等离子喷涂常规和纳米8YSZ热障涂层的性能

分别采用了常规微米和纳米8YSZ粉末使用大气等离子喷涂系统进行热障涂层的制备,研究了涂层的结合强度、微观结构、常温热导率、折弯性能,试验结果表明:纳米涂层的结合强度要低于常规8YSZ涂层,但涂层的热导率、弯曲性能均优于常规8YSZ涂层.     

Properties of Thermal Barrier Coatings Made of Different Shapes of ZrO2-7wt%Y2O3 Powders

大气等离子喷涂ZrO2-7%Y2O3 (7YSZ, Y2O3为质量分数)热障涂层广泛用于航空发动机热端部件以提高金属基体的抗腐蚀、耐高温、抗冲蚀等性能。采用超音速火焰喷涂(HVOF)以NiCoCrAlYTa粉为原料在高温合金K4169基体上制备了粘结层,通过大气等离子喷涂(APS)分别以团聚、空心7YSZ粉为原料在粘结层上制备了陶瓷面层。使用扫描电镜(SEM)和工业电子计算机X射线断层扫描技术 (ICT)对团聚、空心粉热障涂层的微观结构进行观察分析,然后再对以上 2 种热障涂层的抗氧化、热震、结合、隔热等热物性能进行对比分析。研究结果表明：空心粉热障涂层陶瓷层中存在大量的微孔和裂纹;热障涂层陶瓷层中不同孔隙率对粘结层高温抗氧化性能没有明显的影响,但它有助于提高热障涂层的热震性能和隔热性能;此外,高的涂层孔隙率会导致空心粉热障涂层的结合强度低于团聚粉热障涂层     

团聚及空心ZrO_2-7%Y_2O_3热障涂层性能（英文）

大气等离子喷涂ZrO2-7%Y2O3(7YSZ,Y2O3为质量分数)热障涂层广泛用于航空发动机热端部件以提高金属基体的抗腐蚀、耐高温、抗冲蚀等性能。采用超音速火焰喷涂(HVOF)以NiCoCrAlYTa粉为原料在高温合金K4169基体上制备了粘结层,通过大气等离子喷涂(APS)分别以团聚、空心7YSZ粉为原料在粘结层上制备了陶瓷面层。使用扫描电镜(SEM)和工业电子计算机X射线断层扫描技术(ICT)对团聚、空心粉热障涂层的微观结构进行观察分析,然后再对以上2种热障涂层的抗氧化、热震、结合、隔热等热物性能进行对比分析。研究结果表明:空心粉热障涂层陶瓷层中存在大量的微孔和裂纹;热障涂层陶瓷层中不同孔隙率对粘结层高温抗氧化性能没有明显的影响,但它有助于提高热障涂层的热震性能和隔热性能;此外,高的涂层孔隙率会导致空心粉热障涂层的结合强度低于团聚粉热障涂层。     

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。     

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.     

YAG/8YSZ双陶瓷热障涂层等温氧化性能研究

本文对比研究了YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层体系的抗高温氧化性能。采用爆炸喷涂(D-GUN)在310S耐热不锈钢基体上制备粘结层(NiCoCrAlY),用大气等离子喷涂(APS)分别在粘结层试样上制备YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层,利用SEM和XRD分析涂层氧化前后截面与表面特征,对比研究2种热障涂层体系在1100 ℃等温氧化不同时间后的氧化增重动力学、YAG陶瓷层微观结构与物相及TGO生长过程和生长动力学。结果表明,YAG陶瓷层在1100 ℃等温氧化200 h后无明显相结构转变,孔隙率稍有降低;YAG/8YSZ双陶瓷层体系较8YSZ单陶瓷层体系氧化增重速率降低1.7倍,TGO生长速率降低1.4倍,粘结层β-NiAl相消耗速度及岛状氧化物生长速度更低,表现出更好的抗高温氧化性能。     

燃气热冲击对PS-PVD和APS热障涂层的微结构和隔热性能的影响

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)和大气等离子喷涂(APS)技术分别制备柱状和层状YSZ陶瓷层,在1 250℃的燃气热冲击下对比研究两种涂层体系的微结构演变和隔热性能变化。结果显示,燃气热冲击后PS-PVD和APS制备的两种YSZ层主要由t'相和c相构成。APS制备的YSZ层微裂纹不断生长开裂并出现局部层状剥落,而PS-PVD制备的YSZ层的"菜花头"间隙不断增大并出现局部"菜花头"剥落。同时表明,PS-PVD制备的热障涂层在长期燃气热冲击时抗氧化性及隔热效果均优于APS制备的热障涂层。     

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。     

爆炸喷涂技术制备热障涂层的研究

采用爆炸喷涂技术在M38G合金上制备热障涂层，分析了涂层的结构，形貌，显微硬度，并对涂层的氧化性能进行了研究，结果表明，爆炸喷涂制备的热障涂层均匀，致密，高温氧化过程中，陶瓷层与粘结层界面处生成了连续的Al2O3膜，使TBCs具有良好的抗高温氧化性。     

8YSZ制粉工艺对热障涂层性能的影响

主要研究了喷雾干燥、等离子球化(中空粉)和熔炼破碎法制备的8%Y2O3-ZrO2(8YSZ)粉末的特性及采用等离子喷涂工艺获得的对应涂层的性能.分析发现,粉末的特性与涂层性能有密切关系,其中,采用熔炼破碎法制备8YSZ粉末所获得的等离子喷涂涂层具有孔隙率低、热导率较高的特点;而采用喷雾干燥法制备8YSZ粉末所获得的等离子涂层常温下的热导率最低,仅为0.96 W/(m·K).     

INFLUENCE OF TOP TEMPERATURE OF THERMAL CYCLE ON THERMAL STRESS/STRAIN AND THERMAL FATIGUE BEHAVIOR OF PURE IRON

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｇ．１　ＴｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｍａｃｈｉｎｅｗｉｔｈＯｕｔｅｒｃｉｎｓｔｒａｉｎｔＴｈｅｄａｍａｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｉｌｕｒｅｆｏｒｍｓｏｆｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇｐｉｅｃｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｌｏｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｖａｒｉｏｕ…     

EB—PVD梯度热除涂层的热循环失效机制

了一种新型梯度结构的EB－PVD（电子束物理气相沉积）热障涂层的热循环性能,并分析了涂层的失效机制,结果表明,由于NiCoCrAlY粘结层以及在粘结层上形成的Ni3Al薄层发生了选择性氧化,从而在粘结层和梯度过渡层之间形成了一层Al2O3层,随着热循环时间增长,Al2O3层不断增厚,而且在热循环应力作用下,涂层最终沿Al2O3层内部断裂失效。     

飞行状态下热障涂层的受力行为

本文通过在计算机中建立航空发动机叶片的工作环境,进而模拟在飞行状态下叶片表面涂敷的陶瓷热障涂层的受力行为,获得了陶瓷涂层在热气动载荷作用下应力场分布,并得出应力场分布与涂层结构和叶片几何形状及与承受的载荷之间的关系,提出了进一步提高陶瓷热障涂层的使用寿命的途径。     

ZrO2／Ni阶梯热障涂层的热冲击行为

研究了ＺｒＯ２／Ｎｉ阶梯热障涂层在火焰喷烧和水淬炳途中热冲击条件下的失效行为,建立了梯度热障涂层在火焰喷烧和水淬热冲击条件下一维温度场应力场的解析模型,实验结果表明,涂层的抗热冲击能力在火焰喷烧条件下随层次折增加而增强,在水淬热冲击条件下却随层次的增加而降低,证实涂层的抗热冲击能力与热冲击条件有关,并取地表面换热系数的大小与方向,故评价涂层的抗热冲击能力时须合理选择热冲击条件,按梯度设计,能大大提     

EB-PVD热障涂层热循环过程中粘结层的氧化和相结构

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积Ni-30Cr-12Al-0.3Y（质量分数，％）粘结层，采用电子束物理气相沉积方法（EB－VPD）沉积7％Y2O3（质量分数）－ZrO2陶瓷顶层，结果表明，在热循环过程中，非平衡相t′-ZrO2中的Y2O3含量逐渐减少，t′－ZrO2相逐渐分解成平衡相t-ZrO2（冷却时变转变成斜相）和立方组ZrO2,1050℃循环200次，粘结层氧化物（Al2O3)厚度约为3μm，表明Ni-Cr-Al-Y达宜作粘结层，继续热循环，陶瓷层中出现单斜阳，粘结层中Al贫化，氧化层中出现NiO及尖晶石等，引起应力集中，导致涂层失效。     

钢中夹杂物与奥氏体基体热膨胀系数差异导致的热应力和应变能研究

考虑基体的屈服，对钢中的球形夹杂物和奥氏体基体之间因热膨胀系数差在降温过程中产生的热应力，应变和应变能作了理论研究。大的过冷度和热膨胀系数差异是产生大的热应力、应变和高应变能的主要原因，在现实条件下，夹杂物的Young’s模量和Poisson比的变化对上述参量产生的影响不大，主要计算了几种典型的夹杂物和奥氏体产生的热应力、应变和应变能。结果显示，即便对于极限状态的“刚性”夹杂物，热应力形成的应变能也比相变化学驱动力小1—2个数量级。     

Thermal decomposition of ammonium molybdate mixture

ＴＨＥＲＭＡＬＤＥＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＯＦＡＭＭＯＮＩＵＭＭＯＬＹＢＤＡＴＥＭＩＸＴＵＲＥＹｉｎ，Ｚｈｏｕｌａｎ；Ｌｉ，Ｘｉｎｈａｉ；Ｚｈａｏ，Ｑｉｎｓｈｅｎｇ；Ｃｈｅｎ，Ｓｈａｏｙｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｌｕｒ...     

FEM ANALYSIS OF THERMAL STRESSES IN GRADIENT THERMAL BARRIER COATINGS PRODUCED BY EB-PVD

1. IntroductionThermal barrier coatings (TBCs) have exhibited an increasing potential in improvingthe durability and efficiency of gas turbine engines by allowing an increase in turbineinlet temperature (TIT), and by reducing the amount of cooling air required by the hot-section components[1--31. Recently, gradient thermal barrier coatings (GTBCs) have beenproduced by co-deposition of mixtures of A1-Al2O3-YSZ onto metallic bond coat (BC) bymeans of EB-PVD[4'5]. Compared with tradition…     

垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响

对电子束物理气相沉积（EB-PVD）双层结构热障涂层在热循环过程中形成的陶瓷层垂直裂纹对涂层失效模式的影响进行了研究.结果表明,陶瓷层表面垂直裂纹出现在热循环初期,但并未造成涂层的早期剥落;随着热循环次数增加,垂直裂纹网格变密.有限元计算表明,垂直裂纹的形成在试样中部产生了类似于试样边缘的剪应力集中效应.经过长时间热循环后,当陶瓷层等轴晶区的强度或者热氧化生长层（TGO）的强度小于边缘效应产生的剪应力时,涂层在试样的中部以垂直裂纹网格形状发生剥落失效.     

Ti－C－Al体系热爆合成过程

采用整体加热燃烧合成法（即热爆合成）制备了ＴｉＣ－Ａｌ复合体系，利用差热分析（ＤＴＡ）、Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）等手段研究了Ｔｉ－Ｃ－Ａｌ体系中升温速度及Ａｌ含量对ＴｉＣ反应合成过程的影响，分析了Ａｌ基体对ＴｉＣ粒子的形成机理．结果表明，在ＴｉＣ反应合成过程中，首先是Ｔｉ与Ａｌ反应形成Ｔｉ与Ａｌ的化合物，放出热量，随后促使Ｔｉ与Ｃ的放热反应发生，合成ＴｉＣ时放热产生的高温使Ｔｉ与Ａｌ的化合物分解，从而制得ＴｉＣ－Ａｌ复合体系；升温速度及Ａｌ含量只有超过一定值时，该体系才能在较低温度发生热爆反应；当Ａｌ的质量分数从１０％升至５０％时，ＴｉＣ的粒度从５．０μｍ阵至０．５μｍ．