等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层过程中的物相转变研究

综述了等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层过程中的不同粒度Al2O3粉末及TiO2物相转变,通过不同喂料及涂层的X射线衍射图,分析Al2O3和TiO2不同相态在喷涂过程中的转化机制。研究结果表明,涂层的Al2O3主要以α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,TiO2则主要以金红石晶型存在。对等离子喷涂陶瓷涂层过程中的物相转变研究提出展望。     

稀土掺杂量对改性YSZ热障涂层的性能影响研究

利用化学共沉淀法制备出不同稀土掺杂量下Gd-Yb-YSZ(GY-YSZ)的粉体材料。采用等离子喷涂方法制备了GY-YSZ系列热障涂层,对涂层热导率、相稳定性和抗烧结性能进行了检测,并与传统8YSZ涂层进行了对比分析。结果表明:GY-YSZ系列涂层的热导率在0.7~0.9W?m-1?K-1之间,显著低于8YSZ涂层;GY-YSZ系列涂层在1300℃下热处理100h后,涂层物相仍为单一t’相,且无明显烧结现象发生,相同条件下8YSZ涂层已产生单斜相,且涂层烧结现象明显。GY-YSZ涂层的高温相稳定性和抗烧结性能均明显优于8YSZ涂层。     

粒子飞行速度对热障涂层结构和性能影响

采用常规等离子喷涂（APS）和超音速等离子喷涂（SAPS）两种工艺制备了热障涂层,研究表明：两种等离子射流中粒子表面温度相近,SAPS工艺中粒子飞行速度达到430m/s,比APS工艺（200m/s）粒子飞行速度提高1倍。由于SAPS工艺中等离子射流速度高,熔融粒子在等离子射流中产生雾化形成尺寸较小粒子,伴随粒子撞击基体的速度提高,增加了熔融粒子撞击基体能量,在基体上形成厚度薄和飞溅少的＂板条＂,加强了＂板条＂与基体或＂板条＂与＂板条＂间结合,消除了APS工艺制备的热障涂层中典型层状结构,使热障涂层结合强度和抗热震性能分别提高40%和1倍。     

大气等离子喷涂工艺对纳米结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响

纳米材料由于具有一些独特的效果而表现出了独特的性能,纳米结构稀土硅酸盐被认为是很有前景的环境 障碍涂层 ( EBC ) 材料之一。稀土硅酸盐材料中Yb2SiO5 因其卓越的高温相稳定性、对水蒸气环境的耐久性、低 热导率以及优秀的化学稳定性受到了研究者们的广泛关注。本文研究了大气等离子喷涂工艺 ( APS ) 参数对纳米 结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响,并研究了相同大气等离子喷涂工艺下,纳米结构Yb2SiO5 喂料和传统 Yb2SiO5 喂料对涂层微观结构的影响,分析了APS 制备过程中不同结构喂料对涂层结构影响机制。结果表明：相 同喷涂参数制备的纳米结构Yb2SiO5 涂层孔隙率低于传统Yb2SiO5 涂层,以及纳米结构Yb2SiO5 涂层的铺展性和 融化度均优于传统Yb2SiO5 涂层,表明纳米结构Yb2SiO5 涂层为很有前途的环境障碍涂层之一。     

热障涂层表面粗糙度对涂层高温性能的影响

通过对热障涂层厚度与其表面粗糙度关系的研究,初步探讨了涂层表面粗糙度对其高温氧化性能、隔热性能和热循环性能的影响,研究表明涂层的表面粗糙度随着热障涂层厚度的增加而增大,并且随着涂层粗糙度的增加,涂层的热循环寿命先增加后减小,而其在高温氧化过程的初期,涂层重量增加迅速,氧化20h后重量增加减缓。     

等离子喷涂 Cr2O3-TiO2/YSZ 高效热防护涂层 微观结构及性能研究

本文以 Cr2O3、TiO2 和 NiO 为原材料,通过喷雾造粒和烧结获得了由尖晶石结构 NiCr2O4 和钙钛矿结构TiCrO3 组成的 Cr2O3-TiO2 复合粉末。采用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金表面制备 Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层,分析测试了复合涂层的微观结构、抗拉结合强度、抗烧蚀性能和高温热辐射性能。结果表明,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层孔隙率较低,抗拉结合强度达到 29.2 MPa;经 1.5 MW/m2、600 s 氧乙炔火焰烧蚀后,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层表面有轻微点状剥落,涂层内部结构完整,未发生失效。在烧蚀过程中,Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层隔热能力达到 426 ℃,比单一纳米 YSZ 涂层隔温能力高 146 ℃,基体温度比纳米 YSZ涂层低 335 ℃;Cr2O3-TiO2/nano-YSZ 复合涂层在 400 ℃和 750 ℃在 2~15 μm 波段内的法向发射率分别为 0.91 和0.89。     

等离子喷涂CeO2改性La2Zr2O7纳米热障涂层高温性能研究

研究了不同Ce掺杂量对La2Zr2O7相结构稳定性的影响,确定了Ce原子掺杂量为5.45％的CeO2改性La2Zr2O7涂层（CLZ）.研究了采用大气等离子喷涂制备的涂层与原始粉末化学成分计量比偏离情况.经共沉淀制粉、喷雾干燥团聚造粒、大气等离子喷涂制备了Ce原子掺杂量为5.45％的新型纳米CLZ热障涂层,研究了涂层的长期组织结构稳定性、抗热震性以及失效机制.结果表明,CLZ涂层具有良好的长期组织结构稳定性,涂层在1150℃下热震循环寿命达到26次.涂层失效主要以层状撕裂为主.陶瓷层和粘结层热膨胀不匹配、粘结层发生氧化可能是导致CLZ涂层热震失效的主要原因.     

NiCoCrAl-Y2O3涂层对TiAl金属间化合物高温抗氧化性的影响

分别用等离子喷涂和等离子-激光复合工艺,在TiAl金属间化合物表面制备NiCoCrAl-Y2O3涂层,对其进行高温氧化试验,并用XRD、SEM检测试样相组成及表面形貌,通过氧化动力学曲线、氧化物的组织结构形貌,分析两种不同工艺制备的NiCoCrAl-Y2O3涂层的高温氧化机理。     

稀土上转光剂(Y3Al5O12∶Er^3+)复合TiO2光催化剂的制备及其催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法和超声分散法制备了Y3Al5O12∶Er^3+/TiO2复合光催化剂,并对制备的样品进行了XRD和SEM表征。利用次甲基蓝水溶液模拟有机污染水,对比了单一TiO2,上转光剂Y3Al5O12∶Er^3+以及Y3Al5O12∶Er^3+/TiO2复合光催化剂的催化活性。同时讨论了煅烧温度、煅烧时间、光照射时间、光照强度以及光催化剂用量等因素对光催化剂性能的影响。结果表明,煅烧温度为550℃、煅烧时间为90 min,照射时间为150 min,光照强度为1.0 mW/cm2和催化剂的量为1.00 g/L时,Y3Al5O12∶Er^3+/TiO2复合光催化剂降解次甲基蓝表现出了最佳的催化效果。     

等离子喷涂CoCrAlTaY-Al2O3涂层的制备及高温摩擦磨损性能研究

高温炉辊作为连续退火机组的关键部件在服役过程中常发生严重的摩擦磨损,进而影响钢板的表面质量.本文采用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spray,APS)技术制备CoCrAlTaY-20Al2O3(％,质量分数)涂层,研究了喷涂工艺参数对涂层微观组织结构、相组成和力学性能的影响,并研究了涂层在700...     

机械合金化3Y_2O_3-5Al_2O_3粉末的研究

研究了转速,球磨时间等球磨工艺对3Y2O3-5Al2O3机械合金化过程的影响。结果表明:在较低的转速下(250r/min),提供的球磨能量很低,只会细化粉体颗粒;提高转速(400r/min),会促使Y2O3发生晶型转变,由稳定的立方晶转变成非稳态的单斜晶;继续提高转速(500r/min),还会使混合粉体发生合成反应,生成YAlO3(YAP)。在转速为500r/min,球料比为20∶1的球磨条件下,3Y2O3-5Al2O3粉体发生固相反应的过程可分为两个阶段:第一阶段,Al2O3颗粒晶格畸变,快速细化;同时,高能球磨促使Y2O3发生了晶型转变。第二阶段,Y2O3晶型转变基本完成,并呈无定形化,Y2O3和Al2O3发生合成反应,生成YAlO3(YAP)。但在球磨条件下,难以合成Y3Al5O12(YAG)、Y4Al2O9(YAM)。     

热持久对YSZ热障涂层隔热性能的影响规律

目前热障涂层（TBCs）作为最先进的高温防护涂层之一,已在发动机涡轮叶片上获得了广泛的应用。本文采用涂层热性能高温环境实验系统对发动机环境叶片涂层热持久实验后YSZ热障涂层的隔热能力开展了研究,获得了实验室环境下YSZ热障涂层长时间工作后隔热性能的变化规律,并从微观组织结构变化规律方面开展了分析。     

Y_2W_3O_(12)和Yb_2W_3O_(12)的制备及其负热膨胀性能

利用液相沉淀法制备了Y2W3O12和Yb2W3O12粉体。经室温XRD测定,Y2W3O12(空间群为Pnca)和Yb2W3O12(空间群为Pbcn)皆为单一的正交相。在50-800℃温度区间对两种粉体进行高温XRD测试,并利用软件TOPAS3.0对其在不同温度下的XRD图谱进行精修,发现Y2W3O12和Yb2W3O12都具有较大的负热膨胀特性,经计算两者的线热膨胀系数(αl)平均值分别为-6.38×10-6℃-1和-4.18×10-6℃-1。与高温固相反应法相比,液相沉淀法大大缩短了粉体的合成周期,降低了合成温度。     

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。     

氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

纳米及传统微米级热障涂层热循环过程中的组织演变研究

本文以超音速等离子喷涂方法沉积NiCoCrAlY金属粘结层,以普通大气等离子喷涂沉积纳米及微米级YSZ两种陶瓷表层,并对涂层进行热循环实验,对比研究不同结构热障涂层在热循环条件下的组织演变规律。结果表明：由于纳米团聚粉体的不充分熔化导致纳米涂层中存在较多的微裂纹和孔隙,微米、及纳米涂层的孔隙率分别为10%及15%,载荷300g下的显微硬度分别为776.1及606.9。两种结构的热障涂层在热循环过程中均出现了网状裂纹,但随着热循环次数的增加,这些微裂纹不断连接扩展,裂纹宽度不断增加,并且与纳米涂层相比,微米涂层裂纹的扩展和拓宽速度相对较快。纳米涂层由于孔隙率较高,热生长氧化物（TGO）生长速度较快,TGO的快速生长导致陶瓷层/金属粘接层界面的应力增大,使得横向裂纹（平行于陶瓷层/金属粘接层界面）萌生及扩展并引起涂层的剥落失效。     

共沉淀法制备稀土石榴石Ln3Al5O12(Ln=Y, Ce, Yb)

以Y2O3、Yb2O3、Al(NO3)3.9H2O和Ce(NO3)3.6H2O为原料,NH4HCO3、NH3.H2O做复合沉淀剂,用共沉淀法制备纳米稀土石榴石Ln3Al5O12(LnAG,Ln=Y,Ce,Yb)粉体。用TG/DTA、XRD、SEM、TEM等手段对LnAG前驱体及煅烧后的粉体进行表征。结果表明,用上述方法在1 000℃煅烧3h可得到分散性好、形状规则且粒径为50nm左右的Y3Al5O12、Yb3Al5O12、Y2.9Ce0.1Al5O12石榴石粉体,但不能得到Ce3Al5O12石榴石,合成石榴石粉体的最佳煅烧温度为1 050℃以上。