经溶胶－凝胶后处理之热障涂层的热传导行为特性

热障涂层已广泛用于若干工业部门。在这些系统中用作隔热体的材料是等离子喷涂在金属粘结底层上的经部分稳定化处理的氧化锆(PSZ)。陶瓷涂层通常是疏松多孔的，这样就改善了隔热性能，但孔隙也同时增加了气体的可穿透性，因此降低了涂层的抗氧化性能。应用后处理可以减少开放式孔隙从而改善抗氧化性。本研究是在采用两组粘结底层即金属涂层和金属—陶瓷涂层的低碳钢基体上应用热障涂层。金属粘结底层是NiCrAlY，而金属—陶瓷粘结底层是NiCrAlY和用8％氧化钇部分稳定化的氧化锆的混合物，用两个送粉器同时将它们输送到等离子喷抢中。溶胶—凝胶法是用氧化铝和氧化锆浸渗填满陶瓷顶涂层中的孔隙。用水银浸入孔隙率仪(MIP)和热传导性能评价了喷涂态的和后处理状态下的涂层试样。     

粘结层中Co与Ni元素含量对热障涂层组织及寿命的影响

高温服役过程中热障涂层的MCrAlY粘结层形成致密的氧化铝层,从而提高了涂层和基体的抗氧化性能。利用等离子喷涂制备的热障涂层,其粘结层中的Co与Ni的含量和界面微观结构是影响氧化的重要因素。通过在Ni基高温合金基体上利用低压等离子喷涂(LPPS)分别制备粘结层为CoNiCrAlY和NiCoCrAlY的热障涂层进行高温循环氧化实验,比较研究了这两种热障涂层在1 050℃下的循环氧化寿命和失效特征。研究表明粘结层表面形貌对氧化物的生长具有重要影响,其中CoNiCrAlY粘结层更易在TGO层中形成尖晶石氧化物,最终无法形成连续的Al_2O_3层,导致涂层失效,而NiCoCrAlY粘结层表现出不同的失效方式。同时,粘结层和基体中Ni、Co等元素在氧化过程中存在强烈的互扩散,Co与Ni含量对两种涂层BC/基体界面处宏观空洞的生长产生了不同影响。     

燃气热循环下7YSZ热障涂层的微结构演变与阻抗谱特征

在1250℃燃气热循环条件下,测试热障涂层抗冷热冲击性能,以模拟发动机叶片的启动升温与关闭降温循环过程。采用电化学阻抗谱测试和扫描电镜(SEM)系统研究热循环过程中热生长氧化物(TGO)生长与YSZ陶瓷层微结构演变。结果表明:随着热循环次数增加,热障涂层内TGO不断生长变厚,在中频阶段的阻抗谱响应越来越显著。YSZ陶瓷层内部经历了微裂纹的萌生与扩展两个阶段。经过100次热循环后的YSZ层表现出与喷涂态涂层相似的阻抗特征,表明高温下烧结会使YSZ层产生的微裂纹在短时间内愈合。但经过300次热循环后的YSZ层表现出与喷涂态完全不同的阻抗谱,并随热循环次数增加,YSZ颗粒间隙阻抗值不断增加,表明YSZ内层产生了不可愈合的微裂纹,是导致YSZ层最终失效的主要因素。     

陶瓷／金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷／金属梯度热障涂层的性能，设计了4种涂层方案和2种基体材料（1Cr18Ni9Ti和2Cr13）．利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层．通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能．利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析，利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图．热震试验表明，梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能．采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量，结果表明，压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上，而拉应力出现在2Cr13基体材料上．     

陶瓷基复合耐热涂层在小高炉风口上的应用研究

通过对小高炉风口的使用情况及其破损原因的分析，探讨了陶瓷基复合耐热涂层在小高炉风口上的使用情况。     

纳米锆酸镧团聚体特性及等离子涂层性能的研究

采用喷雾干燥法制备了纳米锆酸镧团聚体粉末,采用大气等离子喷涂制备了纳米锆酸镧涂层,并用扫描电镜和XRD对涂层的微观组织结构进行了研究。结果表明:喷雾干燥法制备的纳米La_2Zr_2O_7团聚体,粒度接近正态分布,流动性好,松装密度较大。采用大气等离子喷涂制备纳米锆酸镧涂层中存在一定量的孔隙和微裂纹,利于隔热。纳米锆酸镧热障涂层在1473K烧蚀8h后的相结构稳定。     

液相等离子喷涂涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)和溶液前驱体等离子喷涂(SPPS)采用悬浮液或溶液前驱体替代传统等离子喷涂中的粉末材料,可制备出由大量细小粒子组成的具有纳米结构及独特性能的涂层,近年来,引起了广泛关注。本文以SPS和SPPS涂层应用方向为线索,介绍了SPS和SPPS涂层研究进展,并与传统等离子喷涂制备的涂层性能进行对比,展示了SPS和SPPS涂层的优点和应用价值。     

粉体制备工艺对Gd、Yb改性YSZ热障涂层性能影响的研究

随着航空航天技术的快速发展,飞行器热端部件的服役温度越来越高,YSZ热障涂层已经无法满足目前航空发动机热端部件的服役需求,稀土元素钆(Gd)与镱(Yb)对YSZ进行掺杂得到的Gd₂O₃-Yb₂O₃-Y₂O₃共稳定氧化锆(GYYZO)被广泛认为在超高温工况下具有广阔的应用前景。本研究采用固相反应法与化学沉淀法分别制备了两种球形GYYZO粉末,并采用大气等离子喷涂法制备了两种GYYZO陶瓷热障涂层,研究了粉末制备工艺对粉体结构以及涂层结构与性能的影响。     

YZrHf热障涂层的制备及热震性能分析

目的 研究喷涂态YZrHf热障涂层的微观组织及其抵抗高温热冲击的性能,探讨高温条件下热生长氧化物(TGO)对陶瓷层的影响。方法 采用大气等离子喷涂(APS)技术制备厚度约为300μm的YZrHf热障涂层,并将涂层在950℃下保温15 min后进行水冷循环热震实验,直至涂层剥落失效,使用SEM、EDS、X射线衍射仪对制备态及热震实验后的热障涂层微观组织进行分析。结果 涂层表面粗糙不平且分布有十几到几十微米长度的网状裂纹,这些相互贯通的裂纹为氧气的进入提供了通道。经过101次循环热震实验后,涂层部分区域剥落失效,SEM结果显示,在陶瓷层/黏结层界面处、黏结层内部均出现了热生长氧化物,且在陶瓷层中分布有横向、纵向的贯通性裂纹,而在TGO生长区域,也出现了一些小裂纹,但涂层并未剥落。经测定分析可知,TGO的主要成分为Al₂O₃、Cr₂O₃、NiO以及尖晶石氧化物组成的混合物(CSN)。结论 热震实验后TGO层中Al元素贫化,Ni、Cr等元素向界面处迁移参与反应,同时尖晶石氧化物以α-Al₂     

Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2体系相稳定性研究

研究了Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料的相稳定性。采用X射线衍射来表征材料从200℃至1 500℃的相稳定性。结果表明:经200℃至1 500℃等温热处理后,Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料仍由单一的四方相组成,说明Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料在低于1 500℃以下温度热处理具有良好的相稳定性。另外,该体系表现出与成分无关的高四方度,这可能是具有良好四方相相稳定性的原因。