热喷涂制备TiB2涂层的研究进展

TiB2具有优良的性能和潜在的应用前景,采用粉末冶金制备致密块体材料的工艺复杂、成本高昂,限制了它的应用.涂层技术则是简化制备工艺、降低制造成本的有效手段.本文综述了热喷涂制备TiB2涂层的工艺特点以及TiB2物理化学特性对热喷涂制备工艺的影响,提出通过粉体复合技术改善TiB2粉体的物性,满足热喷涂工艺要求,从而获得高质量涂层的措施.     

纳米氧化锆热障涂层完整性研究

分别采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)与大气等离子喷涂技术(APS)喷涂NiCrAlY粘结底层, APS喷涂纳米氧化锆的方法获得了两种热障涂层(涂层A与B),并评估了热震试验前后涂层的完整性。试验结果表明:二者热震前,完整性基本相当,涂层结合强度为(55±5)MPa;但是经过热震试验后,涂层A具有更好的完整性。     

前驱体溶液对液相等离子喷涂ZrO2纳米涂层结构和形貌的影响

以ZrOCl2·8H2O为原料采用溶胶凝胶法配置不同浓度的前驱体,用等离子喷涂法制备了ZrO2涂层.用SEM,XRD分析了涂层的显微组织与晶型结构.结果表明,该方法制得的涂层不具备层状组织结构,涂层断面上均匀地分布大小相近的圆状孔隙.涂层的结晶状况随着前驱体料浆的浓度而变化,浓度太大或太小都给涂层带来不利的影响,实验证明0.8mol/L前驱体料浆制备的涂层结晶状况良好;经计算和表征确定涂层内品粒在纳米尺寸范围,明显小于常规方法制备纳米涂层的晶粒.     

TGO对热障涂层失效的作用分析

热生长氧化物(TGO)的形成与长大是热障涂层失效的根本原因。先在IC10高温合金基体上超音速火焰喷涂(HVOF)NiCoCrAlTaY粘结层(BC层),再等离子喷涂二元稀土氧化物稳定氧化锆Sc2O3-Y2O3-ZrO2,喷涂样在1 100℃恒温氧化,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪对断面形貌、成分进行分析,讨论了TGO的形成机理及其与热障涂层失效的关系。结果表明:随着恒温氧化时间增加,TGO层底部的Al含量下降,上部、中间弥散颗粒及底部的Ni含量均增加,上部、中间弥散颗粒中Cr含量均减少;喷涂样氧化140 h后,TGO层由靠近陶瓷层的富(Cr,Al)2O3层、弥散其间的富Ni颗粒和靠近BC层的Al2O3层组成;TGO的生长速度先由Al与O2化学反应速度决定,接着受BC层金属元素扩散速度影响,最后由化学反应速度和扩散速度共同控制;减少TGO中的有害氧化物含量以降低涂层内的应力,可有效提高涂层的使用寿命。     

钇硅酸盐材料力学性能的第一性原理研究

为深入研究C_f/SiC复合材料钇硅酸盐涂层材料Y_2SiO_5与Y_2Si_2O_7的力学性能,为钇硅酸盐涂层体系的设计提供理论依据,基于第一性原理广义梯度近似,研究钇硅酸盐理想晶体X1-Y_2SiO_5和γ-Y_2Si_2O_7的电子结构、力学性能。结果表明:X1-Y_2SiO_5和γ-Y_2Si_2O_7均为机械稳定结构,X1-Y_2SiO_5与γ-Y_2Si_2O_7的体模量、剪切模量、弹性模量、泊松比分别为112,49,128GPa,0.31和114,55,142GPa,0.29。可见X1-Y_2SiO_5的模量较γ-Y_2Si_2O_7低。同时研究二者理想晶体的韧性、热膨胀系数、残余应力。结果表明:X1-Y_2SiO_5韧性较γ-Y_2Si_2O_7好,热膨胀系数较γ-Y_2Si_2O_7高,残余应力较γ-Y_2Si_2O_7低。     

液相等离子喷涂La2O3-Y2O3-ZrO2涂层的组织结构与性能

采用一定化学配比的ZrOCl2·8H2O、YCl3和LaCl3三种盐溶液合成前驱体溶胶作为等离子喷涂液体喂料,制备二元稀土氧化物氧化镧与氧化钇共稳定的氧化锆陶瓷涂层,并测试分析了该涂层的组织结构、高温相稳定性及隔热性能。结果表明,氧化镧与氧化钇共稳定的氧化锆陶瓷涂层具有良好的隔热性能及高温相稳定性。     

Si–Yb2O3/Yb2Si2O7/Yb2SiO5 EBC涂层组织结构及熔盐腐蚀行为研究

目的 研究Si–Yb₂O₃/Yb₂Si₂O₇/Yb₂Si O₅ 3层EBC涂层的抗熔盐腐蚀性能。方法 采用真空等离子喷涂工艺在试样表面单面制备Si–Yb₂O₃/Yb₂Si₂O₇/Yb₂Si O₅ 3层结构的EBC涂层,选用尺寸为Ф25 mm、厚度为5 mm的SiC_f/SiC复合材料基体试样,在900℃、NaCl(质量分数为50%)+Na₂SO₄(质量分数为50%)混合盐中进行连续100 h的熔盐腐蚀试验,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等观察和测试3层EBC涂层熔盐腐蚀前后的形貌,分析其组织结构以及该EBC涂层在熔盐腐蚀过程中的化学反应机理。结果 经过连续100 h、900℃的熔盐腐蚀,基体SiC_f     

轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3复合陶瓷涂层

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200 nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层.用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度.结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在.显微硬度为16.68 GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9.     

等离子喷涂纳米热障涂层的微观结构特性与性能

热障涂层（TBCs）是由抗高温氧化腐蚀的金属粘结底层和隔热的陶瓷面层构成的复合功能涂层，主要用来为在高温热气流条件下工作的涡轮发动机叶片、燃烧室等热端部件提供高温隔热保护，从而显著降低热端部件的基体温度。采用TBCs不仅能使高温部件材料承受更高的使用温度，进一步提高发动机的工作温度和性能，同时可使发动机寿命和可靠性显著提高，具有极其重大的军事和经济价值。     

热障涂层用La2O3、Y2O3共掺杂ZrO2陶瓷粉末的制备及其相稳定性

采用反向化学共沉淀法制备了热障涂层用La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂（LaYSZ）原始复合粉末, 将原始粉末团聚造粒和热处理后得到适于等离子喷涂的团聚粉末. 采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、扫描电子显微镜（SEM）、霍尔流速计、X射线衍射（XRD）等方法分别对LaYSZ的化学组成、微观形貌、流动性和松装密度、高温相稳定性进行了研究. 结果表明: LaYSZ团聚粉末室温呈四方ZrO₂结构, 在1150℃热处理2h后为致密的球形或近球形颗粒, 粉末流动性较好, 适于等离子喷涂. LaYSZ团聚粉末在1300℃热处理100h后仍保持单一的四方ZrO₂晶型, 而8YSZ中有12mol%的四方相转变为单斜相; LaYSZ在1400℃热处理100h后, 单斜相含量为2mol%, 而8YSZ中单斜相含量达到47mol%, 表明La₂O₃、 Y₂O₃共掺杂稳定ZrO₂较单一Y₂O₃ 稳定ZrO₂具有更好的高温相稳定性.