稀土掺杂Nd2O3对YSZ/(Ni,Al)复合涂层组织与性能的影响

目的提高YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积方法在Inconel600高温合金表面沉积YSZ/(Al,Ni)复合涂层和掺杂稀土Nd_2O_3-YSZ/(Al,Ni)(N-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,然后进行真空烧结,最后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并通过采用SEM和XRD分别对复合涂层形貌和微观结构进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素复合涂层的氧化增重速率为0.0057 mg/cm~2,而掺杂钕元素的复合涂层的氧化增重速率为0.0046 mg/cm~2,比未掺杂稀土YSZ/(Al,Ni)复合涂层低。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒较小,裂纹少,表面更加致密,并且发生自愈合现象。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度大约为4.0 N,在经过氧化100 h后,掺杂稀土的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的结合强度为3.26 N,未掺杂稀土钕元素YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层中存在Nd_2Zr_2O_7相和稳定的NiAl_2O_4相,Nd_2Zr_2O_7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化性。结论掺杂稀土氧化钕N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中发生自愈合现象。随着氧化时间的增加,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层表面的颗粒趋于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密和平整。掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体之间具有更高的结合强度。在1100℃、空气氛围下等温氧化100 h时,掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度明显大于YSZ/(Al,Ni)复合涂层,提高了N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗剥落性和服役寿命。在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能比未掺杂稀土元素的YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能显著提高。     

Gd2 O3 -Yb2 O3 -Y2 O3 -ZrO2 热障涂层材料的热物理性能

目的通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-Zr O2(GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%;在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。     

Eu3+掺杂对YSZ热障涂层隔热性能与涂层界面断裂韧性的影响研究

使用大气等离子喷涂法制备传统YSZ涂层与2mol%Eu~(3+)掺杂YSZ涂层。使用扫描电镜观察并测量2种涂层的微观形貌与孔隙率。采用闪光导热仪分别测量2种涂层在100～1100℃范围内的热导率。采用氧化循环试验箱分别对YSZ涂层与YSZ:Eu涂层进行30次、50次的氧化循环处理并计算2种涂层未处理试样与氧化循环试样的界面断裂韧性,氧化循环试验环境温度为1100℃。结果表明,在相同温度下,YSZ:Eu涂层热导率低于YSZ涂层热导率,说明2mol%Eu~(3+)掺杂可有效降低YSZ热障涂层的热导率;YSZ:Eu涂层与YSZ涂层的界面断裂韧性均随氧化循环次数的增加而下降,TGO厚度随氧化循环次数的增加而增大;相同热处理条件下YSZ:Eu涂层界面断裂韧性大于YSZ涂层,TGO厚度更小,说明2mol%Eu~(3+)掺杂抑制了TGO的生长,提高了涂层界面性能。     

MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热导率的影响

通过掺杂二价元素以改变稀土锆酸盐中缺陷浓度的方法，研究了不同含量MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热扩散系数及热导率的影响。采用高温固相法在1600℃烧结10h制备得到了致密的试样，所有试样均保持单相的焦绿石结构。结果表明，随着MgO掺杂量的增多，热导率没有降低，反而有升高的趋势：在掺杂量为0．075-0．100范围内有一个斜率的变化，这些变化规律可能与MgO在Sm2Zr2O7中的固溶机理及其变化有关。     

阴极等离子体电沉积Pt颗粒弥散的Al2O3/YSZ复合涂层的性能研究

采用阴极等离子电解沉积弥散Pt颗粒增韧YSZ-Pt/Al2O3-Pt双层复合涂层。涂层中弥散的Pt颗粒阻碍的氧在涂层中的扩散,提高了涂层的抗氧化性能。Pt颗粒的弥散增韧显著提高了涂层的断裂韧性,缓解了陶瓷层与合金基体在高温下产生的热应力,使得涂层在高温服役过程中具有良好的抗剥落性能。     

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。     

热障涂层（TBCs）的结构及其对热震性能的影响

对两种结构的ＴＢＣｓ试要进行了热震及结合强度测试,并用扫描电镜观察了ＺｒＯ２－８％Ｙ２Ｏ３面层裂纹的扩展情况。结果表明,梯度结构的ＴＢＣｓ的抗热震性能显著优于非梯度结构的ＴＢＣｓ,ＹＳＺ涂层的剥落与表面裂纹的扩展速率有关。     

稀土硅铁对TBCs梯度热障涂层组织与性能影响的研究

通过低压等离子喷涂技术在Ni基合金表面制备了Y2O3－CeO2-TZP/NiCoCrAlY梯度热障涂层，采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针等方法研究了稀土硅铁对Y2O3－CeO2-TZP/NiCoCrAlY梯度热障涂层的组织和性能的影响。结果表明，在涂层中加入适量的稀土硅铁，能改善涂层的组织结构，提高其抗热震性能和抗高温氧化性能。     

Al2 O3与ZrO2复合粉涂层的组织形貌分析

利用大气等离子喷涂技术（ASP）在20号锅炉钢（20G）基体上制备Al2O3和ZrO2复合粉热障涂层（TBC）。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等观察分析了复合粉涂层表面形貌，分析了表面微裂纹和孔隙的形成过程。结果表明，涂层表面主要由α-Al2O3和t-ZrO2高温稳定相组成。复合粉涂层面层组织致密，Al2O3和ZrO2颗粒互熔在一起，从而提高了涂层的结合强度和致密度。     

Al2O3对等离子喷涂热障涂层高温氧化及热震性能的影响

采用等离子喷涂 (PS)在GH5 36高温合金基材上制备了典型的双层热障涂层 (TBCs)和两种分别加入了Al2 O3 陶瓷成分的复合热障涂层。典型的TBCs采用Ni2 2Cr10AlY连接层与 8%Y2 O3 稳定的 (8YPSZ)顶层的双层结构 ;多层涂层分别采用Al2 O3 与Ni2 2Cr10AlY复合的连接层和Al2 O3 与 8YPSZ复合的顶层。3种类型试样的10 0h ,10 0 0℃静态氧化及 10 5 0℃热震试验的结果分析表明 :8YPSZ Al2 O3 的复合氧障层具有最佳的氧化阻力 ;Ni2 2Cr10AlY 8YPSZ双层涂层的热震阻力最佳 ,氧化阻力最差 ;连接层采用Ni2 2Cr10AlY Al2 O3 复合涂层具有热震和静态氧化条件下综合优良的高温热循环性能     

激光重熔双模态Al2O3-TiO2复合涂层的组织与性能

采用普通Metco 130粉末及纳米结构Al2O3-13％ TiO2粉末通过等离子喷涂和激光重熔复合技术分别在Ti-6Al-4V合金表面制备了激光重熔涂层.采用扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等手段观察和研究了激光重熔前后涂层的微观组织和硬度.结果表明,激光重熔后,消除了等离子喷涂涂层的层状结构,获得了致密的重熔涂层,且纳米结构重熔涂层传承了喷涂态涂层的双模态组织特征.随着扫描速度的降低,涂层表面的致密度提高.纳米结构重熔涂层的硬度为1150 HV0.3至1750 HV 0.3,比重熔之前的喷涂态涂层约提高了60％.     

Effect of ball peening of substrate on microstructure,phase evolution and properties of electrophoretically deposited YSZ/(Ni,Al) composite coatings

YSZ/(Ni, Al) composite coatings were deposited on Inconel600 superalloy with ball peening (BP) and without (non BP) treatment using the electrophoretic deposition (EPD) technique, followed by vacuum sintering method. The structures and phase evolution of the coatings were studied with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The relation between microstructures and properties of the BPs-coated samples was discussed. The results show that the adhesion strength and gain mass of the BPs-coated samples with isothermal oxidation at 1100 °C for 100 h are 3.3 N and 0.00817 mg/cm², respectively, while those of the non-BPs-coated sample are 2.6 N and 0.00559 mg/cm², respectively. The EDS mapping analysis indicates that an obvious outward diffusion of Cr from the substrate to BPs coated samples occurs after isothermal oxidation. The BPs-coated sample shows the superior adhesion and oxidation resistance compared with non-BPs-coated samples.     

采用交流阻抗谱研究Gd2O3-Yb2O3共掺杂二氧化锆基热障涂层的高温氧化行为（英文）

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备3Gd2O3-3Yb2O3-4Y2O3(摩尔分数,%)共掺杂的二氧化锆(GY-YSZ)基热障涂层(TBCs)。采用交流阻抗谱(IS)并结合扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱和X射线衍射分析仪(XRD),研究GY-YSZ涂层在1050°C的高温氧化行为。交流阻抗谱中不同的电学信号分别反映GY-YSZ晶粒和晶界的信息,采用电路拟合的方法对其进行分析。在氧化过程中GY-YSZ的导电机制发生变化,原因是稳定剂在氧化过程中发生扩散导致了O2-空位和晶格畸变的产生。研究发现,应该选择合适的测试温度评价GY-YSZ晶粒或晶界的氧化行为,其各自的氧化信息与交流阻抗谱中阻抗值的变化相对应。测试氧化过程中晶粒和晶界阻抗值变化的温度分别为200°C和300°C。     

稀土CeCl3对耐热钢Ni2Al3/Ni复合涂层抗氧化性的影响

本文采用电镀镍、低温包埋渗铝在P92铁素体耐热钢表面制备不同稀土Ce含量的Ni-Al化合物复合涂层,并对复合涂层进行650 ℃×132 h的抗氧化实验。利用OM、SEM、EDS、XRD,分析涂层氧化前后的截面微观形貌,化学元素分布及物相变化规律。结果表明：涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。不含Ce的复合涂层平均氧化速率为0.4412×10-6 g/cm2/s,渗铝剂中加入2%CeCl3的涂层抗氧化性明显增强,平均氧化速率为0.2957×10-6 g/cm2/s,而加入过量CeCl3（4%、6%）则会在氧化过程中产生更多的孔洞,恶化了涂层的高温抗氧化性能,氧化速率相对加入2 % CeCl3的涂层有所升高。另外涂层中加入Ce元素增加了氧化膜的粘附性,对Al元素的向内扩散具有抑制作用。     

稀土铈掺杂石墨烯对7050铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入稀土元素铈以及石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究微弧氧化陶瓷膜层的形貌、粗糙度、相组成和元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:同时加入4 g/L CeO₂和10 g/L的石墨烯制备的复合膜层表面微孔尺寸明显降低,结构致密,耐磨性较好,粗糙度最低(1516.03 nm),膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成。且此时的复合膜层自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小,耐腐蚀性最佳。     

Al_2O_3含量对Al_2O_3-Al复合涂层组织和摩擦磨损性能的影响

通过改变喷涂粉末中Al2O3和Al的比例,在AZ91D镁合金表面制备不同Al2O3含量的等离子喷涂Al2O3-Al复合涂层。对复合涂层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行表征,研究Al2O3含量对涂层组织和磨损性能的影响。结果表明,涂层组织为带状Al2O3分布在致密的Al基体上,Al2O3内可见细微的片层结构,且层与层间存在一定的孔隙。复合涂层中Al平均硬度62HV,Al2O3平均硬度达1380 HV。摩擦磨损实验证实,复合涂层具有较小的摩擦系数和较低磨损量,大大改善了镁合金表面的抗磨损性能。涂层中Al2O3体积少于Al时,Al2O3增加使涂层的抗磨效果增强。涂层中Al2O3体积超过Al后,涂层的孔隙增多、涂层变脆,其耐磨损性能下降。     

Fabrication and characterization of Al2O3-metal composite coating on steel plate with nonpressure combustion synthesis

Al2O3-metal composite coatings with different reactants and diluents were fabricated on mild steel plate with nonpressure combustion synthesis process. The coat-ings were characterized by means of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy-dispersive spec-trometry, respectively. Thermal shock tests were carried out to determine the bond strength of the coating with the steel substrate. The results indicate that the coating is composed of α-A1203, α-（Fe-Cr） and Al2SiO5 as the main phases. It is found that the coating with the diluents of Al2O3-SiO2 and transition layer of Al2O3-Cr presents the hi.ghest hardness of 2270 HV0.2 and the lowest porosity of 3.93 %. Owing to a metallurgical bond of the coating-to-substrate, the coating exhibits a good thermal shock resistance.     

Electrochemical and Reaction Bonding Processing of Thick ZrO_2/Al_2O_3 Composite Coatings

CERAMIC coatings are currently of much interest forapplications in high-temperature and highly corrosiveenvironments.Formation of ceramic coatings byelectrochemical processing is a relatively newtechnique.'1'It presents several advantages overalternative coating techniques.'2'Recently wedeveloped a novel fabrication technique for theproduction of ceramic/ceramic and metal/ceramiccomposite coatings by electrochemical processing.'31The technique combined two electrochemicaldeposition methods,…