复合型催化剂具有更好的催化性能,论述了以CeO2-ZrO2固溶体作为三效催化剂的机理和进展。相关方法和原理可为ZrO2的热学性质研究提供系统的理论知识,将有助于理解和应用ZrO2的催化原理和表面性质。     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

钛合金表面等离子喷涂Y2O3稳定的ZrO2涂层的 扫描热显微镜分析

以纳米结构Y2O3稳定的ZrO2热喷涂粉末为原料,采用等离子喷涂法在Ti-6Al-4V合金上制备了纳米结构的热障涂层。利用扫描电镜(SEM)及扫描热显微镜(SThM)对涂层的微观组织及热性能进行了分析。在实验基础上建立了理论模型,并对涂层及基体的热导率进行了估算。结果表明:采用SThM分析方法估算的涂层厚度及涂层上的缺陷尺寸与采用其它分析方法测得的结果一致;虽然热导率的估算结果与采用其它方法得出的结果差异较大,但显示出扫描热显微镜分析是估算材料热导率潜在的方法。     

磁控溅射法制备的羟基磷灰石—氧化锆涂层的力学性能(英文)

采用磁控溅射法在Ti6Al4V钛合金基体上制备羟基磷灰石(HA)-氧化锆(ZrO2)复合涂层,通过SEM、EDS、XRD和划痕法对50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2(质量分数,%)涂层进行表征,分析HA含量对涂层残余应力的影响。实验结果表明,HA-ZrO2复合涂层的物相为HA、ZrO2和Y2O3,在复合过程中HA部分发生分解,产生TCP和CaO等杂质相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的生长,50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层的表面粗糙度分别为1.61μm和2.92μm;涂层结合界面为机械结合方式,划痕法测量的50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层界面结合强度分别为30N和17.5N,随着HA含量的增加,涂层结合强度呈现下降的趋势;50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2涂层的残余应力分别为(-399.1±3)MPa和(-343.2±20.3)MPa,适当增加HA可以减小涂层的残余应力。     

等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证

目的 为有效预测等离子喷涂热障涂层冷却过程中累积的残余应力,降低残余应力对涂层稳定性的影响,需寻求可靠的热障涂层应力检测方法。方法 利用有限元分析软件,采用生死单元法建立了等离子喷涂ZrO₂涂层的有限元模型,高斯热源模拟等离子喷涂热源工况,研究涂层冷却至室温的残余应力及其分布。使用X射线衍射法、拉曼光谱法对等离子喷涂制备的ZrO₂涂层进行残余应力检测。结果 通过有限元模拟结果可以看出,喷涂涂层冷却到室温后其中心区域的残余应力与边缘位置相比较大,主要集中在热流中心区域;每层涂层结合界面处会产生较大应力,致使应力沿涂层厚度方向变化明显。涂层的等效应力为160～220 MPa。采用X射线衍射法检测涂层存在180～185MPa残余应力。标定ZrO₂涂层的拉曼-应力因子为8.33 (cm·GPa)^-1,计算得到涂层存在残余应力为174～180 MPa。对喷涂试样进行拉伸试验后,其残余应力有一定程度的释放。结论 使用有限元能有效模拟等离子喷涂至室温时涂层内部残余应力,与XRD、拉曼光谱检测结果具有良好的匹配性,...     

电沉积方式对 Ni-ZrO2 纳米复合镀层耐腐蚀性能的影响

目的改善Ni-ZrO2纳米复合镀层的耐腐蚀性能。方法分别采用普通电沉积、旋转阴极电沉积、超声电沉积和超声-旋转阴极电沉积四种方式制备Ni-ZrO2纳米复合镀层,分析镀层的ZrO2含量和微观形貌,研究镀层的耐腐蚀性能。结果普通电沉积镀层的ZrO2含量高,但晶粒粗大,组织不够致密,腐蚀速率高,腐蚀后的微观表面存在很多大的腐蚀坑洞。旋转阴极和超声辅助电沉积的镀层ZrO2含量较低,但晶粒有所细化,耐腐蚀性能提高。超声-旋转阴极电沉积的镀层ZrO2含量最低,但晶粒细化程度最高,组织致密度也最好,腐蚀速率低,表面腐蚀特征不明显。结论超声场和旋转阴极都会影响镀层的组织结构和ZrO2含量,超声波和旋转阴极协同作用下的效果最为显著,制备的纳米复合镀层耐腐蚀性能最好。