等离子喷涂制备热障涂层的研究进展

等离子喷涂是制备热障涂层最常用的技术。综述了大气等离子喷涂、超音速等离子喷涂、低压等离子喷涂制备热障涂层的研究进展,分析了这3种制备技术的优缺点,并对等离子喷涂制备热障涂层的发展趋势进行了展望。     

等离子喷涂制备氧化锆陶瓷涂层的显微组织

采用等离子喷涂方法制备了纳米氧化锆热障涂层,并对涂层的显微组织进行了分析。结果表明：涂层由熔化区和部分熔化区组成,涂层中含有较多的孔隙,其形貌主要为长条形和近球形,未发现有贯穿性孔洞,但有细小且无明显方向性的微裂纹;涂层中的纳米氧化锆颗粒熔化长大程度不同,部分颗粒长大成为微米级。     

低压等离子喷涂氧化铝涂层的特性

以细小的氧化铝为热喷涂粉末,采用低压等离子喷涂制备了沉积率高于50%,孔隙率低于2%的氧化铝涂层.研究了不同工艺下低压等离子喷涂氧化铝涂层的沉积率、相组成和显微结构,并对低压等离子功率和真空室压力工艺参数对涂层的影响进行了分析.研究结果表明,所制备的涂层以α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃相并存;随着功率和压力提高,涂层的孔隙率有明显的降低,但压力达到23.7kPa时功率影响较小.此外,还对等离子焰流中的粒子温度和速度进行了计算.结果表明,在23.7kPa压力下保证粒子充分熔融的前提下使粒子具有较高的运动速度.     

大气和低压等离子喷涂氧化铝涂层

根据大气(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)的特点,采用两种不同的高纯氧化铝粉末制备了高纯氧化铝涂层.分别采用XRD和SEM对两种涂层的相和结构进行了研究,对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了评价,并对涂层制备工艺和性能的关系进行了分析.结果表明:低压等离子喷涂制备的高纯氧化铝涂层韧性和致密性明显优于常压喷涂氧化铝涂层.     

低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能

为获得高致密度、高热导率及低氧含量的钨喷涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,以4种不同工艺参数在铬锆铜基体上制备了0.9～1.2 mm钨喷涂层。用扫描电镜、氧氮分析仪及闪光导热仪研究了4种钨喷涂层的显微结构、氧含量及热导率,揭示了优化工艺制备的钨喷涂层的孔径分布,分析了喷涂功率和真空室压力对涂层的影响。结果表明,4种钨喷涂层均呈层状结构,优化工艺制备的钨喷涂层的致密度为98.4%,氧含量为0.2%(质量分数),热导率为110.76 W/(m.K),孔隙的主要孔径分布范围为0.2～4.0μm,以1.0μm左右的孔隙为主。     

等离子喷涂热障涂层多层结构的研究进展

基于热障涂层的发展现状,总结了SPS（悬浮液等离子喷涂）、SPPS（溶液前驱体等离子喷涂）及PS-PVD（等离子喷涂-物理气相沉积）技术及其制备的热障涂层结构性能特点;综述了等离子喷涂热障涂层单层、多层和梯度涂层的发展,着重总结了La₂Zr₂O₇、Gd₂Zr₂O₇、La₂Ce₂O₇ 3种陶瓷材料体系结构变化对涂层性能的影响;展望了热障涂层多层结构的发展前景。     

等离子喷涂纳米陶瓷涂层的显微组织及结构分析

热障涂层由绝热陶瓷层和金属底层组成,是目前保证高温合金在火箭发动机热端部位正常工作的主要技术.应用等离子喷涂方法成功备了纳米氧化锆陶瓷涂层,并对其微观组织形貌及相结构等进行观察分析,探讨了纳米陶瓷涂层的沉积机理.研究表明,涂层中的孔隙主要为长条形和近球形,无贯穿性孔洞;纳米陶瓷涂层裂纹较为细小,无明显的方向性;纳米粉末和涂层均为四方相(t-ZrO2)氧化锆组成的熔融或者部分熔融状态的纳米结构.     

低压等离子喷涂铬涂层的性能表征

钼基材料可作为动密封环的基体材料,但其在高温高速条件下的硬度及耐磨性不够,必须在密封端面覆盖一层硬度高、耐磨性能优良、可靠性高的表面保护层--铬.目前在钼基材料上制备电镀硬铬镀层的技术还不成熟.为此,以低压等离子喷涂的方法,通过调整喷涂参数和喷涂气氛,特别是适当地控制空气分压,最终获得了均匀、致密并与基体结合良好的铬涂层.结果表明,最佳空气分压为8.0～16.0 kPa,所得涂层硬度高,耐磨性能优良.     

等离子沉积氧化锆涂层显微组织及性能研究

目的以氧化锆粉末作为喷涂材料,使用等离子喷涂的方式制备出性能优异的氧化锆涂层。方法通过不同的工艺参数来对涂层的显微组织及性能进行优化,分别利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)等方法,研究了工艺参数对涂层显微组织影响,并通过高温氧化测试来研究涂层的抗高温性能。结果在其他喷涂条件固定的情况下,涂层的厚度与喷涂时送粉量有关,送粉量越高则涂层厚度越大;当改变喷涂距离时,涂层的致密度则随着喷涂距离的增加而降低;在高温氧化40h后,涂层表面没有发生明显变化。结论通过等离子喷涂制备的氧化锆涂层具有较好的致密度,孔隙率最低仅为3.24%;涂层具有良好的热稳定性,能够长时间在高温下稳定使用。     

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.     

铜基体低压等离子体钨喷涂层激光重熔后的结构与性能

在紫铜上直接喷涂的金属钨(W)层容易出现早期剥落。采用低压等离子体技术制备了Ni-Cu底层、Ni-W中间层和W层;利用大功率CO2激光束对W涂层重熔,研究了激光重熔处理对W涂层显微组织、致密度、结合强度及显微硬度的影响。结果表明:低压等离子喷涂的W层主要呈层状结构,W颗粒熔化不充分,涂层中存在大量的孔洞等缺陷;激光重熔后,W涂层表面的W颗粒已完全熔化,并在激光冷效应的作用下形成了一层厚度约为300μm的细晶组织,W涂层的致密度、结合强度得到了明显的提高。     

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．     

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.     

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．     

低压等离子喷涂NiCrAlY涂层的恒温氧化特征分析

低压等离子喷涂 (LPPS)NiCrAlY涂层在 110 0℃恒温氧化 10 0h ,氧化动力学曲线为抛物线状 ,氧化速率常数kp=0 .5 2× 10 - 6 mg- 2 ·cm- 4·s- 1,涂层表面生成α -Al2 O3 保护膜 ,并有Y富集其中。氧化初期 ,氧化膜中夹杂少量θ -Al2 O3 ,很快转变成α -Al2 O3 。氧化膜随氧化时间的延长而增厚 ,并局部与基体开裂、剥落 ,剥落后的涂层表面有孔洞和粘结脊的印记     

Ni-Al喷涂层反应烧结时界面结构的择优演变

将Ni-Al混合粉（93wt%Ni 7wt%Al）。在不引起反应的条件下喷涂于A3钢基材表面,通过中温反应烧结处理,观察涂层烧结前后界面微观组织的变化,结果表明,涂层中反应时首先生成Ni2Al3并转化为NiAl3,基材与涂层出现了冶金结合,界面上首先成成了以铁为基,Ni、Al为溶质的固溶体,界面结构呈现出择优演变的现象。     

热喷涂复合结构MCrAlY/8YSZ热障涂层的抗剥落能力

在陶瓷涂层与金属粘接层之间制备一层NiCoCrAlTaY/YSZ复合过渡层和通过半熔化团聚YSZ粉末制备层状/多孔团状复合结构YSZ隔热层,用SEM表征了涂层的显微组织;依照ASTM C633标准测试了涂层的结合强度;用压痕法测试了陶瓷层的弹性模量和断裂韧性.用激光脉冲法测试了陶瓷层的热导率.用高温水淬快速冷却实验验证...