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。     

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。     

等离子喷涂ZrO2-NiCoCrAlY梯度涂层的 界面强化热处理工艺

在大气条件下经高温长时间保温后,ZrO     

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.     

CeO2添加剂对等离子喷涂ZrO2涂层抗热震性的影响

采用SEM,EPMA和热震方法,研究了CeO2添加剂对等离子喷涂ZrO2i涂层抗热震性能的影响。结果表明：当CeO2由0增加到9.0%（质量分数,下同）时,涂层的抗热震起裂次数和失效次数分别由32次和46次增加到76次和105次;继续增加CeO2,涂层的抗热震性能急剧下降。ZrO2 9.0?O2涂层在热循环中形成的网状微裂纹,不仅可降低涂层中的应力,也可提高涂层开裂的临界温差,从而可改善其抗热震性能。     

等离子喷涂YPSZ陶瓷梯度涂层的组织与抗热震性能

利用等离子喷涂工艺在汽车铝活塞表面制备了氧化钇部分稳定的氧化锆(YPSZ)陶瓷梯度涂层,用电子扫描显微镜、金相显微镜等手段对涂层从组织形貌、物相、显微硬度和热震性能进行了分析.结果表明:基体与涂层结合紧密;涂层在冷却过程中发生了t-ZrO2→m-ZrO2的相变过程;涂层的热震性能良好,可满足活塞的使用要求.     

ZrO2-NiCr/Al梯度涂层的抗热震性能研究

为了研究ZrO2-NiCr／Al梯度涂层的抗热震性能，设计了4种不同的涂层方案，采用多层平板模型计算了各种方案的涂层中温度和热应力的分布。计算结果表明与其它的涂层方案相比，梯度涂层方案中应力的变化幅度较小，分布也比较缓和。还采用等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的4种涂层方案的试样，并对试样进行了抗热震性能试验。试验和计算得到的结果是一致的，都表明采用梯度涂层方案时有较好的抗热震性能。     

YSZ热障涂层材料抗热震性能研究

以目前常用的高温热机热障涂层材料YSZ的热震实验为基础,重点讨论了热震温差与裂纹扩展的关系,以此确定材料的临界温差ΔTc的值,并分析热震过程对样品部分力学性能的影响。结果表明,大气等离子喷途(APS)法制备的YSZ涂层的临界温差ΔTc在425℃左右。涂层在热震过程中的裂纹扩展基本符合Hasselman模型。在表面热应力的影响下,热震后样品的硬度及断裂韧性均随ΔT升高而呈下降趋势。     

有关因素对热障涂层抗热震性能的影响

等离子喷涂热障涂层，对研制新型航空发动机具有重要意义。喷涂热障除层的关键，是如何提高涂层的抗热震性能。本文介绍了涂层结构、基体温度、涂层气孔率、不同粘结底层等因素，对涂层抗热震性能的影响。并简要介绍了涂层的抗高温氧化、抗热盐腐蚀性能及涂层的隔热效果。     

等离子喷涂ZrO2-NiCoCrAlY梯度涂层的界面强化热处理工艺

在大气条件下经高温长时间保温后,ＺｒＯ２ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ 梯度涂层中的ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ 组元发生严重氧化, 形成大量的ＮｉＯ, Ａｌ２Ｏ３ 和Ｃｒ２Ｏ３ 等氧化物, 导致ＺｒＯ２ 表面层中产生粗大网状裂纹, 并最终导致ＺｒＯ２ 表面层碎裂而失效。对梯度涂层进行（９００ ℃） 保温（８ ｈ） 的真空热处理后, 涂层完好无损, ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ 底层与ＴＣ４ 基体发生了冶金化学反应, 在涂层与基体界面形成了含ＮｉＴｉ, ＮｉＴｉ２ 和ＴｉＡｌ３ 等化合物的反应层, 涂层的抗热震性能得以显著地提高     

等离子喷涂纳米结构Al2O3＋13％TiO2涂层的热震失效机理

研究了纳米结构Al2O3+13%TiO2(AT13)陶瓷涂层的微观组织,并对其进行热震试验,分析涂层热震前后组织结构的变化,并结合交流阻抗法研究了涂层的热震失效机理.结果表明,陶瓷涂层存在1.02%的通孔,热震过程中氧穿越通孔,使粘结层/陶瓷层界面生成一层氧化物.粘结层/基底界面的氧化物主要为疏松的氧化铝,随着热震次数增多,氧化物层厚度增大.纳米结构AT13陶瓷涂层热震失效发生在粘结层/陶瓷层界面.     

等离子喷涂纳米热障涂层热震性能

采用等离子喷涂工艺制备常规和纳米结构ZrO2-7%Y2O3热障涂层,比较两种涂层在850℃下的热震性能,并探讨其热震失效机理。结果表明,不管是首次出现宏观裂纹(局部剥落)还是达到热震失效,纳米结构热障涂层的热震次数都明显高于相应的常规涂层。相对于常规涂层,纳米结构涂层有较好的抗热震性能。等离子喷涂常规热障涂层的热震失效形式为大面积整体剥落,而纳米结构热障涂层热震失效形式为边角局部剥落。     

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.     

等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层结构优化与热力耦合模拟计算

目的研究不同结构参数对Mo/8YSZ热障涂层系统残余应力的影响因素。方法设计Mo/8YSZ功能梯度热障涂层,并利用ANSYS有限元软件建立了等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料热物理性能参数随温度变化,研究粘结层、过渡层及陶瓷层厚度对Mo/8YSZ功能梯度热障涂层残余应力的影响规律。结果随着径向距离的增大,粘结层与陶瓷层界面的残余应力逐渐由压应力变为拉应力,并且在涂层边缘位置,径向残余拉应力达到最大值。在0~12 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,粘结层与陶瓷层界面位置的轴向残余应力无明显变化,且轴向残余应力的数值几乎为0;在6~12.5 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,其剪切残余应力逐渐增大。在基体与粘结层界面边缘0.5 mm处存在着与其他位置相比更大的应力突变。粘结层与陶瓷层的厚度参数比控制在4∶10~4∶13时,涂层具有最低的热失配。过渡层与陶瓷层的厚度参数比控制在1∶4时,涂层具有最低的热失配。当功能梯度热障涂层的过渡层采用50%Mo与50%8YSZ复合而成时,将粘结层、过渡层及陶瓷层三者的厚度比值控制在16∶10∶40~16∶13∶52,涂层具有最低的热失配。结论通过设计功能梯度热障涂层,并合理调控热障涂层系统的结构参数,可进一步减小喷涂构件的残余应力和应力突变情况,提升基体与涂层的结合强度。     

等离子喷涂热障涂层微裂纹模拟研究

采用有限元法模拟了片层粒子中微裂纹的萌生和扩展过程。模拟结果表明,在特定的基体粗糙表面上,横向裂纹在垂直方向(Y方向)应力作用下沿片层粒子与基体界面附近开裂,横向裂纹平均长度lh=0.37ds(ds为片层粒子直径);而纵向裂纹则由于在片层粒子的腰部区域存在几何突变,在该处呈现出更高的水平方向(X方向)应力,导致裂纹大部分以近乎与基体垂直角度贯穿片层粒子腰部区域,并普遍优先于横向裂纹开裂,纵向裂纹平均长度lv=0.37hs(hs为片层粒子厚度)。研究发现,横向裂纹长度随撞击速度的增大而变长,而纵向裂纹长度随撞击速度的增大而变短。     

大气等离子喷涂氧化锆热障涂层研究进展

简要概述了大气等离子喷涂技术、等离子喷涂热障涂层选用氧化锆材料的原因及其具有的优异性能,同时也介绍了等离子喷涂制备热障涂层的国内外研究现状并指出了未来的发展方向.     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷复合涂层高温氧化和热震性能研究

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备含有不同质量分数TiO2的Al2O3纳米陶瓷复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、高温氧化试验、热震试验等手段研究等离子喷涂纳米涂层的相组成及其性能。结果表明,等离子喷涂使α-Al2O3转变为亚稳态的γ-Al2O3相,喷涂后涂层中Al2O3由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成,TiO2仍以金红石相存在。纳米AT20涂层比其他涂层具有更好的抗氧化性能;与其他涂层相比,纳米AT13涂层具有最佳的抗热震性能。     

TC4表面超音速等离子喷涂热障涂层的研究

利用超音速等离子喷涂技术在TC4合金基体表面喷涂由CoNiCrAlY过渡层和ZrO2陶瓷面层组成的梯度热障涂层,并进行800℃静态高温氧化试验.采用SEM,XRD分析了涂层的组织、形貌及结构,并研究了涂层表面硬度的变化.结果表明:TC4合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密,表面高温抗氧化能力提高.