常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3等离子喷涂热障层及其激光重熔后的抗热震性能

为了探讨激光重熔对等离子喷涂常规和纳米热障涂层(TBCs)的影响,采用等离子喷涂工艺在γ-TiAl合金表面制备了常规和纳米ZrO2-7%Y2O3TBCs,并对其进行激光重熔处理,研究了等离子喷涂常规TBCs、激光重熔-等离子喷涂常规TBCs、等离子喷涂纳米TBCs及激光重熔-等离子喷涂纳米TBCs 4种涂层在850℃下的抗热震性能。结果表明:4种TBCs热震失效次数依次为73,118,146,163次,相应的热震破坏形式分别为整体剥落、局部剥落、边角剥落和局部剥落;纳米结构有利于提高涂层的抗热震性能;激光重熔在一定程度上改善了等离子喷涂层的抗热震性能。     

纳米二氧化锆厚梯度热障涂层性能研究

采用普通等离子喷涂的方法制备了3种不同的梯度热障涂层,并对其性能进行了研究,结果表明:采用纳米氧化锆可以在不影响涂层结合强度的情况下大大提高涂层抗热震性能.     

纳米Si3N4和喂料等离子处理对等离子喷涂Al2O3-YSZ涂层抗热震性能的影响

Si3N4可以提高Al2O3-ZrO2涂层的力学性能和抗氧化性能,但其对Al2O3-YSZ(Y2O3部分稳定的ZrO2)抗热震性能的影响未见报道.采用等离子喷涂的方法在304不锈钢表面制备了Al2O3-YSZ涂层.在喂料制备过程中加入纳米Si3N4,然后对添加和未添加纳米Si3N4的喂料进行等离子处理,研究纳米Si3N4和喂料等离子处理对涂层在800℃和1 000℃下抗热震性能的影响.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了涂层热震试验前后的形貌及物相的变化.结果表明:喂料添加纳米Si3N4和等离子处理的综合作用显著地提高了涂层的抗热震性能;与喂料未添加纳米Si3N4且未经等离子处理的涂层相比,喂料添加纳米Si3N4且经等离子处理的涂层在800℃和1 000℃条件下的抗热震寿命分别提高了0.7倍和1.1倍;热震过程中涂层发生了α-Al2O3到γ-Al2O3的相变;在1 000℃下热震,涂层中形成了较宽的裂纹,涂层抗热震性能明显下降.     

氧化锆纳米等离子涂层的结构与热震性能研究

利用大气等离子喷涂技术, 制备了氧化锆纳米结构和常规结构涂层, 并对涂层的显微结构进行了探查. 结果表明: 纳米结构涂层是由直径为100nm左右的柱状晶粒组成的层状结构; 涂层中存在大量的微裂纹和分布均匀的细小圆气孔. 纳米结构的涂层具有比常规涂层更好的抗热震性能, 其热震行为与常规涂层不同.     

喷涂工艺对Fe-Ni-B喷涂涂层组织性能的影响

采用高速火焰喷涂技术以及等离子喷涂技术制备了Fe-Ni-B涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(EDX)分析了粉末以及涂层的微观结构、涂层到基体的成分分布.利用X射线衍射(XRD)分析了喷涂态的涂层物相.并对涂层的结合强度及抗热震性能进行了试验研究.研究结果认为:等离子喷涂层组织更为致密,但其热喷涂涂层存在的层状结构也更加明显.熔融液滴在涂层表面的平铺效果都比较好.Fe、Ni元素的分布从涂层到基体基本成均匀分布,避免了局部元素偏析所造成的应力集中.热震后,等离子喷涂涂层中的裂纹分布细小且无规律.高速火焰喷涂涂层裂纹主要集中在涂层与基体结合部位.根据材料抗热震性能的能量理论和弹性理论,等离子喷涂涂层的抗热震能力更强.并且涂层的断裂失效主要产生在结合部位.     

纳米ZrO2热障涂层热震性能研究

为了研究纳米热障涂层的热震性能,采用等离子喷涂工艺制备了纳米Y2O3-ZrO2(YSZ)热障涂层,并测试了涂层的热震性能.借助扫描电镜和X射线衍射等手段分析了涂层的物相构成和组织结构.结果表明,涂层中保留未完全熔融的小尺寸颗粒,且存在大量的孔径＜1 μm的微孔,该结构对提高涂层的热震性能极为有利.纳米涂层抗热震性能显著优于常规热障涂层,从室温至1 000℃,经800次热循环,涂层无明显的脱落现象.     

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状

等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层具有耐磨、耐腐蚀、抗热氧化等优良性能,因而成为目前纳米涂层领域的研究热点之一。归纳了纳米结构Al2O3-TiO2喂料的制备方法,介绍了纳米结构涂层的显微结构和力学性能(断裂韧性、显微硬度、结合强度等),分析了纳米结构涂层的抗热氧化性和摩擦学性能,综述了等离子喷涂纳米Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的研究现状,讨论并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

等离子喷涂纳米与非纳米氧化锆涂层的性能比较

在确定纳米氧化锆等离子喷涂工艺的基础上,成功地制备了多种涂层试件,并与非纳米氧化锆涂层的性能进行了比较.结果表明,纳米氧化锆制备的涂层的结合强度、耐磨蚀性和韧性优于非纳米氧化锆涂层,而两者的热导率大体相当,都随着温度的升高而增大.     

等离子喷涂氧化锆纳米涂层显微结构研究

利用大气等离子喷涂（APS）技术,在不锈钢基体上制备了氧化锆纳米结构涂层.运用XRD、SEM与TEM等分析手段对喷涂用粉末原料和涂层的显微结构、物相组成进行了观察和确定.实验结果表明,纳米氧化锆粉末经喷雾造粒后的颗粒粒径主要分布在15～40μm之间,流动性好,适合于等离子喷涂用.等离子喷涂氧化锆纳米涂层颗粒分布在60～120nm之间,晶粒发育良好.涂层物相由四方和立方相氧化锆所组成.氧化锆纳米涂层的气孔率约为7％,结合强度为45MPa。     

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al_2O_3+40%TiO_2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO_2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO_2-准微米级Al_2O_3/TiO_2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测.结果表明,最佳喷涂功率40 kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高.     

等离子喷涂氧化锆纳米涂层的组织结构与性能

研究了用纳米粉制备热障涂层的组织及性能与工艺参数的影响关系,对涂层制备具有指导作用.采用等离子喷涂方法以二次造粒的纳米ZrO2为喂料制备了熔炼隔离热障涂层,并利用X衍射物相分析、SEM、TEM、金相等分析手段观测了涂层的物相构成、组织结构和孔隙率.结果表明,涂层主要以四方相和立方相构成,并含有少量的单斜相.在喷涂过程中粉末熔化状况良好,涂层含有网状微裂纹,涂层致密度可达96%,比普通二氧化锆等离子喷涂层高.     

Influence of feedstock and spraying parameters on the depositing efficiency and microhardness of plasma-sprayed zirconia coatings

In this work, nanostructured and conventional zirconia coatings were deposited by atmospheric air plasma spraying (APS) under different spraying conditions using spray-dried nanostructured powders and conventional powders as feedstocks, respectively. The microstructures of the feedstocks were characterized by TEM and SEM. The depositing efficiencies for both nanostructured and conventional zirconia coatings deposited under different spraying parameters were comparatively measured. The obtained results revealed that the spray-dried nanostructured powders possessed higher deposition efficiency than that of conventional powders. It is significant from economic view of reducing cost. In addition, the influence of spraying parameters on microstructure and microhardness of zirconia coatings were discussed also. It was found that the microhardness of nanostructured zirconia coatings was larger than that of its counterparts.     

Influence of Annealing on the Grain Growth and Thermal Diffusivity of Nanostructured YSZ Thermal Barrier Coating

The nanostructured zirconia coatings were deposited by atmospherically plasma spraying. Scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM） and X-ray diffraction were used to investigate the microstructure of the zirconia coatings. Thermal diffusivity values at normal temperatures have been evaluated by laser flash technique. Effect of annealing on the microstructure evolution of the zirconia coating has been performed. The grains and thermal diffusivity are increased with increasing annealing time and temperature. The grain growth is according to the GRIGC （the grain rotation induced grain coalescence） mechanism. The increase in thermal diffusivity is attributed to the grain growth and the decrease in porosity of nanostructured zirconia coatings.     

Overview on the Development of Nanostructured Thermal Barrier Coatings

Thermal barrier coatings （TBCs） have successfully been used in gas turbine engines for increasing operation temperature and improving engine efficiency. Over the past thirty years, a variety of TBC materials and TBC deposition techniques have been developed. Recently, nanostructured TBCs emerge with the potential of commercial applications in various industries. In this paper, TBC materials and TBC deposition techniques such as air plasma spray （APS）, electron beam physical vapor deposition （EB-PVD）, laser assisted chemical vapor deposition （LACVD） are briefly reviewed. Nanostructured 7-8 wt pct yttria stabilized zirconia （7-8YSZ）TBC by air plasma spraying of powder and new TBC with novel structure deposited by solution precursor plasma spray （SPPS） are compared. Plasma spray conditions, coating forming mechanisms, microstructures,phase compositions, thermal conductivities, and thermal cycling lives of the APS nanostructured TBC and the SPPS nanostructured TBC are discussed. Research opportunities and challenges of nanostructured TBCs deposited by air plasma spray are prospected.     

等离子喷涂液相溶胶制备纳米ZrO2涂层的结构

采用等离子喷涂液相溶胶制备了氧化锆纳米结构涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜观察了溶胶干燥粉末和涂层的物相组成及显微结构。结果表明,溶胶自然干燥后为非晶态,通过加热可以得到晶体结构,等离子喷涂形成的涂层为单斜相与立方相的混合晶体结构。涂层由致密的熔化较好的颗粒和微裂纹组成。该方法能够得到晶粒很细的纳米结构涂层。     

电弧喷涂含TiB2金属陶瓷复合涂层的性能

为了减少磨损给生产所带来的经济损失,利用电弧喷涂含TiB2的粉芯线材来制备含TiB2陶瓷的涂层,并对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨粒磨损性能等进行了测试,利用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等对涂层进行测试分析,研究涂层磨损机理.研究结果表明,涂层结合强度达到49MPa,显微硬度达887HV,具有良好的抗热震性能,耐磨粒磨损性能比基体Q235钢提高了4.5倍.研制的涂层具有极大的实际应用和推广价值.     

纳米ZrO2等离子涂层的结构,性能和工艺特点

采用大气等离子喷涂技术(APS)，制备了常规氧化锆和纳米结构氧化锆两种涂层．利用扫描电镜(SEM)对涂层的显微结构进行了观察．对两种涂层的沉积效率、表面粗糙度和显微硬度作了对比研究．结果表明，粉末原料的显微结构、粒度、形态、喷涂工艺参数(喷涂功率和距离)对涂层的显微结构有较大的影响．等离子喷涂造粒纳米氧化锆粉制备的涂层沉积效率高而稳定，其显微结构与喷涂功率和距离密切相关．与常规氧化锆涂层相比，纳米结构氧化锆涂层具有较高的显微硬度和较低的表面粗糙度．     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的材料学特征

采用等离子喷涂技术,在钛合金基体表面制备羟基磷灰石涂层．使用ＸＲＤ和ＳＥＭ等测试手段,对获得的涂层进行了表征．结果表明,等离子喷涂过程中,同时发生羟基磷灰石的非晶化与热分解现象．热分解产物为ＣａＯ及α－Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２．非晶化是高温羟基磷灰石液滴急剧冷却的结果．羟基磷灰石材料的热力学不稳定性,是发生热分解的主要原因．等离子喷涂获得具有一定粗糙度的羟基磷灰石涂层．涂层的显微结构中;存在气孔以及微裂纹．它们是等离子喷涂工艺的显微结构特征．羟基磷灰石涂层内部存在着烧结现象．涂层与金属基体之间的热传递性能变差,是导致烧结的主要原因．