火焰喷涂热障陶瓷梯度涂层的制备工艺及性能

在优化热障梯度涂层和过渡层的成分设计及氧乙炔火焰法制备工艺的基础上，获得了组织致密，有良好冶金结合的Al2O3／Fe热障梯度涂层。结果表明，涂层中的Al2O3分布基本均匀，且在整个涂层中，从钢基体到涂层表面的化学成分呈梯度分布，涂层与钢基体及各涂层之间存在明显的冶金结合；所获得的Al2O3热障梯度涂层与普通纯Al2O3热障涂层和带底层（Ni）和过渡层（Cu）的热障涂层相比，与基体间的结合力显著提高，弯曲强度、耐热冲击性能大为增强，涂层热障效果随涂层的数量和Al2O3含量的增加也获得明显提高。     

等离子喷涂梯度热障涂层的抗热震性能

对比研究了等离子喷涂梯度热障涂层与双层热障涂层,试验中梯度热障涂层选用不同比例的NiCoCrAlY与ZrO₂-8%Y₂O₃复合粉末作为梯度过渡层材料,并对两种结构的热障涂层进行了抗热震性能试验。抗热震试验结果表明,梯度热障涂层的抗热震寿命明显高于双层热障涂层的抗热震寿命。     

梯度热障涂层的研究现状

介绍了热障涂层的材料体系及其结构特征，综述了梯度热障涂层制备技术、性能评价、失效机理和结构优化设计等方面的研究现状，并指出了梯度热障涂层研究领域中几个重要的研究热点及其发展方向。     

EB-PVD梯度热障涂层的制备及其热疲劳性能

采用ＥＢ－ＰＶＤ的方法,连续蒸发按一一分比混合的Ａｌ＋Ａ１２Ｏ３＋ＺｒＯ２混合源,在Ｎｉ基高温合金基体上制备了一种新型结构的热障涂层,ＳＥＭ和ＥＤＳ的观察、分析表明,这作层实现了由金属粘结层向陶资顶层的微观结构的梯度过渡和化学成分的连续变化。涂层的基本结构为ＮｉＣｏＣｒＡ１Ｙ／Ｎｉ３Ａｌ＋Ａ１２Ｏ３／Ａ１２Ｏ３ＺｒＯ２／ＺｒＯ２。这北度热障涂层在１０５０℃的抗高温氧化性能优于传统的二层结构的热障涂     

等离子喷涂耐磨涂层及热障涂层的新进展

综述了等离子喷少技术在耐磨损涂层及热障涂层方面的研究进展,分析了等离子喷涂技术与新设备,新工艺融合后两种涂所展现出的更为优越的性能;最后指出了两种涂层的发展趋势。     

气缸套表面耐磨热障涂层制备与性能研究

柴油机气缸套表面热障涂层是协同提升其阻热、耐磨、减摩性能的有效方法。利用超音速高能等离子弧喷涂设备,在38CrMoAlA基体表面制备了厚度为1.5 mm的NiCoCrAlY-YSZ双层结构的热障涂层,并对其微观结构、力学性能与高温摩擦学行为进行了研究。结果发现,涂层孔隙率约为(9.62±2.23)%,与基体结合强度为(30.33±1.89) MPa;当环境温度为200℃时,38CrMoAlA基体的磨损率约为1.96×10^-4 mm³/(N·m),高于250℃油润滑条件下YSZ涂层的1.14×10^-4 mm³/(N·m);涂层在油润滑时的摩擦磨损性能较为优异,无润滑时的摩擦因数与磨损率分别由0.05和0.54×10^-4 mm³/(N·m)增加至0.70和2.97×10^-4 mm³/(N·m),其磨损形式以磨粒磨损为主。该研究为低散热柴油机关键部件的设计与防护提供了理论与技术支撑。     

三种热障涂层的组织性能

采用等离子喷涂技术制备了三种不同材料的热障涂层(TBC),对涂层进行了组织性能的分析比较.结果表明,Al-1075的TBC结合强度最高,为 24.66 MPa,具有良好的抗热震性能;KF-230的TBC结合强度最低,为 16.06 MPa;LG-210的TBC结合强度居中,抗热震性能最差.分析认为,氧化物层(TGO)在热障涂层中的失效起至关重要的作用,TGO是裂纹的产生源,是裂纹扩展的通道,是热障涂层系统中的最薄弱环节.因此抑制TGO是提高涂层结合强度、改善涂层抗热震性能的重要措施.     

铝表面锆酸钙热障涂层组织结构研究

利用热喷涂方法在铝板表面制作了锆酸热障涂层,结合X射线衍射结构分析和金相组织分析,探讨了不同工艺方法对涂层质量的影响。研究表明,在等离子喷涂中锆酸钙部分分解成氧化锆和氧化钙,在火焰喷涂中锆酸钙几乎不分解;两种喷涂过程中锆酸钙均能保持氧化锆高温正方相结构,抑制了氧化锆高温可逆相变,消除了因氧化锆相变造成的涂层内应力,从而改善涂层与基体的结合状况;等离子喷涂雾化充分,喷涂质量明显优于火焰喷涂。     

纳米氧化锆基热障烧蚀复合涂层的制备与研究

在纳米ZrO2中加入适量低熔点无机烧蚀材料SiO2和Cu,利用大气等离子喷(APS)技术,在TC4基体上制备出一种复合防热涂层.应用等离子火炬对涂层进行模拟烧蚀防热试验,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试方法对粉末及涂层烧蚀前后的物相组成、显微结构和成分分布进行了观察和确定.研究结果表明,复合涂层表层烧蚀防热作用明显,内部仅出现液化现象,总体上涂层防热性能仍优于单一PYSZ涂层.涂层平均结合强度为47.7MPa.     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

7A04铝合金厚壁筒扩口成形工艺研究

基于刚塑性有限元方法的数值模拟,对7A04铝合金厚壁筒扩口成形过程进行了分析,比较了不同温度、不同摩擦条件下扩口的应变分布和成形力变化.在此基础上进行了相应的工艺实验研究.结果表明,模拟结果和实验结果基本一致;在制定的工艺参数下,实现了铝合金厚壁筒的大比率扩口,为铝合金厚壁筒扩口成形技术的应用提供了依据.     

热喷涂纳米结构热障涂层的最新研究

分析列举了近些年来热喷涂纳米结构热障涂层（TBCs）的最新研究进展和成果。重点比较了热喷涂纳米结构TBCs与传统TBCs之间的性能差异。最后对热喷涂TBCs的研究前景作了展望。     

5083铝合金喷洒式微弧氧化局部膜层的制备及性能

以传统浸入式微弧氧化为参照对象,利用自行研制的喷洒式微弧氧化装置在5083铝合金表面局部区域制备一层氧化膜,考察厚度、硬度、粗糙度和电流随时间的变化规律,通过三维形貌仪,扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观形貌和组织结构,并在电化学工作站中评价其腐蚀性能,由此比较浸入式和喷洒式微弧氧化的异同,从而证明喷洒式微弧氧化的可行性。结果表明:浸入式和喷洒式微弧氧化制备的膜层相近。其中,膜层厚度、硬度、粗糙度以及电流都随时间呈规律性变化;两者膜层表面不平整,大部分是O和Al元素,主要由γ-Al2O3构成;膜层的电化学性能较铝合金基体都明显改善。因此,在不宜采用浸入式处理方法的环境下,可采用喷洒式微弧氧化代替。     

铝合金热喷涂技术的研究进展和应用展望

分析了国内外铝基材料热喷涂技术研究所取得的成就和存在的问题，提出了涂层材料的设计和热喷涂工艺选择的原则，探讨了涂层与基体的结合机理以及提高其结合强度的措施，并对铝基材料采用热喷涂技术的应用进行了展望。     

海洋环境中铝合金表面改性涂层的电化学性能

目的对换热管用6061铝合金表面进行改性防护,研究一种在其表面具有牺牲性阳极保护效果且腐蚀速率小的涂层材料。方法采用线材火焰喷涂工艺在6061铝合金表面制备不同成分的锌铝涂层,分别为纯Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE共5种涂层,使用SEM、EDS、XRD分析测试方法对涂层形貌及成分进行分析,并测定涂层在3.5%NaCl溶液中的Tafel曲线。结果相同参数下在铝合金表面制备的涂层表观质量良好,无明显缺陷,符合热喷涂对于涂层质量的要求。常温环境下,Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE涂层的电位比6061铝合金的电位更负,5种涂层对6061铝合金都具有阳极性保护层的作用。结论从腐蚀电流和腐蚀电位考虑,Al95、Al-RE作为牺牲性阳极保护涂层的作用会更好。     

界面阻扩散层对热障涂层性能的影响

热障涂层在高温环境服役过程中,常常由于界面处大量元素的互扩散导致失效.文中选用TiN和TiN-AIN薄膜作为界面处的阻扩散层,与无阻扩散层体系的性能进行对比.采用热震试验研究3种体系粘结层/基体界面的结合性能;为了研究高温环境中界面处元素的扩散情况,将3种体系在1050℃下热氧化处理100h,采用电子探针技术研究各个体系界面处元素的分布.试验结果表明:经过135次热震,TiN阻扩散层体系断裂面出现在粘结层与基体之间;经过240次热震,TiN-AIN阻扩散层体系和无阻扩散层体系断裂面均出现在面层与粘结层之间.微观检测发现无阻扩散层体系的界面处发生了严重的元素扩散;TiN阻扩散层体系界面处几乎不发生元素扩散;而TiN-AIN阻扩散层体系界面处发生少量的元素扩散.     

6111铝合金板材加工过程中组织的演变

研究了6111铝合金板材生产加工过程中显微组织的演变。结果表明:其铸态组织为α-Al基体及沿枝晶间分布的化合物,另外还有一些内部结构较为细小的球形组织组成物。均匀化处理后,枝晶间的化合物发生一定程度的溶解而球形组织组成物消失。热轧后,化合物呈颗粒状分布于α-Al基体上,而冷轧对化合物颗粒无明显影响;在随后的固溶处理时基体发生再结晶。     

7056铝合金厚板组织和性能研究

通过金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察及x射线衍射织构测量与拉伸实验,研究了40mm厚7056合金厚板热轧态与时效后不同厚度层微观组织与力学性能。结果表明：热轧态厚板不同厚度层的组织有很大差别,表层第二相弥散,尺寸相对较小,中心层有粗大的第二相,分布集中。从表层到中心层,剪切织构减少,中心层变形织构最多,不同厚度层立方织构差别不大。固溶后表层再结晶织构增加,剪切织构减少,中心层变形织构增强。固溶时效后表层与中心层晶内均出现大量均匀细小的η’相,晶界处都出现不连续析出相与一定宽度的无沉淀析出带。40mm厚板(7056合金)最优固溶制度是470℃/3h,时效后表层屈服强度为605MPa,抗拉强度达628MPa;T/4层屈服强度626MPa,抗拉强度达643MPa;中心层屈服强度623MPa,抗拉强度达639MPa。     

Effect of Thermal Aging on Microstructure and Functional Properties of Zirconia-Base Thermal Barrier Coatings

Thermal barrier coating (TBCs) systems made of plasma sprayed zirconia are commonly used in gas turbine engines to lower metal components surface temperature and allow higher combustion temperature that results in higher fuel efficiency and environmentally cleaner emissions. Low thermal conductivity and long service life are the most important properties of these coatings. The objective of this work was to study the influence of a long-term heat treatment (i.e., 1200 °C/2000 h) on different characteristics of atmospheric plasma sprayed TBCs. Two zirconia feedstock materials were evaluated, namely, yttria partially stabilized zirconia and dysprosia partially stabilized zirconia. Several spray conditions were designed and employed to achieve different coating morphologies. Microstructure analyses revealed that the coating microstructure was significantly dependent on both operating conditions and heat treatment conditions. Significant changes in coatings porosity occurred during heat treatment. The lowest thermal conductivity was reached with the dysprosia partially stabilized zirconia material. Heat treatment affected TBCs adhesion strength as well.     

铝合金与复合材料组合构件的涂装工艺

目的解决底/面漆涂层在铝合金与复合材料基材表面经常出现剥离、起泡、开裂等缺陷问题。方法通过对问题涂层部件的结构设计合理性分析,指出了封闭式蒙皮结构部件出现的设计缺陷。对铝合金与复合材料的加工工艺进行了分析,用对比试验的方法,验证了铝合金阳极氧化处理工艺所生成的保护膜对涂层性能的影响。通过改进表面前处理工艺,验证了复合材料表层残留的脱模剂是影响涂层附着力的主要原因。以改善涂层应力变化适应能力为目的,调整了涂料韧性配方,涂覆不同的基材和相关结构部件,用可模拟产品试验考核状态的"温度冲击+振动+湿热"联合加载试验方法,验证了设计与工艺改进后的涂层性能。结果合理设计通气孔后,消除了封闭式蒙皮结构部件内部气体的膨胀效应,改进铝合金与复合材料表面前处理工艺和涂料韧性后,涂层不再出现起层开裂现象。结论封闭式蒙皮结构部件应设置内外通气工艺孔,彻底清除复合材料表面脱模剂渗透层和铝合金表面的阳极氧化膜,选用韧性好的涂料体系,能够有效提升铝合金与复合材料组合构件表面涂层的环境适应性能。