等离子喷涂准晶热障涂层研究

采用等离子喷涂法制备了AlCuCoSi准晶涂层,并对其进行了结合强度、抗热冲击性能及热扩散率的测试,通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了涂层截面的形貌和结构。结果表明,采用等离子喷涂可以得到具有十面体准晶相的AlCuCoSi准晶涂层,其结合强度可达30MPa;经过100次400℃至室温的水淬热冲击后,涂层未脱落,具有良好的抗热冲击性能;喷涂后没有杂相生成;在600℃时,涂层的热扩散系数仍很低,可以作为热障涂层使用。     

悬浮液等离子喷涂沉积热障涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂（SPS）采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。本文综述了近些年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐述了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性（包括固含量、粘度、表面张力）、喷涂工艺参数（包括喷枪类型、喷涂距离）、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。     

等离子喷涂稀土六铝酸盐热障涂层

采用固相法合成了三种稀土六铝酸盐陶瓷粉末即NdMgAl11O19(NMA),SmMgAl11O19(SMA)和GdMgAl11O19(GMA)。采用大气等离子喷涂方法制备了这三种陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计对涂层进行了表征。结果表明,采用等离子喷涂方法制备的涂层具有典型的多孔结构,陶瓷的熔化状态良好,涂层与金属粘结层之间结合致密。MgO掺杂的稀土六铝酸盐在等离子喷涂过程中发生部分分解,涂层结晶不完全。此外,随着稀土离子半径的减小,喷涂后涂层硬度逐步增加。     

超音速等离子喷涂抗冲蚀 7YSZ 热障涂层

针对热障涂层在航空发动机低压涡轮导向叶片上应用时易发生冲蚀的问题,使用超音速等离子喷涂(SAPS)方法制备了7%氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)热障涂层,对比普通等离子喷涂7YSZ涂层进行了研究。结果表明SAPS涂层熔化效果更好、微观结构更致密且呈小孔隙弥散分布。涂层的结合力、显微硬度、抗热震性能和抗高温冲蚀效果更好。两种涂层的隔热性能在薄涂层时(厚度150μm)相差不大,在厚度达到200μm时SAPS涂层会有降低。     

溶液前驱体等离子喷涂热障涂层结构研究

以锆盐和钇盐水溶液为原料,采用常规等离子喷涂工艺和超音速等离子喷涂工艺制备出了均有垂直裂纹结构的SPPS热障涂层,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和实验电阻炉,研究了SPPS涂层的微观结构、显微硬度及其高温热循环性能。结果表明:相比于常规等离子喷涂,超音速等离子喷涂工艺具有更高的能量和粒子飞行速度,在相同送料速率下,喷涂距离为50mm时SPPS涂层沉积速率为前者在喷涂距离为30mm时的2.3倍,SPPS涂层沉积致密度和显微硬度也高于前者,喷涂距离对SPPS涂层微观结构影响也相对较小,采用超声速等离子喷涂可在更大工艺范围内制备出性能较好的SPPS涂层。采用常规等离子喷涂工艺和超音速等离子喷涂工艺制备的SPPS涂层分别在1100℃下热循环1270h和970h后涂层完整。     

大气和真空等离子喷涂钨涂层比较研究

应用大气和真空等离子喷涂技术制备钨涂层,对涂层形貌、氧含量、热导率、结合强度以及抗热冲击性能进行比较研究。研究结果表明,大气喷涂W涂层存在明显的氧化现象,而真空喷涂W涂层几乎没有发生氧化。与大气喷涂W涂层相比,真空喷涂W涂层具有更为致密的显微结构和较少的氧化物杂质,从而具有较高的热导率,与基体的结合也更加良好。通过高能电子束辐照实验,对涂层的抗热冲击性能进行考察,结果表明真空等离子喷涂W涂层具有较好的抗热冲击性能。     

超音速等离子喷涂制备梯度功能热障涂层的特点

在国内最新研制成功的超音速等离子喷涂系统基础上,开发了国内外独创的“双通道、双温区”超音速等离子喷涂工艺,将高熔点陶瓷粉末和低熔点合金粉末分别送入等离子焰流的不同温度区,保证两种粉末分别达到各自的熔点,再均匀混合后以超音速喷射到基体形成涂层,克服了传统的“金属/陶瓷混合法”制备梯度热障涂层时,低熔点金属相过熔而引起的氧化、脆化问题。制备出的Ce-YSZ/NiCoCrAlY梯度功能热障涂层(FG-TBCs)组织结构均匀致密,陶瓷与金属组份呈连续梯度分布,显示出良好的韧性。在自行开发的多功能旋转式热震试验机上对约1 mm厚的涂层经1 200℃加热、淬水,200周次热震试验后,涂层表面仅出现了细微网状裂纹,裂纹垂直向下扩展最深350μm,止于梯度层中塑性金属区,未发现任何涂层剥落现象。     

超音速等离子喷涂制备细密柱晶结构热障涂层研究进展

本文介绍了最新开发的超音速大气等离子喷涂（SAPS）技术制备细密柱晶结构热障涂层系统（SAPS-TBCs）的一些研究进展。由于SAPS喷涂15～45μm粒径的8YSZ氧化锆球形粉末在等离子射流中飞行速度约为400-450m/s,是普通大气等离子（APS：130～220m/s）2～3倍,可方便制备出体积分数达80%以上的...     

液相等离子喷涂涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)采用悬浮液或溶液前驱体替代传统等离子喷涂中的粉末材料,可制备出由大量细小粒子组成的具有纳米结构及独特性能的涂层,近年来,引起了广泛关注。本文以SPS和SPPS涂层应用方向为线索,介绍了SPS和SPPS涂层研究进展,并与传统等离子喷涂制备的涂层性能进行对比,展示了SPS和SPPS涂层的优点和应用价值。     

镍铬?莫来石复合陶瓷涂层热障及抗热震性能的研究

使用球磨法混制了五组不同比例的镍铬?莫来石复合粉末,利用超音速等离子喷涂技术在45钢基材表面制备相应的镍铬?莫来石复合陶瓷涂层,测定涂层导的热系数和抗热震性能,采用扫描电子显微镜观察涂层表面、截面显微形貌,利用能谱仪分析涂层特征区的组织成分,通过X射线衍射分析涂层组织结构。结果表明,镍铬?莫来石复合涂层以镍铬固溶体为基体,其上均匀分布着莫来石颗粒,莫来石与基体之间形成了扩散相,提高了莫来石与基体之间的润湿性,使莫来石被基体牢固包覆;莫来石颗粒的加入强化了基体,在莫来石体积分数38%～75%范围内,随着莫来石含量的增加,涂层强韧性增加,抗热震性提高,热导率降低。     

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。     

TC9合金基体上Al—Cu—Fe—Cr准晶涂层抗氧化性能的研究

采用低压等离子喷涂的方法在TC9合金基体上制备了Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层，涂层经750℃，220h静态氧化实验后，对其进行了微观形貌观察和显微硬度实验，以对比分析涂层的抗氧化性能。结果表明，制得的涂层致密并具有较好的抗氧化性能。     

涡轮叶片表面自动化制备热障涂层技术研究

设计了涡轮叶片表面热障涂层自动化喷涂系统,编制了喷涂工艺,在涡轮叶片表面制备的热障涂层各项性能满足批产指标要求。应用表明,该系统在复杂型面表面制备涂层的性能及批产过程中涂层质量一致性等优势具有极强的批生产应用价值,值得大力推广应用。     

纳米锆酸镧团聚体特性及等离子涂层性能的研究

采用喷雾干燥法制备了纳米锆酸镧团聚体粉末,采用大气等离子喷涂制备了纳米锆酸镧涂层,并用扫描电镜和XRD对涂层的微观组织结构进行了研究。结果表明:喷雾干燥法制备的纳米La_2Zr_2O_7团聚体,粒度接近正态分布,流动性好,松装密度较大。采用大气等离子喷涂制备纳米锆酸镧涂层中存在一定量的孔隙和微裂纹,利于隔热。纳米锆酸镧热障涂层在1473K烧蚀8h后的相结构稳定。     

大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂制备的CoMoCrSi涂层组织结构和性能

本文采用大气等离子(APS)和超音速火焰(HVOF)两种喷涂工艺制备了高硬度、高结合强度CoMoCrSi耐磨涂层,并进行了性能和成本对比分析。结果表明,通过参数优化后,APS制备的CoMoCrSi涂层硬度86HR15N,464HV300gf,结合强度45MPa;HVOF制备的CoMoCrSi涂层硬度89HR15N,699HV300gf,结合强度69MPa。HVOF制备的CoMoCrSi涂层,组织和各项性能均优于APS。XRD检测显示HVOF涂层为非晶态,APS则为晶态和非晶态,这可能与两种喷涂方式不同冷速有关。非晶态组织的出现,也可印证涂层性能的优异。APS生产效率为HVOF的2倍,每小时喷涂成本为HVOF的80%。两种工艺各有优势,可针对不同应用环境和需求选择合适的工艺。     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层韧性研究

通过三点弯曲法比较了纳米氧化锆涂层和微米氧化锆涂层的韧性,通过断口分析法比较了两种涂层的断口组织特征,并对两种涂层弯曲前后的孔隙率及孔隙大小与分布进行了统计测量。结果表明,微米氧化锆涂层在较小弯曲角时即与粘结底层发生较大面积分离,而纳米氧化锆涂层即使弯曲至180(°)也不会发生与粘结底层发生分离的现象;两种氧化锆涂层所具有的内部组织结构特征是导致其弯曲性能存在差异的主要原因。     

等离子喷涂热障涂层组织结构与抗热震性能关系研究

采用大气等离子喷涂工艺制备了NiCoCrAlY粘结底层,选用两种微米ZrO2和一种纳米ZrO2粉末,分别采用APS1和APS2两种工艺制备面层.对三种涂层的金相组织、显微力学性能及热震性能进行了测试,对比性试验结果表明增加喷涂过程中变形粒子之间的结合强度,是提高热障涂层热震性能的途径之一;采用AOS2方法制备的热障涂层结构致密、孔隙率低、涂层硬度和弹性模量较高,具有较长的热震寿命,抗剥落性更好.     

等离子喷涂工艺对Fe基非晶合金涂层微观组织结构的影响

通过等离子喷涂技术在Q235基体上制备了一种Fe基非晶涂层。该涂层结构均匀致密,主要含有具有Fe、Cr、B、Si、Ni、Mo和W。通过合理安排实验方案,分别研究了等离子喷涂电压、电流、喷涂距离对涂层的孔隙率、微观组织结构的影响规律。在等离子输入功率一定时,采用较高的喷涂电压将获得孔隙率更低的Fe基涂层;涂层孔隙率分别随等离子输入功率和喷涂距离的增加,均呈先降低后升高的趋势。等离子输入功率为30.25kW时,所制备的Fe基涂层孔隙率为1.19%,显微硬度为717HV0.1。     

基于正交实验设计方法的APS喷涂Al_2O_3涂层性能的研究

采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对Al2O3陶瓷涂层结合强度和显微硬度的影响,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用WDW-50微机控制电子万能试验机、HV-1000维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂Al2O3涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。大气等离子喷涂Al_2O_3最优工艺参数为喷涂功率44KW,主气流量40L/min,送粉量40g/min,制备的涂层结合强度52MPa,显微硬度1219.4HV0.3,孔隙率值为4.00%。