Ni-20Al 丝材制备及涂层微结构特征研究

开发了三种不同结构的 Ni-20Al 丝材, 对其火焰喷涂工艺性和涂层微结构特征等进行分析, 并与商用 Metco 405NS 丝材及所制备的涂层进行了对比。 结果表明, 丝材结构影响了火焰加热时热量由丝材表面向芯部的 传导, 导致丝材熔化状态产生显著差异, 进而决定了喷涂焰流的稳定性以及相关涂层组织的均匀性。 其中, 采用 轧制拉拔包丝技术制备的 Ni-20Al 丝材, 呈现出优异的喷涂工艺稳定性, 所制备的涂层组织均匀, 平均显微硬度 和结合强度分别可达 348.3 HV0.05、 62 MPa, 与 405NS 丝材制备涂层性能基本一致, 具备了较好的应用潜力。     

YSZ 粉末结构特征对其 PS-PVD 热障涂层 形貌影响的研究

热喷涂粉末材料特性对涂层组织形貌通常具有重要影响。PS-PVD技术作为一种新兴的热障涂层制备技术,受到了国内外的广泛关注,但粉末材料特性对YSZ热障涂层沉积形貌影响的研究尚待深入。本文采用化学沉淀、喷雾造粒等方法制备了适于等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)的YSZ球形团聚粉末,通过制备工艺参数的调节获得了具有不同结构特征的YSZ粉末,并对其进行了PS-PVD涂层沉积试验研究。研究结果表明,YSZ粉末在PS-PVD等离子射流中实现有效气化,首先需要粉末具有合适的粒径,粉末过粗或过细均不利于粉末气化及类柱状晶涂层结构的形成,通常D10不大于3μm、D_(50)处于5-10μm、D_(90)不大于25μm的YSZ粉末更容易气化;当粉末粒度范围和松装密度接近,内部疏松程度不同时,"二次团聚"造粒粉末经射流后气化沉积效果明显优于仅"一次团聚"粉末;对粉末进行不同程度的致密化处理后,其内聚强度和松装密度变高,由于粉末过于致密难以实现有效气化,涂层沉积速率低;而内聚强度适中,松装密度为1g/cm~3左右的粉末沉积效果较好。     

纳米羟基磷灰石晶体的制备及表征

采用化学沉淀法合成纳米羟基磷灰石(HA),并采用X-射线衍射和透射电镜(TEM)对其结构和晶粒尺寸进行了分析。制备的纳米HA主要为柱状晶体,平均尺寸为70 nm。这说明在常温常压水-乙醇反应体系下,可获得纯度、结晶度较好的纳米HA晶体材料,且晶体完整,具有与人体骨羟基磷灰石晶体相似的结构特征。     

低烧损 复合粉末制备及涂层抗烧蚀性能研究

采用喷雾造粒-胶粘包覆的方法制备了一种低烧损核壳结构 ZrB2/SiC 复合粉末, 研究了胶粘包覆过程中不同清漆含量对粉末包覆效果的影响。 结果表明清漆含量不足时细粉包覆不完全, 细粉出现单独团聚的现象; 清漆含量过多时, 造成原始球形颗粒的粘连; 当清漆含量为 4.5% 时, 获得包覆效果良好的粉末, 外层包覆完整均 匀。 为了研究等离子喷涂过程中核壳结构粉末 SiC 发生分解烧损程度, 对比了分别采用核壳结构和均匀弥散结构ZrB2/SiC 复合粉末所制备涂层的微观形貌及涂层中元素分布。 结果表明核壳结构粉末喷涂涂层成分均匀性良好,高熔点 ZrB2 保护内层 SiC, 可有效减少 SiC 在等离子焰流中的烧损, 实现涂层和粉末成分的一致性。 对核壳结构复合粉末制备的涂层进行了 20s 的氧-乙炔火焰烧蚀试验, 涂层质量烧蚀率为 1.837×10-3g/s, 对涂层抗烧蚀机理进行了初步探讨。     

杂质对氧化锆热障涂层性能的影响

降低热障涂层面层中的低熔点杂质含量, 可提高涂层的高温稳定性和延长服役寿命。SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃是氧化钇稳定氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia, YSZ)热障涂层中几种常见的低熔点氧化物杂质, 均会对涂层的性能产生一定的影响。本研究采用大气等离子喷涂法, 制备SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃的含量从小于0.01wt%增加至1.00wt%的YSZ热障涂层。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了上述涂层的微观结构; 采用激光热导仪测试了涂层的热扩散系数和抗热震次数。研究结果表明, 低熔点氧化物杂质对YSZ涂层的导热性、热处理状态的孔隙率具有明显影响, 且更容易引起涂层的热震失效。当杂质氧化物含量在小于0.2wt%范围内变化时, 涂层的性能变化更为显著。     

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.     

高纯氧化钇涂层制备工艺及性能研究

本文采用等离子喷涂方法制备高纯抗等离子体冲蚀氧化钇涂层,对喷涂参数进行优化,研究喷涂工艺对涂层结合强度、孔隙率、粗糙度、均匀性等性能的影响,在等离子反应室内进行了涂层贴片的抗等离子冲蚀试验研究。结果表明,电流、气体流量等热喷涂工艺参数对涂层力学性能影响较大,高纯氧化钇粉末的粒度分布影响涂层的微观组织,获得了满足抗等离子冲蚀速率要求条件下的涂层最大孔隙率。     

NiCrAl/B.e封严涂层室温和高温摩擦磨损性能研究

采用热喷涂工艺制备NiCrA1/B.e封严涂层,研究了NiCrA1/B.e涂层与钦合金对磨时的高温和室温摩擦磨损性能.利用MR11-3型滑动磨损试验机测试室温摩擦磨损性能,采用MMS-1型销盘式磨损试验机测试涂层在600℃下的摩擦磨损性能,并通过SEM和EDS分析了磨损表面和磨屑的形貌及成份.结果表明:室温下NiCrA...     

Al2O3 含量对 YSZ 热障涂层性能的影响

Al_2O_3等氧化物对YSZ热障涂层的高温使用性能有一定的影响。本文用HVOF喷涂Ni Co Cr Al Y合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,制备了Al_2O_3含量为0.01~0.64wt%的YSZ涂层。比较了不同Al_2O_3含量的YSZ涂层在1100℃下的热震性能和抗烧结性能,并探讨Al_2O_3对涂层的影响机理。结果表明相较于高纯YSZ涂层,随着涂层中Al_2O_3含量升高,涂层的抗热震性能降低,且Al_2O_3促进YSZ涂层的烧结。Al_2O_3含量在小于0.01wt%-0.12wt%区间内时,对涂层抗热震和抗烧结性能有显著影响,含量继续增加至0.64%时,对性能影响减缓。显微组织观察与EDS检测结果表明涂层中Al_2O_3并未在熔融颗粒界面处偏聚,但在颗粒内部有局部偏析。由此推测,含Al_2O_3的YSZ涂层热震失效的原因可能是Al_2O_3在YSZ颗粒内部偏析,并影响涂层的烧结性能,导致裂纹容易萌生和扩展。