NiCrCoAlY粘结层表面等离子喷涂(La_(0.4)Sm_(0.5)Yb_(0.1))_2-Zr_2O_7涂层的热性能研究（英文）

采用大气等离子喷涂制备了(La_(0.4)Sm_(0.5)Yb_(0.1))_2-Zr_2O_7(LSYZO)涂层,并在相同的条件下制备了Sm_2Zr_2O_7涂层作为对比。分别用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析LSYZO涂层的微观形貌和相结构,并对2种涂层的热导率进行测定。结果表明,等离子喷涂后LSYZO涂层的相结构未发生变化。LSYZO涂层的结合强度为22 MPa,与SZO涂层相当。LSYZO涂层热震40次后发生失效,其热导率明显低于SZO涂层,这主要与LSYZO陶瓷自身的复杂结构有关。     

大气等离子喷涂Sm2Zr2O7热障涂层的微观组织

以Sm2O3和ZrO2为原料,采用固相反应法制备了热喷涂用Sm2Zr2O7粉末,并采用大气等离子喷涂技术制备了Sm2Zr2O7热障涂层.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了Sm2Zr2O7粉末和Sm2Zr2O7涂层的微观组织、涂层结合强度和热导率.结果表明,制备的Sm2Zr2O7粉末主要呈不规则颗粒状,颗粒内部结合紧密,满足热喷涂的需要.喷涂前后Sm2Zr2O7相成分没有发生任何变化,表现出良好的相稳定性能.所制备的Sm2Zr2O7热障涂层组织结构致密,涂层各界面结合紧密.涂层的孔隙率约为14.31%,结合强度约为19.8MPa.在相同的孔隙率下,Sm2Zr2O7涂层的热导率仅为YSZ涂层37.6%.     

NiO对Sm2Zr2O7光子导热率影响的研究

采用共沉淀法制备Sm2Zr2O7粉体,通过无压烧结的方法制备Sm2Zr2O7及Sm2Zr2O7-NiO复合材料块体,利用磁控溅射法在纯Sm2Zr2O7块体表面制备不同厚度的NiO薄膜。对复合材料以及NiO薄膜的相结构及微观形貌进行分析,并对试样的热导率进行测试。结果表明,虽然NiO本身较高的热导率提高了整个材料体系的热导率,高温下热导率回升现象在一定程度上有所减弱。表面有NiO薄膜的Sm2Zr2O7试样的热导率普遍低于Sm2Zr2O7-NiO复合材料试样,并且热导率随着NiO薄膜厚度的增大先降低后上升,热导率回升有所缓解。     

YSZ/Sm_2Zr_2O_7复合粉体制备及性能

采用球磨造粒法制备Sm_2Zr_2O_7(SZO)和Y_2O_3部分稳定ZrO_2(YSZ)复合粉体,对造粒团聚体的尺寸、形貌及相结构进行了表征。并采用大气等离子制备SZO/YSZ复合涂层,研究等离子喷涂过程对复合粉体相结构和相稳定性的影响。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了YSZ/SZO复合粉体和涂层的微观组织和相结构,并利用差示扫描量热法(DSC)研究复合粉体稳定性。结果表明:SZO和YSZ复合团聚粉体表面光滑致密,室温呈混合相结构。在室温～1200°C范围内无相变发生,说明YSZ/SZO粉末在该范围内较为稳定。等离子喷涂YSZ/SZO涂层呈典型层状组织结构,涂层成分和组织分布较为均匀,与单一SZO涂层相比,复合陶瓷涂层结合强度得到了提高。但等离子喷涂过程中SZO与YSZ发生离子扩散,粉体稳定性下降,SZO发生有序-无序转变,涂层呈现单一萤石结构。     

等离子喷涂Gd2Zr2O7-SrZrO3复合陶瓷涂层的微观结构和性能

通过固相反应法合成了Gd2Zr2O7-SrZrO3 (GZSZ,Gd2Zr2O7:SrZrO3=7:3)复合陶瓷粉末,并采用喷雾造粒法和大气等离子喷涂法分别制备了适合等离子喷涂使用的相应喷涂粉末及涂层。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对粉末和涂层的相组成、显微结构进行分析。借助激光热导仪、高温热膨胀仪对涂层的热扩散系数和热膨胀系数、烧结系数进行了表征。结果表明,制备的GZSZ复合陶瓷粉末和涂层都由Gd2Zr2O7和SrZrO3两相组成,粉末中的Gd2Zr2O7为烧绿石结构,而涂层中的Gd2Zr2O7为萤石结构,SrZrO3都为钙钛矿结构。制备态GZSZ涂层的孔隙率为~14%。GZSZ涂层1400℃热处理5 h后的热膨胀系数为(9.8~11.2)×10-6 K-1。制备态GZSZ涂层的热导率为~0.8 W·m-1·K-1,与制备态SrZrO3涂层的热导率~1.0 W·m-1·K-1相比降低~20%。1400℃热处理360 h后GZSZ涂层的热导率增加到~1.5 W·m-1.K-1。综上表明,GZSZ涂层是一种很有前景的复合陶瓷热障涂层材料。     

高能等离子喷涂Sm2Zr2O7热障涂层及其热冲击性能

采用高能等离子喷涂技术制备了Sm2Zr2O7热障涂层,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了涂层的相成分、微观组织;采用拉伸法和水淬法测试了涂层的结合强度及热冲击性能.结果表明,喷涂前后Sm2Zr2O7相成分未发生变化,表现出良好的相稳定性能.所制备的Sm2Zr2O7涂层结构致密,涂层各界面结合紧密.涂层的孔隙率仅为4.72%,结合强度为29MPa.涂层在经历20次热冲击后从表面层/金属粘结层界面处脱落,熔融颗粒内部纵向显微裂纹及熔融颗粒之间彼此分离所形成的横向裂纹的共同作用导致了涂层的失效.     

Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC复合材料的制备及力学性能研究

运用共沉淀法制备Sm2Zr2O7原料粉末,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备锆酸钐质量分数分别为25%、50%、75%的Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC复合材料,对材料进行相成分、微观形貌、力学性能测试表征。结果表明,采用SPS在1600℃下可制备出高致密度的Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC三相复合材料。随着复合材料中Sm2Zr2O7含量的增加力学性能显著降低,主要是Sm2Zr2O7材料本身的力学性能较低,且烧结过程中易形成连续相以及烧结应力共同作用的结果。     

等离子喷涂用纳米结构Gd2Zr2O7 喂料的制备与性能

目的 稀土锆酸盐具有低热导率、优异的抗烧结性能和相稳定性,是下一代热障涂层和环境障涂层的理想材料。通过纳米粉体再造粒技术制备出等离子喷涂用高性能纳米结构球形喂料Gd2Zr2O7,以满足下一代热障涂层和环境障涂层的需求。方法 以Gd2O3与ZrO2粉体为原材料,采用纳米粉体再造粒技术制备出可等离子喷涂用的纳米结构Gd2Zr2O7喂料。利用SEM、XRD研究了固相烧结温度和时间对Gd2Zr2O7含量和晶粒尺寸的影响,分析了纳米结构Gd2Zr2O7喂料在不同纳米粉体再造粒阶段的微观形貌和相组成。同时,测定了纳米结构Gd2Zr2O7喂料的流动性、松装密度和振实密度。结果 纳米粉体再造粒技术可以制备出等离子喷涂用纳米结构Gd2Zr2O7喂料,喂料内部结构致密,球形度好,粒径为10~50 μm。在纳米粉体再造粒过程中,晶粒尺寸会随着烧结温度的升高而增大。在1 300 ℃烧结2 h生成的Gd2Zr2O7含量高,且晶粒尺寸小,为最优固相烧结工艺。等离子球化处理能有效地改善喂料的流动性。等离子球化处理后的喂料松装密度为2.09 g/cm3,振实密度为3.26 g/cm3,流动性为22.3 s/(50 g)。结论 采用纳米粉体再造粒技术成功制备出纳米结构Gd2Zr2O7粉体喂料。该喂料颗粒内部结构致密,外部表面光滑,球形度好,适合等离子喷涂,有望成为下一代热障涂层和环境障涂层。     

La3+,Ce4+共掺杂Sm2Zr2O7陶瓷的热物理性能

以Sm2O3,La2O3,ZrO2和CeO2为原料,采用固相反应法制备(Sm0.5La0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷。用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析样品的相成分和微观组织,用激光脉冲法和推杆法测量样品的热物理性能。结果表明,所制备的样品具有萤石晶体结构,且组织致密,晶界清晰,具有较低的热导率和较高的热膨胀系数。良好的热物理性能表明(Sm0.5La0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷有潜力用作热障涂层陶瓷层候选材料。     

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。     

等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层的热冲击性能

采用有限元法计算了涂层结构、材料成分等对等离子喷涂Sm2Zr2O7/NiCoCrAlY功能梯度热障涂层热冲击性能的影响。结果表明:径向热应力在试样边沿急剧降低,而轴向热应力在边沿处发生从压应力向拉应力的突变;从基体至涂层表面,涂层中的径向冲击热应力逐渐增大,增加涂层层数可缓解热应力;材料组成对涂层的冲击热应力影响不明显。所研究的1357功能梯度热障涂层具有最好的抗热冲击性能。     

溶液等离子喷涂铈酸镧热障涂层的制备及表征

采用溶液前驱体等离子喷涂(solution precursor plasma spray,SPPS)方法制备了La2Ce2O7涂层。通过SEM、XRD、EDS、激光导热仪对制备的涂层进行了表征,应用STA-FTIR-QMS联用技术对La2Ce2O7干燥前驱体的分解过程进行了研究,分析了前驱体的分解温度及分解过程,从而确定了喷涂温度为450℃。通过正交实验确定了雾化压力0.1MPa、电流700A、送液速率23 mL/min为最佳喷涂工艺参数,用此参数喷涂20遍制备的La2Ce2O7涂层厚度达到121μm,相对密度为92.4%,硬度为2.1 GPa。结果表明,得到了热导率较低、元素分布均匀、具有萤石结构的La2Ce2O7热障涂层。     

Thermophysical properties of Sm2（Zr（1-x）Cex）2O7 ceramics

Sm2(Zr1-xCex)2O7 (x = 0.1, 0.2, and 0.3) ceramics were prepared by solid reaction method at 1600～C for 10 h using Sm2O3, ZrO2, and CeO2as starting reactants. The phase compositions, microstructures, thermal expansion coefficients, and partial thermal conductivities of these materials were investigated. X-ray diffraction (XRD) results reveal that Sm2(Zr0.gCe0.t～zO7 with pyrochiore structure and Sm2(Zr1-xCex)2O7 (x = 0.2 and 0.3) with fluorite structure were synthesized, and scanning electrical microscopy (SEM) images show that the microstructures of these products are very dense. The linear thermal expansion coefficients increase with increasing temperature in the temperature range from ambient to 1200℃, and the thermal expansion coefficients increase with increasing content of doped CeO2. The thermal conductivities of Sm2(Zr0.8Ce0.2)2O7 and Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7 decrease gradually with an increase in temperature. These results show that the synthesized ceramic materials can be explored as novel prospective candidate materials for use in new thermal barrier coating systems in the future.     

等离子喷涂超高温热障涂层用纳米结构La2(Zr0.75Ce0.25)2O7球形喂料的研究

目的通过纳米粉体造粒技术制备出适合热喷涂超高温用纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料,进而采用热喷涂方法制备出纳米结构的热障涂层,以满足下一代热障涂层服役温度需求。方法以化学共沉淀法合成的纳米La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7粉末为原料,通过球磨、喷雾干燥及热处理工艺制备出纳米结构的La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料,进而采用大气等离子喷涂方法制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7热障涂层。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对原始纳米粉体、纳米喂料及喷涂态涂层进行显微形貌和组织结构分析。此外,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对制备的纳米喂料进行成分分析。结果制备出的纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7喂料表面光滑、呈球形,成分与化学计量比基本一致。相对于原始纳米粉末,喂料晶粒长大并不显著。喷涂态涂层部分晶粒长大,但仍保留纳米结构。结论成功制备出纳米结构La2(Zr(0.75)Ce(0.25))2O7球形喂料及纳米结构热障涂层,有望作为下一代超高温热障涂层材料。     

等离子喷涂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7热障涂层的抗热震性能

采用等离子喷涂制备了La₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇（LZ7C3）热障涂层,并对涂层的微观组织、相结构、成分、相稳定性、涂层热导率以及抗热震性能进行了研究.结果表明,LZ7C3涂层由单相烧绿石结构物质组成,高温稳定性较好;涂层的热导率较块材下降约20%,这是由于涂层具有较高的孔隙率所致:涂层在不同温度范围的热震寿命和失效机制不同,在室温至约1000℃间的热震寿命为116 cyc,涂层失效方式以片状剥落为主:在室温至1100℃间的热震寿命为53 cyc,涂层失效方式为片状剥落和层状撕裂;在室温至1200℃间的热震寿命为3 cyc,涂层失效方式以层状撕裂为主.     

等离子喷涂Sm_2Zr_2O_7热障涂层的热冲击性能数值模拟

利用ANSYS软件对2Cr13、1Cr13Ni9Ti基体等离子喷涂的Sm2Zr2O7热障涂层在热冲击过程中的热应力分布进行了数值模拟,并比较了不同基体对涂层热冲击性能的影响.结果表明,热冲击过程中在涂层表面均存在较大的径向冲击热应力,同时在表面陶瓷层/金属粘结层界面处存在较大的应力梯度,2Cr13基体涂层的热冲击性能优于1Cr13Ni9Ti基体涂层,有限元计算结果与试验结果吻合良好.     

Performance of Dy2Zr2O7 Thermal Barrier Coating in Thermal-Shock Test

通过北气等离子喷涂(APS)制备了一种基于锆酸镝(Dy2Zr2O7)的新型热障涂层,该涂层具有更低的热导率及与镍基高温合金更匹配的热膨胀系数。对涂层的结构、相组成以及抗热震性能进行了研究。此外,对涂层在热震循冲过程中的失效过程进行了讨论。结果表明,在6~8次热震循冲后,涂层从基体表面脱落。陶瓷层中的微裂纹在热震过程中生长并导致粘结层界面附近的陶瓷层被压碎,从而最终导致陶瓷层的脱落。