等离子喷涂纳米ZrO2复合陶瓷涂层冲蚀行为

以常规和纳米团聚体ZrO3-7wt%Y2O3复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了常规和纳米结构陶瓷涂层,并对其进行冲蚀实验,研究了涂层微观组织和性能对涂层抗冲蚀性能的影响,以及不同工艺参数下涂层冲蚀性能.用扫描电镜(SEM)和XRD分析了涂层组分和微观结构,同时利用显微硬度计对涂层的硬度进行了测试.结果表明,等离子喷涂纳米ZrO2涂层抗冲蚀性能明显高于常规ZrO2涂层.当冲蚀角为90°时冲蚀失重最大,表现为脆性冲蚀,随着速度的增大冲蚀失重也随之增加.等离子喷涂纳米ZrO2涂层由熔化区和部分熔化区组成,部分熔化区属微纳米结构,熔化区在沉积急冷和冲击应力的作用下会形成细晶,微纳米结构与细晶共同作用下的纳米陶瓷涂层的平均粒度将远远小于常规陶瓷涂层的平均粒度,使其硬度增加;微纳米区域在涂层中其局部晶界的强度特别高,裂纹难以沿着晶界扩展,起到了良好的增韧的作用,硬度和韧性的提高使涂层的抗冲蚀性能增强.     

晶须增韧等离子喷涂陶瓷涂层的可控制备与力学性能研究

针对新一代航空发动机和重型燃气轮机对长寿命、高韧性热障涂层的迫切需求,本文通过喷雾造粒法制备了长径比为10的ZrO2晶须复合YSZ喷涂粉末,采用SAPS技术制备了YSZ/ZrO2晶须増韧陶瓷复合涂层,对复合涂层的工艺参数进行优化,研究了熔融指数对陶瓷复合涂层微观结构的影响规律;通过狭缝法收集单个摊片的实验,阐明了ZrO2晶须增韧YSZ陶瓷涂层的形成机理,建立了晶须増韧陶瓷涂层的微观结构与热力学性能的内在关系。基于晶须弥散分布于复合涂层未熔颗粒区的特征,相比纳米结构YSZ涂层,YSZ/ZrO2晶须増韧陶瓷复合涂层的断裂韧性与热循环寿命均提高一倍。     

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。     

材料结构与制备工艺对热障涂层显微组织的影响

以常规和纳米团聚体ZrO2-7%Y2O3陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂和等离子喷涂+激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了常规和纳米结构热障涂层。用扫描电镜(SEM)分析了粉末结构及制备工艺对涂层显微组织的影响。结果表明:用常规等离子喷涂法制备的陶瓷涂层为典型的层状堆积特征;而用等离子喷涂法制备的纳米结构涂层则由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区组成,呈两相结构。由于受到激光功率、能量密度、激光作用区温度场分布、陶瓷导热系数和涂层厚度等因素的综合影响,经激光重熔后,涂层呈现出明显的分层结构特征:上部为致密的柱状晶重熔区,下部为残余等离子喷涂区。由于激光重熔纳米结构涂层重熔区中残余纳米粒子的增韧作用,其晶界强度较高,从而导致断口有相当数量的穿晶断裂,而激光重熔常规涂层重熔区的断口基本是沿晶断裂。     

等离子喷涂常规和纳米ZrO2-7％Y2O3热障涂层隔热性能

采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米ZrO2-7％Y2O3(质量分数)热障涂层,分析了两种涂层的组织结构,并对其隔热性能进行了比较.结果表明,等离子喷涂常规热障涂层呈典型的层状堆积特征,而纳米涂层为特殊的两相结构.相对于常规涂层,纳米涂层有较好的隔热性能;在1100℃时,等离子喷涂常规及纳米涂层的隔热温度分别为83、127℃.     

ZrO2纳米粉等离子喷涂工艺及磨损性能研究

应用spraywatch热喷涂在线监测系统测定了ZrO2纳米粉等离子喷涂工艺参数与喷涂粒子温度和速度的关系；测定了涂层耐磨性，分析了涂层表面形貌、界面结合状况和物相组成；获得了涂层制备的较佳喷涂工艺参数。涂层为纳米结构，主要由四方相构成。     

等离子喷涂纳米氧化锆涂层组织结构研究

采用三因素三水平正交实验设计法针对喷涂电流、主气(Ar)流量和次气(He)流量三个重要工艺参数安排实验方案,采用大气等离子喷涂方法制备纳米氧化锆涂层试样,通过扫描电镜观察并分析了喷涂工艺对涂层组织结构的影响,结果表明,涂层组织结构主要由两部分组成,即常规柱状组织和纳米状等轴组织,且等轴组织处于柱状组织的包围之中;随喷涂工艺不同,两部分组织含量存在明显差别.对于热障涂层而言,等轴组织对提高涂层隔热能力有利.     

基于遗传神经网络的等离子喷涂纳米ZrO2-7%Y2O3涂层工艺参数优化

将BP神经网络和遗传算法相结合用于等离子喷涂纳米ZrO2-7％ Y2O3涂层的工艺参数优化,根据正交试验结果对模型结构进行训练,建立了喷涂距离、喷涂电流、主气压力、辅气压力与涂层结合强度和显微硬度之间的BP神经网络模型,并基于遗传算法对涂层结合强度和显微硬度进行了单目标和多目标参数优化.结果表明,模型预测值与试验值十分接近,说明该网络模型是正确和可靠的.遗传算法优化的涂层最大结合强度和显微硬度(HV)分别为44.0 MPa和12.663 GPa;当涂层结合强度和显微硬度两个性能参数权重相同时,在喷涂距离90.66 mm、喷涂电流934.63 A、主气压力0.304MPa和辅气压力0.898 MPa时涂层综合性能最优.     

纳米Y2O3对氧化锆陶瓷涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响

在ZrO2陶瓷基粉体中添加适量纳米Y2O3,采用等离子喷涂工艺制备陶瓷涂层.对涂层进行了显微组织分析、抗高温氧化试验和耐磨损性能试验,研究了添加剂Y2O3对涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响.研究结果表明,纳米Y2O3的加入可以减少涂层中的孔隙,提高涂层的致密性,且随着纳米Y2O3加入量的增加,涂层的抗氧化能力先增强后减弱,纳米Y2O3以5%加人涂层中孔隙最少,晶粒细化,涂层致密,抗氧化性能最好.     

纳米ZrO2-Y2O3-La2O3热障涂层的结构与性能研究

采用喷雾造粒工艺在纳米ZrO2-8wt％Y2O3(8YSZ)基体中添加了纳米La2O3,并进行团聚、热处理,作为喷涂喂料.NiCrAlY(Ni-25Cr-5Al-0.5Y,wt％)作为粘结层材料,采用等离子喷涂技术制备热障涂层.对涂层的组织结构和性能进行了表征与分析.结果表明:喷涂后涂层相组成只有稳定的t相;涂层具有典型的等离子喷涂结构;添加纳米LaO3能够降低涂层的热导率,且涂层的结合强度随掺杂量的增多而提高.     

树脂基复合材料用陶瓷涂层防护性能分析

采用等离子喷涂铝粉作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料（PMC）基体上制备了Al2O3和ZrO2轻质陶瓷防护涂层，测试了涂层的剪切结合强度、耐热循环性能、抗冲蚀性能、隔热性能。结果表明，等离子喷涂铝粉作打底层的涂层系统，性能优于电弧喷铝或电弧喷锌作打底层的涂层系统。带有Al2O3涂层的试样失重不到基体材料失重的1／3，Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的冲蚀防护。Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的隔热防护，ZrO2涂层隔热性能优于Al2O3涂层。     

基板温度对EB-PVD ZrO2涂层微观组织及残余应力的影响

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术在不锈钢基板上沉积ZrO2涂层.研究基板温度对涂层微观组织和残余应力的影响.结果表明:沉积的涂层均为t-ZrO2结构,涂层表面平整致密;随着基板温度的升高,涂层表面颗粒逐渐长大,表面粗糙度增大;涂层残余应力也随着基板温度的升高而增加,当基板温度为1000 ℃时,涂层残余应力的增量最大,ZrO2涂层的残余应力主要是由于涂层与基板热膨胀系数差别而产生的热应力引起.     

等离子喷涂ZrO2热障涂层工艺参数优化设计

为了深入研究等离子喷涂ZrO2粒子的飞行特征与涂层性能之间的关系，采用三水平四因素正交试验法对主气、辅气、电流及喷涂距离等4个主要参数进行了优化设计，并采用DPV2000热喷涂在线监测仪测定了ZrO2粒子的飞行特征参数，通过IA32定量金相分析软件对涂层的孔隙率进行了测试。结果表明，影响ZrO2粒子温度的主要因素为主气和辅气，影响ZrO2粒子飞行速度的主要因素为喷涂距离和辅气。     

稀土盐浸泡镁合金微弧氧化膜层的制备及性能(英文)

在 K2ZrF6-Na2SiO3电解液中对 Y(NO3)3浸泡预处理的 AZ91D 镁合金进行微弧氧化处理,在镁合金表面制备 Y2O3-ZrO2-MgO 复合膜层(YSZ-MgO 膜)。运用电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X 射线衍射(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究 YSZ-MgO 膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性。结果表明,YSZ-MgO 膜主要由 Y2O3、ZrO2、MgO 和 Mg2SiO4等物相组成,和未经 Y(NO3)3浸泡的膜层(ZrO2-MgO 膜)相比,YSZ-MgO膜的厚度较小,但膜层的致密性较好,表面粗糙度较小;且腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在 5%NaCl 溶液中的腐蚀速率低于 ZrO2-MgO 膜的,约为 AZ91D 镁合金的 8%。YSZ-MgO 膜层比普通 ZrO2-MgO膜层具有更强的抗高温氧化性能和耐热冲击性能。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

电沉积方式对 Ni-ZrO2 纳米复合镀层耐腐蚀性能的影响

目的改善Ni-ZrO2纳米复合镀层的耐腐蚀性能。方法分别采用普通电沉积、旋转阴极电沉积、超声电沉积和超声-旋转阴极电沉积四种方式制备Ni-ZrO2纳米复合镀层,分析镀层的ZrO2含量和微观形貌,研究镀层的耐腐蚀性能。结果普通电沉积镀层的ZrO2含量高,但晶粒粗大,组织不够致密,腐蚀速率高,腐蚀后的微观表面存在很多大的腐蚀坑洞。旋转阴极和超声辅助电沉积的镀层ZrO2含量较低,但晶粒有所细化,耐腐蚀性能提高。超声-旋转阴极电沉积的镀层ZrO2含量最低,但晶粒细化程度最高,组织致密度也最好,腐蚀速率低,表面腐蚀特征不明显。结论超声场和旋转阴极都会影响镀层的组织结构和ZrO2含量,超声波和旋转阴极协同作用下的效果最为显著,制备的纳米复合镀层耐腐蚀性能最好。     

等离子喷涂ZrO2—NiCoCrAlY梯度热障涂层的抗热震性及失效机理

研究了ZrO2-NiCoCrAlY热障涂层的抗热震性和热震失效机理。实验结果表明,梯度热隙涂层能明显延缓热震裂纹的形成和扩展,具有较高的抗热震性。热震裂纹形成与扩展主要在粘结层与基体的界面处。随热循环次数的增加,热震裂纹可在表面陶瓷层内和陶瓷层与过渡层的界面处形成。实验表明热障涂层热震失效的过程主要是裂纹形成、扩展及涂层剥落,粘结层的氧化是导致涂层剥落失效的重要原因。     

多孔ZrO2/HA医用钛合金微弧氧化复合陶瓷膜层生物力学性能研究

为了获得具有生物力学性能的陶瓷膜层材料并满足临床医学上的需要。以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化工艺方法在电解液中制备氧化锆和羟基磷灰石复合陶瓷膜层材料。利用能谱分析仪和扫描电镜分析膜层结构特点。建立并改进了多孔性膜层力学性能数学模型,利用理论计算与实验测试相结合的方法对膜层相关生物力学性能进行了研究。实验结果表明,氧化锆/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷能够取得比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层更好的生物力学性能。生物陶瓷力学性能与孔隙率及生成的新相有关,通过实验与理论模型相结合的方法能够更好的对生物陶瓷膜层力学性能进行研究,所建立数学模型科学合理,具有一定理论意义。     

稀土氧化物陶瓷材料在热障涂层上的应用现状

航空发动机技术的发展,要求热障涂层用陶瓷材料应具有更低的热导率和更高的相稳定性能.由于稀土氧化物陶瓷材料在热障涂层上的广泛应用,综述了稀土氧化物涂层、镧铝氧化物及稀土氧化物(一元、二元、多元)稳定ZrO2等热障涂层材料的研究现状.结果指出进一步的研究应集中于3个方面:1) 采用合适的方法提高稀土氧化物的高温相稳定性;2)改进镧铝氧化物的热物理性能;3)采用合适的氧化物对ZrO2基热障涂层材料进行掺杂,以进一步改善其热物理性能等.