钛合金表面等离子喷涂热障涂层性能的研究

用等离子喷涂法在钛合金（Ti6Al4V）表面制备NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层。用XRD、SEM检测了涂层的金相组织、结构及形貌。对喷涂前后的试样在600℃进行了高温氧化实验,给出了氧化动力学曲线。结果表明．钛合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密,涂层的厚度约为210um。所形成的热障涂层显著地提高了钛合金的高温抗氧化性能．降低了氧化速率,致密的氧化膜对继续氧化有阻碍作用。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

两种NiCrAIY涂层1050℃恒温抗氧化性能

用低压等离子喷涂(LPPS)和爆炸喷涂(DS)方法,在镍基单晶高温合金上制备NiCrAlY涂层.涂层在1050℃恒温氧化300 h,借助XRD、SEM和EDS,对涂层表面氧化膜进行分析,检测其恒温抗氧化能力.结果表明两种涂层表面均能形成Al2O3保护膜,二者的氧化动力学曲线均符合抛物线规律.DS涂层的微孔内含残留气体,涂层内氧化严重,氧化增重大,氧化速率常数近似LPPS涂层的二倍.氧化300 h后,DS涂层表面边角处氧化膜有少量剥落,而LPPS涂层保持完好,只在个别突起处有微小开裂.     

等离子喷涂-物理气相沉积7YSZ热障涂层的高温氧化行为

以纳米团聚烧结的ZrO2-7%Y2O3(7YSZ)粉末为原料,采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺及大气等离子喷涂工艺(APS)在镍基高温合金表面制备了柱状热障涂层(C-TBC)和层状热障涂层(L-TBC),并进行1 000℃的恒温氧化试验,采用X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针、能谱分析等检测手段表征热障涂层的微观结构和高温氧化行为。结果表明:C-TBC涂层在氧化初始阶段快速生成TGO层,氧化50h后TGO层生长速率减慢,氧化动力学曲线符合五次方抛物线规律,而L-TBC涂层氧化动力学曲线符合常规二次方抛物线规律。C-TBC涂层氧化速度快于L-TBC涂层,但抗氧化剥落性能优于L-TBC涂层。     

两种NiCrAlY涂层1050℃恒温抗氧化性能

用低压等离子喷涂（LPPS）和爆炸喷涂（DS）方法，在镍基单晶高温合金上制备NiCrAlY涂层。涂层在1050℃恒温氧化300h，借助XRD、SEM和EDS，对涂层表面氧化膜进行分析，检测其恒温抗氧化能力。结果表明两种涂层表面均能形成Al2O3保护膜，二者的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。DS涂层的微孔内含残留气体，涂层内氧化严重，氧化增重大，氧化速率常数近似LPPS涂层的二倍。氧化300h后，DS涂层表面边角处氧化膜有少量剥落，而LPPS涂层保持完好，只在个别突起处有微小开裂。     

高能高速等离子喷涂MCrAlY涂层的抗高温氧化性能

为提高Ni3Al基高温合金IC6的抗高温氧化性能,采用高能高速等离子喷涂设备在其表面制备了MCrAlY涂层,测试了1 000℃高温条件下经300h氧化后涂层的抗氧化性能。结果表明:300h试验后,涂层的单位面积氧化增重为5.584g/m2,氧化速率为0.019g/m2·h,达到了完全抗氧化级。分析认为:高能高速等离子喷涂工艺制备的MCrAlY涂层与基体结合紧密,孔隙、裂纹及氧化物夹杂含量少,有效的阻隔了氧气的扩散通道,使得氧化物的生长缓慢。同时在高温氧化过程中,涂层表面生成了大量的Al2O3膜,阻碍了金属原子与氧原子的扩散,降低了涂层的氧化速率。另外涂层中含有的Y及Y2O3增加了氧化膜的粘附性,对氧元素的扩散具有抑制作用。     

等离子喷涂Al2O3与ZrO2复合热障涂层的高温性能

采用等离子喷涂(PS)方法，在GH536高温合金基材上制备了传统的双层热障涂层(TBCs)和2种含有Al2O3与ZrO2陶瓷复合层的3层热障涂层。传统TBC8结构为Ni22Cr10AlY合金连接层和8％Y2O3部分稳定的ZrO2(8YPSZ)陶瓷顶层；3层TBCs中分别采用置于8YPSZ陶瓷层内层及外层的Al2O3与8YPSZ复合层。3种类型试样的100h。1050℃静态氧化试验及1050℃热震试验结果表明：3层涂层较双层涂层的氧化阻力提高，双层涂层的热震阻力最佳，氧化阻力最差。不同复合层形式试样的热振失效方式和寿命也有差别，复合层置于陶瓷层外层热震寿命略高，但100h氧化增重有明显提高，抗氧化性降低。     

TC4表面超音速等离子喷涂热障涂层的研究

利用超音速等离子喷涂技术在TC4合金基体表面喷涂由CoNiCrAlY过渡层和ZrO2陶瓷面层组成的梯度热障涂层,并进行800℃静态高温氧化试验.采用SEM,XRD分析了涂层的组织、形貌及结构,并研究了涂层表面硬度的变化.结果表明:TC4合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密,表面高温抗氧化能力提高.     

激光喷丸强化CoCrAlY防护涂层 抗高温氧化性能研究

利用大气等离子喷涂(Air Plasma Spraying,APS)技术在镍基高温合金表面制备CoCrAlY涂层，在此基础上采用电子束真空蒸镀(Electric Beam Vacuum Deposition,EBVD)技术在涂层表面进一步沉积铝膜，以提高涂层表面Al元素含量。采用激光喷丸(Laser Peening,LP)技术分别对以上两种涂层进行强化处理。采用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(Scanning Election Microscope,SEM)对比分析LP冲击前后CoCrAlY涂层表面相结构、微观形貌及成分变化。微观结构分析表明，LP处理后APS-CoCrAlY涂层表面粗糙度降低，组织致密性增加；镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后，表面Al含量明显增加，β-CoAl相含量提高，且涂层表面晶粒得到细化。1050 ℃抗高温氧化实验结果表明，LP处理涂层表面形成的氧化膜较原始涂层更加平整、致密，且氧化膜厚度明显变薄；此外，镀铝CoCrAlY涂层经LP处理后的抗高温氧化性能最优。     

强流脉冲电子束作用下等离子喷涂CoCrAlY涂层热腐蚀性能

利用强流脉冲电子束技术(HCPEB)对大气等离子喷涂(APS)CoCrAlY涂层表面进行辐照处理,对HCPEB诱发的微观结构进行详细表征,并考察HCPEB处理前后样品表面在1050℃混合盐Na_2SO_4/NaCl(质量比3:1)条件下的抗热腐蚀性能。结果表明:HCPEB辐照后原始涂层表面热喷涂结构缺陷消失,表面发生重熔,形成连续的鼓包状结构,且随着辐照次数的增加,重熔层厚度和鼓包状结构的尺寸逐渐增加。30次辐照处理后涂层表面形成大量的Y富集Al_2O_3颗粒和超细晶结构。热腐蚀试验结果表明,原始涂层抗热腐蚀性能较差,热腐蚀20 h后腐蚀产物发生散裂,腐蚀层深度可到20μm,且涂层内部存在严重的内氧化和硫化。相比之下,经辐照处理涂层的腐蚀层深度仅有几个微米,且相对较为连续致密。HCPEB辐照带来的辐照效应促进热腐蚀过程中涂层表面保护性氧化膜的快速形成,有效阻挡熔盐的侵蚀,显著提高CoCrAlY涂层的抗热腐蚀性能。     

水蒸气对NiCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响

采用热重分析及现代表面分析方法研究了低压等离子喷涂Ni CrAlY涂层在纯氧以及含5%水蒸气的O2中的高温氧化行为,结果表明：在纯氧的氧化环境中 ,NiCrAlY涂层氧化动力学遵循抛物线规律,在含有5％的水蒸气的O2中,NiCrAlY涂层在氧 化至110 h后氧化动力学几乎呈直线规律.XRD及SEM分析显示,NiCrAlY涂层在O2中氧化180 h后,表面形成一层致密的Al2O3;而在含5%水蒸气的O2中氧化180 h后表面氧化层中 除了有Al2O3外,还有NiO和Cr2O3.其原因在于水蒸气中的氢在氧化物中的溶解,致 使Ni2+扩散 速度增加,使氧化层变得疏松,降低其抗氧化性.     

Thermal stability studies of atmospheric plasma deposited siloxane films deposited on Vycor™ glass

The thermal stability of siloxane films deposited on Vycor glass and silicon substrates using atmospheric pressure plasma was studied. Siloxane films were deposited from a liquid tetraethyl orthosilicate (TEOS) precursor which was nebulised into a helium/oxygen plasma. The thickness of the siloxane films was in the range 1-12 nm as measured using both ellipsometry and X-ray reflectometry. Film composition and chemical properties were examined using Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy analysis. The thermal stability of the films was evaluated under argon atmosphere at temperatures up to 700 °C. The films were found to exhibit good adhesion without cracks or delamination after the thermal treatment. A decrease in coating thickness and a reduction in surface roughness was however observed indicating, a change in coating chemistry. This was confirmed by the reduction in carbon concentration observed by XPS. Particulates generated by excess gas phase reaction of TEOS were observed on the surface of the coating. A larger reduction in particulates size was observed after thermal treatment compared with the reduction in thickness of the bulk coating. This indicates that the particulates may have a different composition to that of the coating.     

脉冲频率对铝基PEO涂层隔热性能的影响规律及作用机理

在硅酸盐体系下使用等离子体电解氧化(PEO)技术在ZL109铝合金试样表面进行了陶瓷化处理,并采用SEM、XRD、DSC、激光导热仪等方法系统地研究了脉冲频率变化对PEO涂层热性能的影响规律及作用机理。研究表明,脉冲频率主要通过影响涂层的相结构组成及显微结构从而引起隔热性能的变化。当频率为200 Hz时,PEO涂层的热导率最低,为0.113 W/(m·K)。     

THE CHARACTERISTICS OF OXIDE SCALE FORMED ON LOW PRESSURE PLASMA SPRAYED NiCrAIY COATING IN THE PRESENCE OF 5% WATER VAPOR

The oxidations of low pressure plasma sprayed (LPPS) NiCrAlY coating on nickelbase superalloy were studied at 1050C in flows of O2, and mixture of O2 and 5%H2 Ounder atmospheric pressure. Oxide formed on the surface of LPPS NiCrAlY coatingafter oxidation at 1050℃ in pure O2 consisted of NiCr2 O4, whereas oxide formed onthe surface of LPPS NiCrAlY coating after oxidation at 1000℃ in a mixture of O2 and5%H2 O is mainly composed of NiO. The effect of water vapor on the characteristicsof the oxide scale is attributed to the increase in Ni cation transport.     

Aluminium depletion in NiCrAlY bond coatings by hot corrosion as a function of projection system

Three different projection system are used to prepare NiCrAlY bond coats over metallic substrates: atmospheric plasma spray (APS), high velocity oxyfuel (HVOF) and high frequency pulse detonation (HFPD). These coatings were tested in hot corrosion experiments with sprayed Na₂SO₄ at 1000 °C for 20 and 100 h experiments in air. Coatings surface composition after thermal treatment was characterised by XRD and SEM. Cross section of coatings were analysed by SEM-EDX. A relationship between microstructural characteristics of initial coatings and final performance in hot corrosion was found in terms of porosity percentage: plasma sprayed coatings present higher percentage of porosity compared to HVOF and HFPD projection systems for the same composition and Al is heavily consumed in interparticle oxidation. This Al depletion in turn involves intrinsic chemical failure and surface layer is comprised by a porous spinel of mixed oxides. On the other hand, high energy projection systems produce dense coatings allowing the Al migration to external alumina layer, particularly in the case of HVOF coating.     

Microstructural features and properties of plasma sprayed YPSZ/NiCrAlY thermal barrier coating (TBC)

0　IntroductionThermalbarriercoatings(TBCs)arewidelyusedontheturbinebladesforaircraftpropulsionorpowergenerationtoreducethemetallicsubstratetemperature,whichleadstoincreasingengineefficiencyandloweringpollutantemissionsresultingfromallowableincreaseofoperationtemperature[1,2].Today,TBCsareattractingmoreattentionandhavewiderpotentialapplicationstoprotecthightemperaturecomponents.However,thermalbarriercoatingshaveatendencytocrackandspallinserviceduetothermalshockandthermalcyclingbetweenambient…     

Microstructure and oxidation resistance of reactive plasma clad Cr7C3 /γ-Fe ceramic composite coating

A new type oxidation resistance in situ Cr7C3/γ-Fe ceramic composite coating was fabricated on hardened and tempered grade C steel by reactive plasma clad with Fe-Cr-C alloy powders. The oxidation resistance of the ceramic composite coating was investigated under the test condition of 900℃ and 50 hours. The results indicate that the coating has a rapidly solidified microstructure consisting of blocky primary Cr7C3 and the inter-blocky Cr7C3/γ-Fe eutectics and is metallurgically bonded to the hardened and tempered grade C steel substrate. The high temperature oxidation resistance of the coating is up to 1.9 times higher than that of grade C steel. The oxidation kinetics curve of the coating is conforming to the parabolic-rate law equation. The excellent oxidation resistance of the coating is mainly attributed to the continuous oxide films which consist of Cr2O3 and Fe2O3. The continuous oxide films can prevent the inner part of the coating from being further oxidized.     

抗菌元素对纳米TiO2涂层结构和性能的影响

目的为克服纳米氧化钛在黑暗条件下不具有抗菌效果这一缺点,使用抗菌金属元素Cu、Zn和Ag掺杂以提高其抗菌性能。方法利用大气等离子喷涂技术在钛合金表面制备Cu、Zn和Ag掺杂的TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),对涂层的物相组成和表面形貌进行表征。利用接触角测量仪、三位轮廓仪、电化学工作站和电感耦合等离子体原子发射光谱,对涂层的亲水性、表面粗糙度、耐腐蚀性能和抗菌离子释放情况进行表征。利用细菌和涂层共培养实验来评价涂层的抗菌效果。结果抗菌金属元素掺杂没有改变TiO_2涂层的主要相结构,涂层主要由金红石相组成。涂层具有微米级的表面粗糙度,表面由粒径小于50 nm的粒子组成。掺杂使TiO_2涂层的亲水性略有降低。Cu掺杂的涂层的耐腐蚀性能大幅提升,抗菌金属离子在各涂层中都可以释放,且Cu掺杂涂层中的释放量最高。与细菌共培养24 h之后,TiO_2涂层没有显示出抗菌效果,掺杂后涂层表现出优异的抗菌性能。在有水存在的条件下进行紫外光预辐照,可以显著提高TiO_2涂层的抗菌性能,且掺杂后的涂层在经过预辐照后抗菌性能的提升大于TiO_2涂层。结论抗菌金属元素掺杂不改变涂层结构,同时大幅提高了等离子喷涂TiO_2涂层在黑暗条件下的抗菌性能,紫外预辐照处理能够使没有抗菌性能的TiO_2涂层具备抗菌效果,也能进一步提升掺杂涂层的抗菌效果。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。