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。     

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。     

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。     

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。     

大气等离子喷涂氧化铝涂层制备和介电性能研究

采用大气等离子喷涂方法,在不同喷涂功率和喷涂距离下制备氧化铝涂层,研究了喷涂工艺参数变化对涂层显微结构、气孔率以及介电常数的影响。用SprayWatch 2I热喷涂在线监测系统测量等离子体射流中熔融氧化铝粉末的表面温度和飞行速度;用扫描电镜观察涂层的显微结构;对涂层剖面照片用莱卡QWIN图像软件分析计算了涂层的气孔率;用精密阻抗分析仪测量计算氧化铝涂层的介电常数。结果表明,喷涂功率和喷涂距离的改变可影响氧化铝涂层的气孔率。合适的功率和喷涂距离能使粉末获得良好的熔融和较快的飞行速度,形成致密的涂层。较致密的氧化铝涂层介电常数亦较大。     

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。     

大气等离子喷涂固体氧化物燃料电池用低温阴极材料

大气等离子喷涂由于能够快速制备具有可控微结构的功能涂层,在固体氧化物燃料电池(SOFCs)制造中具有广阔的应用前景。该技术使得低温运行(500～700℃)的SOFCs可通过在耐用低成本金属支撑体上直接喷涂得以制备。不过,目前商业应用的SOFCs所使用的标准阴极材料在较低运行温度下具有很高的极化电阻,因此,开发可替代的高性能低温阴极材料是推动金属支撑体应用的关键。在不锈钢基材上通过轴向注入大气等离子喷涂方法制备了镧锶钴铁氧化物(LSCF)涂层,并对涂层的厚度和微观结构进行了表征,同时采用X射线衍射(XRD)方法分析了等离子喷涂过程中涂层材料的分解和杂质相的产生。根据这些结果确定了能够制备LSCF涂层的等离子喷涂参数,以及可用于喷涂复合阴极涂层的条件范围。     

等离子喷涂阻燃涂层性能研究

采用大气等离子喷涂工艺在TA15钛合金上制备了复合涂层,利用激光点燃法测量了复合涂层的阻燃性能,采用SEM、EDS对试样进行对比分析。结果表明:复合涂层在一定条件下具有阻燃作用,涂层厚度增加,阻燃性能增加;复合涂层主要是导热系数低,涂层吸收能量,减小基体对热量的吸收,同时阻止钛合金与氧接触机制来阻燃;TA15烧蚀后,主要为Ti的氧化物、少量Al的氧化物和Zr的氧化物,烧蚀中心发生Mo的氧化物挥发现象,复合涂层烧蚀后主要分四个区域。     

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。     

等离子喷涂AlCuCoSi准晶热障涂层性能研究

应用Al63Cu17.5Co17.5Si2准晶粉末,采用大气等离子喷涂工艺在ZL109基体上制备了涂层,并对涂层的热导率、抗热冲击性能及热稳定性进行了测量。结果表明:涂层具有十面体准晶结构;在200℃、400℃、600℃下涂层热导率分别为4.46W/(m·K)、5.2W/(m·K)和5.67W/(m·K),与传统ZrO2热障涂层接近;经过100次400℃到室温水淬热冲击后,涂层无任何剥落现象,且涂层中没有裂纹存在;涂层在350℃下经过350小时保温处理,其成分和相结构基本不发生变化,但涂层存在致密化倾向,孔隙率由喷涂态的18.0%降低至7.5%,此外,在基体与界面之间出现了轻微的扩散现象。因此,Al63Cu17.5Co17.5Si2准晶涂层具有良好的抗热冲击性能和热稳定性,可以作为热障涂层使用。     

高速大气等离子喷涂制备MCrAlY粘结层

采用具有高速喷嘴的TriplexPro-210等离子枪,通过高速等离子喷涂工艺参数优化,研究了不MCrAlY粉末粒度对涂层氧含量、孔隙率的影响以及粉末粒度对沉积率及涂层表面粗造的的影响,制备了低氧含量和低孔隙率的MCrAlY涂层,并通过热重差热分析对喷涂后涂层的氧化行为特点进行了表征.     

基于大气等离子喷涂的镍铬基粉末制备及其涂层组织结构

以高能球磨后的镍基合金、银、氟化物共晶复合粉末为原料,采用喷雾干燥和烧结技术制备了粒径为20～110μm的热喷涂喂料,利用等离子喷涂技术制备了镍基复合涂层。分析了喂料粒子物理性能及涂层的微观组织结构。结果表明:造粒后的粉末球形度较好,流动性大为提高。造粒烧结处理过程中,随着温度增加,粉末的流动性和松装密度均提高。经800℃热处理烧结后形貌圆整光滑,密实,平均粒径为32.92μm,松装密度为1.37g/cm~3,流动性为12.18s/50g,适合用作热喷涂喂料。制备的涂层为典型的层状结构,厚度约为320μm。涂层总体比较致密,局部存在孔洞,涂层孔隙率约3.6%。所含物相为NiCr、Ni_3Al、NiAl、Ag,BaF_2、CaF_2等相,喷涂过程中未见新物相生成。     

超音速等离子喷涂制备WC-Co涂层的技术经济分析

介绍了应用自行开发的高效能超音速等离子喷涂技术(HEPJet)制备WC-12Co涂层的一些性能与技术特点,并与APS和目前应用较多的超音速火焰(HVOF)喷涂方法进行了技术经济对比分析。结果表明HEPJet制备的WC-Co涂层中WC的分解和失碳现象较APS显著改善,而涂层的氧化低于HVOF,使涂层的性能优于APS,与HVOF相当;另一方面由于HEPJet制备WC-Co涂层的沉积效率高,能耗低,综合喷涂成本下降,显示出良好的技术经济特色。     

熔滴温度对大气等离子喷涂Ni基合金扁平粒子界面结合的影响

涂层内粒子层间的结合质量决定涂层的性能与服役效能,理解界面结合形成过程规律与机制,有利于发展增强界面结合的有效方法。本文采用NiCr-Mo粉末来提高熔滴温度,并在不同温度下沉积单个扁平粒子,研究了熔滴温度对界面结合的影响规律。采用FIB制样和TEM微观结构分析技术,对扁平粒子与基体间界面进行精细表征,并结合高温熔滴铺展过程的数值模拟,研究熔滴温度对扁平粒子与基体间界面结合的影响规律。结果表明,温度为2150℃的NiCr熔融粒子因温度低,铺展中无法分散基体表面氧化膜,而在界面形成由金属-氧化膜-金属呈三明治结构的化学结合,结合率较低,低于40%;温度为2650℃的NiCr-Mo熔滴在扁平化铺展中可引起中心区域的基体表面熔化,引发基体表面氧化膜分散化,从而使中心区域在界面处通过熔融金属融合形成冶金结合,在该区域以远的界面则通过氧化膜形成化学结合,界面结合率接近80%。模拟结果表明随着熔滴温度的增加,铺展中界面温度升高,超过熔点的界面区域增大,基于熔合的界面冶金结合率增加至约65%,但受到扁平粒子直径随温度增加的制约,冶金结合率难以进一步大幅度提升。因此,为了通过热喷涂沉积金属粒子间完全结合...     

氧化钽喷涂及涂层熔炼实验

液态铈非常活泼,与很多涂层都发生反应。将钽坩埚表面氧化后熔炼铈已有比较满意的结果,但在石墨坩埚表面喷涂Ta2O5涂层的研究报道却很少。本文总结了石墨坩埚表面等离子及火焰喷涂Ta2O5涂层工艺。在大气中通过热震试验考核了氧化钽涂层相稳定性,在真空感应加热环境下对火焰喷涂氧化钽涂层进行了进一步的热震稳定性考核,采用SEM分析了涂层表面微观形貌,同时采用XRD技术分析了加热前后氧化钽涂层的组成变化,分析表明,火焰喷涂能够制备单一的Ta2O5涂层。石墨坩埚表面Ta2O5涂层熔炼实验表明,液态铈不侵蚀Ta2O5涂层。     

国外热喷涂技术的进展

本文介绍了气体火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂,以及新出现的爆炸喷涂和激光喷涂的技术,及其发展概况、应用领域等。     

直流等离子喷枪等离子弧稳定方面的研究

对传统的单阳极—阴极喷枪、新型的三阴极—单阳极喷枪和三阳极—单阴极喷枪三种不同的方案就等离子弧稳定的基本原理及其工艺特性、易损件的使用寿命以及它们在喷涂各种材料时所能达到沉积效率和喷涂效率进行解析。     

工艺参数对大气等离子喷涂C276-Ni60涂层性能的影响

本文采用大气等离子喷涂 (Atmospheric Plasma Spraying, APS) 技术在基体 QT500 上制备 C276-Ni60 耐蚀防 护涂层。 基于正交实验方法研究了 APS 工艺参数主气流量、 喷涂功率和枪距对 C276-Ni60 涂层结合强度、 孔隙 率和显微硬度的影响, 应用极差和方差方法分析实验结果, 并观察分析涂层的微观组织和物相组成, 得到了优化 的工艺参数, 测量 QT500 基体和工艺优化后 C276-Ni60 涂层的电化学性能。 实验结果表明, APS 工艺参数对涂 层综合评分的影响主次顺序为： 枪距 - 功率 - 主气。 最优的工艺参数为： 主气为 35 L/min、 功率为 33 kW、 枪距 为 100 mm。 C276-Ni60 涂层的主要物相为 γ 相的 Ni-Cr-Co-Mo, 涂层的耐蚀性能优于基体。     

等离子喷涂La_(0.8)Ca_(0.2)CrO_3高发射率涂层研究

本文以氧化镧、氧化钙、氧化铬为原料,按分子式La0.8Ca0.2Cr O3进行配料,球磨后,采用固相合成法制备原始粉末,再经喷雾干燥处理,将其制备成团聚体粉末,并将粉末粒度分布范围控制在20~60μm,采用等离子喷涂法在高温合金基体表面制备高发射率涂层。采用IRE-2型红外辐射仪对其全波段发射率进行了测试,利用XRD对涂层的相结构进行了分析,并对涂层的金相、结合强度及抗热震性能进行了测试。结果表明,所制备的La0.8Ca0.2Cr O3涂层结合强度为21MPa,孔隙率为14.8%,在600~800℃高温范围内,其全波段发射率可达0.87~0.88,同时,该涂层试样经1100℃~室温水热震10次后没有发生剥落失效现象,涂层具有良好的抗热震性能。