等离子喷涂CeO2-Y2O3稳定ZrO2陶瓷涂层耐高温铁水热震研究

采用等离子喷涂方法在304不锈钢表面制备NiCoCrAlY2O3/(ZrO2+25 %CeO2+3 %Y2O3)耐高温涂层,模拟铸造模具表面的工作环境,涂层在1350 ℃铁水液中加热热震和在炉中大气环境下加热热震后,对涂层组织结构和物相变化进行了对比研究.结果表明:涂层在铁水中热震后,涂层内部的大量裂纹交联在一起,在陶瓷层与粘结层界面靠近陶瓷层一侧出现尺寸近10 μm宽的裂纹,陶瓷层中的部分四方相向单斜相和立方相转变,铁水中部分元素与陶瓷元素发生了扩散并生产新相.     

激光表面重熔对ZrO_2-8wt%Y_2O_3热障涂层组织与抗热震性能的影响

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备氧化钇部分稳定的氧化锆(ZrO2-8 wt%Y2O3)热障涂层,并用CO2横流激光器对热障涂层进行表面重熔处理,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热震试验等手段研究激光重熔前后热障涂层的微观结构及其抗热震性能的变化。结果表明,重熔前后涂层均由四方结构钇锆氧化物和立方相的氧化锆组成,重熔后涂层结晶度增加,晶粒有长大现象。激光重熔后涂层产生明显分层,表层组织孔隙和裂纹明显减少,裂纹呈网状且沿晶界分布,重熔涂层内部仍保持等离子喷涂典型结构。激光重熔后涂层孔隙率降低了67%,涂层的抗热震性能也显著提高。     

等离子喷涂氧化铝涂层的热震性能及微观组织特征

以团聚氧化铝复合颗粒为原料,采用等离子喷涂法,变化特征喷涂参数(CPSP),在Q235钢表面制备陶瓷涂层。对制备的涂层进行热震性能测试,并用扫描电镜和X射线衍射仪分析粉末和热震性能较优涂层的微观结构和相组成特征。结果表明:随特征喷涂参数(CPSP)值的上升,热震循环次数先增大后降低;以适中的特征喷涂参数(CPSP=750 A.V/L.min-1)制备的陶瓷涂层,热震循环次数最大;其微观结构为典型的双模结构,由部分熔化区和完全熔化区组成;涂层中主要物相为γ-Al2O3、α-Al2O3和Al2TiO5。     

等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的工艺研究

采用正交实验方法对等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的电压、电流及主气流量进行优化设计,并利用SEM、XRD对纳米Al2O3-13%TiO2复合粉和涂层进行检测和分析.结果表明,影响涂层热震性能的因素主次关系是电流>电压>主气流量;优化后的喷涂参数为电压60V,电流450A,主气流量40L/min,优化后纳米涂层的熔融、涂覆状态有所改善.喷涂时涂层中生成了γ-Al2O3,增加了涂层内的孔隙率,同时,Rutile-TiO2相转变成Brookite-TiO2相,增加了涂层中的内应力,加剧了裂纹的扩展,降低了涂层的抗热震性能.     

ZrO2纳米粉等离子喷涂层制备研究

经二次造粒的纳米ZrO2为喂料制备了等离子喷涂层。X衍射物相分析、SEM形貌观察表明．涂层主要以四方相和立方相构成，含有少量的单斜相；在喷涂过程中粉未熔化状况良好，涂层含有网状微裂纹。用金相法测定了涂层孔隙率，与普通ZrO2等离子喷涂层相比，涂层敛密度显著提高。在模拟熔炼条件下，对涂层进行了真空热震试验，涂层均能经受一次真空热震而涂层完好、单斜相含量较低、具有一定孔隙率和均匀网状微裂纹的涂层，经二次真空热震后，涂层仍处于完好状态。     

等离子喷涂热障涂层高温风洞热震行为

采用等离子喷涂工艺制备ZrO2-8%Y2O3(质量分数,下同)陶瓷层,冷喷涂制备CoNiCrAlY粘结层,在高温燃气风洞条件下测试热障涂层的热震性能,并研究了高温氧化处理对试样热震性能的影响.结果表明,等离子喷涂热障涂层具有较好的抗热震性能,经过100次热震循环后,涂层与基体结合良好,涂层较为完整,未出现大面积的剥落;经过氧化处理后的试样抗热震性较差.     

等离子喷涂热障涂层热震失效过程及残余应力分析

采用等离子喷涂技术在高温合金上制备了热障涂层(粘接层为NiCoCrAlY,陶瓷层为ZrO2-8%Y2O3),利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(RFS)等试验手段研究了热障涂层热震失效的过程及残余应力大小和分布状态。结果表明:150次热循环后,陶瓷层和热生长氧化物(TGO)生成裂纹,其中陶瓷层的裂纹已扩展至TGO;350次热循环后,出现贯通陶瓷层与金属过渡层的纵向裂纹,涂层局部出现剥离,剥离位置位于TGO与陶瓷层界面;拉曼光谱(RFS)分析结果显示TGO内应力水平分布不均,局部厚大区和凸凹处残余应力较大,是裂纹萌生、扩展的主要部位。     

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,梯度热障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.     

高速电弧喷涂FeMnCr/ZrO2复合涂层组织和抗热震性能的研究

为了研究FeMnCr／ZrO2复合涂层的抗热震性能及失效机理,采用高速电弧喷涂技术在20#钢表面制备了FeMnCr／ZrO2复合涂层。利用光学显微镜（OM）、场发射扫描电子显微镜（FE—SEM）、能谱分析（EDS）等方法分析表征了复合涂层的微观组织和抗热震性能。试验结果表明：ZrO2陶瓷相以游离态团状形式存在于涂层中,游离态团状中ZrO2晶粒呈“马赛克”结构均匀分布;FeMnCr／ZrO2复合涂层热震过程中,涂层氧化起源于层间结合处,且沿着金属结晶相以“网状”形式向内扩展。热震破坏形式为涂层从基体上整体脱落,但是涂层表面无裂纹出现。     

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.