不同喷涂工艺对Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层相结构及发光性能影响研究

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层性能结果表明:等离子喷涂制备的涂层形貌、颗粒熔化状态、厚度均一性均优于火焰喷涂涂层,但火焰喷涂工艺涂层的发光性能远优于等离子工艺涂层,其原因是火焰喷涂制备的涂层中Al_2O_3粒子的熔融状态更差,保留了更多的α-Al_2O_3相,未熔粒子部分将以喷涂原粉中稳定的α-Al_2O_3结构存在涂层中进而影响其光学性能。     

Fe_2O_3含量对YSZ热障涂层抗热震性能的影响研究

本文研究了YSZ涂层中的Fe_2O_3含量从小于0.01%连续变化至1%时涂层的抗热震性能变化,并采用SEM对涂层热震前后的微观组织形貌及孔隙率进行了分析,对其高温热膨胀性能进行了测试。结果表明,随着YSZ涂层中Fe_2O_3含量的升高,涂层抗热震性能明显下降,涂层断裂面存在Fe_2O_3富集,同时喷涂态涂层的孔隙率也存在明显地下降趋势,涂层沿厚度方向收缩明显。本文对以上实验结果的机制进行了初步探讨。     

SiO_2对YSZ热障涂层热震性能的影响

低熔点氧化物杂质显著影响热障涂层性能,本文用HVOF喷涂NiCoCrAlY合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,以研究SiO_2含量对YSZ涂层热震性能的影响。用XRD、SEM、EDX分别分析热震失效后涂层断裂面的相组成、微观形貌及杂质分布。结果表明:可忽略相成分变化对热震性能的影响;在一致的涂层微观形貌前提下,涂层热震次数随着SiO_2含量升高而降低,且亚微米到微米级SiO_2杂质是降低YSZ涂层热震次数的主要原因。     

AZ31B镁合金表面等离子喷涂陶瓷层的 微观结构及耐蚀性

采用等离子喷涂方法在AZ31B镁合金表面制备Al_2O_3、Al_2O_3-13%TiO2(AT13)和Al_2O_3-20%TiO_2(AT20)三种陶瓷涂层;对比研究陶瓷层的微观组织结构、孔隙率、结合强度及电化学腐蚀性能。结果表明:等离子喷涂的陶瓷涂层具有典型的层状结构,涂层具有良好的结合强度和较低的孔隙率。随着TiO2加入量的增多,陶瓷涂层的结合强度升高,孔隙率降低,耐蚀性提高;AT20涂层与镁合金基体相比自腐蚀电位升高了701mV,自腐蚀电流密度降低了两个数量级,阻抗是基体的6倍,AT20涂层的耐蚀性最优。陶瓷涂层的电化学腐蚀过程表现为膜层局部腐蚀和基体腐蚀并造成涂层层状剥离。     

火焰喷涂热障陶瓷基复合涂层的新方法

介绍了用氧乙炔火焰在铜材表面喷涂Al_2O_3基复合耐热涂层的新方法——倾斜过渡和重熔。用电镜对涂层的显微结构进行了研究,着重分析了火焰喷涂陶瓷基复合涂层的扩散反应和液相烧结,以及晶粒细小等特征。还讨论了这些显微结构特征对涂层结合强度、耐热和抗热震性能等的影响。采用本工艺配方,对炼铁高炉渣口进行喷涂后,其使用寿命提高2倍以上。     

工艺参数对高速火焰喷涂 NiCr-Cr3C2 涂层性能的影响

基于正交回归实验设计工艺参数的方法,本实验研究了喷涂距离、氧气流量和送粉量对高速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层性能的影响,获得了喷涂工艺参数与涂层孔隙率、硬度、结合强度的关系。结果表明:喷涂距离、氧气流量和送粉量对涂层性能具有交互的影响,优化的喷涂距离、氧气流量和送粉量有利于获得性能较好的涂层。     

C/SiC复合材料抗热震涂层制备及失效机制研究

在C/SiC材料上制备环境障碍涂层是对C/SiC高温防护的有效解决办法。利用化学共沉积法制备BaO-SrO-Al_2O_3-SiO_2(BSAS),ZrO_2-Y_2O_3(YSZ),Sc_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3(ScYSZ)粉末材料,然后采取相同的等离子喷涂工艺参数在C/SiC复合材料表面制备3种抗热震(水淬)涂层。本文主要涉及到抗水淬涂层结构设计、0.2mm厚涂层的抗水淬性能、4种不同厚度涂层的抗水淬能力、涂层失效机制等研究内容。研究结果表明:C/SiC复合材料上0.2mm厚的抗水淬涂层,在1600℃下其抗水淬能力强弱为ScYSZ(24次)YSZ(22次)BSAS(21次)。0.2,0.3,0.5及0.6mm4种不同厚度对涂层的抗水淬能力影响规律表明:厚度为0.2mm时涂层具有最优的抗水淬性能。并探讨了涂层的失效机制:BSAS,YSZ,ScYSZ3种涂层,其YSZ相稳定性最差,BSAS作为单一的抗热震层其应力最大。BSAS+ScYSZ复合涂层应力最小、相稳定、抗水淬能力最强。     

超音速火焰喷涂NiCrAlY-Y2O3金属陶瓷涂层抗结瘤性能研究

以NiCrAlY和Y2O3粉末为原料通过两种工艺分别制备出团聚烧结和混合型NiCrAlY-Y2O3金属陶瓷粉末,研究了该两种用于热喷涂给料粉末的颗粒形貌及粉末性能.使用该两种粉末及一种商用CoCrAlY-Y2O3通过超音速火焰喷涂(HVOF)在不锈钢基体上制备厚度约为100um的涂层。研究了涂层的孔隙率及抗热冲击能,将四种热喷涂涂层在高温下与MnO,Fe3O4及含锰碳钢进行接触反应后对它们的抗结瘤性能进行了相对的静态比较,结果表明,团聚烧结NiCrAlY-Y2O3涂层具有较好的抗锰氧化物的结瘤,而抗铁氧化物结瘤性能差。团聚烧结金属陶瓷涂层比混合型陶瓷涂层具有更好的抗氧化物结瘤性能。     

重型燃气轮机用La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7/YSZ双层热障涂层热循环性能研究

重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的J级燃气轮机的透平进口温度已经达到1600℃,热端部件表面温度超过1250℃,传统的YSZ热障涂层已经不能满足这一发展需求,因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(以下简称LZ7C3)热障涂层在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3涂层具有比常规YSZ热障涂层更低的热导率(0.79～0.48Wm~(-1)K~(-1),相对传统YSZ涂层下降30%以上),且在1250℃的高温火焰台架试验中表现出优良的热循环寿命( 7370次),具有良好的应用前景。     

304钢表面陶瓷涂层的制备条件优化及其性能表征

以SiO_2、Al_2O_3、MgO为原料,采用涂覆法在304钢表面制备复合陶瓷涂层,并对涂层的耐蚀性能、抗热震性能进行研究,分析了原料配比、烧结温度、升温速度等对陶瓷涂层形貌和性能的影响。结果表明,在SiO_2、Al_2O_3、MgO骨料(质量比65∶20∶15)与水玻璃配比为1∶5、烧结温度750℃、升温速度2℃/min、烧结时间30 min的条件下,可制备出无裂纹、成分均匀、表面质量良好的陶瓷涂层;陶瓷涂层在NaCl溶液和盐雾中均表现出优异的耐蚀性,较不锈钢明显提高;陶瓷涂层还具有良好的抗热震性。     

粘结底层对氧化钇稳定的氧化锆涂层抗热震性能的影响

采用大气等离子喷涂设备,在316不锈钢基体上喷涂Metco204NS、KF-231和LF441三种8Y2O3/ZrO2粉体,研究不同底层材料对涂层抗热震性能的影响。结果表明：在无粘结底层的情况下,三种粉体的涂层只经受数次热震,即产生剥落或龟裂;采用铝包镍粉打底,三种涂层的抗热震性有明显改善,而采用NiCoCrAlY粘结底层,各涂层的抗热震性能达到最佳结果,但三种粉体的涂层又有不同的表现：METCO204NS最差,LF441涂层即使经受130次热震,依然完好。     

Structure and Mechanical Properties of Ni-P-Nano Al2O3 Composite Coatings Synthesized by Electroless Plating

Ni-P-nano Al2O3 composite coatings were deposited by electroless plating,and their microstructures were observed by SEM（scanning electron microscope）.The microhardness and the wear resistance of the Ni-P-nano Al2O3 composite coatings were measured using microhardness tester and block-on-ring tribometer,respectively,and the comparison with those of Ni-P coatings or Ni-P-micro Al2O3 coating was given.The influences of aging temperature on their hardness and wear resistance were analyzed.The results showed that the nano Al2O3 particles were distributed uniformly in the Ni-P-Al2O3 coatings.Among three kinds of Ni-P based coatings,the hardness and wear resistance of Ni-P-nano Al2O3 coatings were largest,and the maximum values could be obtained at 400 ℃.This indicated that the precipitation of nano Al2O3 particles would improve the hardness and wear resistance of the Ni-P coatings.     

Effects of incorporation of micro and nano Al2O3 layers on thermal shock behaviour of YSZ thermal barrier coatings

In the present paper, thermal shock behaviour of usual YSZ and layered composite TBCs was evaluated. The layered composite TBCs used in this study were YSZ/micro Al₂O₃ and YSZ/nano Al₂O₃ in which Al₂O₃ was as a topcoat on the YSZ layer. In addition, coating microstructures were investigated using scanning electron microscope; EDS and X-ray diffraction techniques before and after thermal shock test. The results showed that incorporation of a nano Al₂O₃ oxygen barrier layer caused better thermal shock resistance, while micro Al₂O₃ layer on the top of YSZ sample resulted in sooner coating failure, compared to the usual TBC coating. Also, the thermal shock behaviour and failure mechanism of mentioned coatings were investigated.     

高、低喷涂功率下内送粉等离子喷涂YSZ粒子熔化状态研究

等离子喷枪采用内送粉方式后,喷涂功率对YSZ热障涂层微观结构和性能有着独特的作用,高功率下制备的涂层结合强度反而较低。本文研究了内送粉等离子喷枪在高功率(42.5 kW)和低功率(33.6 kW)时距喷嘴出口90 mm处的粒子熔化状态(粒子温度、粒子飞行速度、粒度分布及扁平粒子形貌)。研究结果表明,采用高喷涂功率时,由于等离子射流较高的热焓值使粒子迅速熔化并细化成粒径较小的熔滴,熔滴在撞击基体前发生再凝固降低了扁平粒子间的粘结。涂层出现横向裂纹,结合强度平均值仅为22.58 MPa。采用小喷涂功率时,既能保证粒子熔化良好又不会导致粒子发生明显细化。涂层结合强度平均值为37.25 MPa,随试片弯曲180(°)后仅出现一处剥落,1100℃炉中保温10 min取出后迅速置于水中淬冷130次后,试片中部涂层完好,显示出良好的抗热震性能。     

柱状晶对等离子YSZ涂层性能的影响

本文选用微米级YSZ粉末和纳米级YSZ粉末喂料,采用等离子喷涂技术制备了两种YSZ涂层,并通过扫描电镜(SEM)对涂层的微观组织和结构进行了研究。结果表明:微米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较短,长度在1～3μm之间;纳米级YSZ粉末制备涂层内部柱状晶的尺寸较长,长度在8～12μm之间;这种组织结构特征的差异是导致YSZ涂层结合强度和热震性能不同的主要原因。     

Al2O3含量对Ni-W-Al2O3复合镀层性能的影响

采用直流电沉积技术在45#钢基体上制备Ni-W-Al2O3复合镀层,通过显微硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等研究Al2O3颗粒含量对复合镀层的力学性能及摩擦磨损性能等的影响,并用SEM、XRD对复合镀层的表面断面形貌、物相结构进行分析.结果表明,Ni-W-Al2O3复合镀层为晶态结构,其耐磨性能明显优于Ni-W镀层,且随着Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的摩擦系数呈现出先减小后增大趋势.磨损形式主要表现为粘着磨损与磨粒磨损.复合镀层与基体之间结合牢固,结合力大小约为70~80 N.当Al2O3含量为5 g/L时,复合镀层的综合性能最优.     

不同显微结构 Yb2Si2O7 环境障涂层的抗热震性能研究

采用低压等离子喷涂工艺 (LPPS) 在 SiCf/SiC 复合材料表面依次制备了 Si 底层、 Mullite 中间层和 Yb2Si2O7 面层的环境障涂层。 通过不同的喷涂参数分别制备出层状结构和层柱混合结构的 Yb2Si2O7 面层, 并考察面层结构 对环境障涂层抗热震性能的影响。 结果表明, 所制备的两种面层涂层均具有孔隙率低、 界面结合紧密的特点, 层柱 混合结构的面层中柱状结构为 Yb2Si2O7 气化所形成, 而层状结构为液相沉积所形成。 X 射线衍射分析结果显示, 层状涂层结晶良好, 而层柱混合结构涂层中存在大量的非晶态。 对非晶态进行热处理可得到结晶完全的层柱混合 结构涂层。 热震实验结果表明, 层状涂层经 355 次热震后脱落面积很小, 表现出良好的抗热震性能。 相比之下, 非晶态层柱混合结构涂层经热震 3 次后即出现脱落, 经 155 次热震后脱落面积达到 5%, 抗热震性能较差。 晶态 的层柱混合结构涂层经热震 20 次后出现脱落, 随后脱落速度减缓, 但到第 40 次热震时, 涂层大块脱落加速失效。     

Effects of Y2O3 on Thermal Shock of Al2O3／TiCN Composites

Advancedstructuralceramics ,suchasoxides ,nitridesandcarbides ,havebecomepreferredrefracto rymaterialsforaviation ,spaceflight ,energyandmet allurgybecauseoftheirchemicalstability ,creepresis tanceandhightemperaturestrength .Buttheyareaf fectedgreatlybyte…     

低压冷喷涂铸造缺陷修复涂层性能研究

低压冷喷涂(LPCS)是一种拥有便携式冷喷涂系统的涂层技术。例如DYMET304K系统就应用于这项涂层技术中。通常情况下,压缩空气作为冷喷涂工艺中的运载气体。低压冷喷涂适用于喷涂金属基陶瓷复合粉末,如Cu基、Ni基、Zn基、Al基添加Al2O3粉的复合粉。硬质陶瓷相主要起到清洁喷嘴、增加表面活性和喷丸强化的作用,该方法在尺寸修复领域中具有优势。在这个领域里,修复铸造加工中的缺陷和气孔是一个很热门的应用。例如,Zn基复合材料就适用于防止电化学腐蚀和修复机械损伤造成的尺寸差异。本文对Zn+Al+Al2O3,Zn+Cu+Al2O3和Zn+Ni+Al2O3等复合材料做了实验研究。Zn和Al在腐蚀环境中起到阴极保护的作用,而Cu和Ni也有助于提高材料的机械性能。经过对微观孔蚀电位反应和力学性能(硬度和结合强度)的研究发现,涂层具有相对致密的结构和耐蚀性能。Zn在复合涂层中对其它金属起到阴极保护的作用。此外,在Fe52型铁基材料上的涂层有着足够的力学性能,硬度和结合强度较高。这一类涂层在修复宏观的铸造缺陷上具有很高的潜在应用价值。