镀铝改性对PS-PVD 7YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀影响机制

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备了羽毛柱状结构7YSZ(氧化钇稳定氧化锆,简称YSZ)热障涂层,并对涂层进行了表面镀铝改性研究。在1050℃保温5 min、空冷5 min为一个热循环的条件下,测试了改性前后热障涂层的热循环性能。此外,在1200℃高温下对涂层进行了CMAS (CaO、MgO、Al_2O_3、SiO_2等硅酸铝盐物质的简称)腐蚀实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对涂层显微组织、元素分布及物相组成进行了表征。通过研究喷涂态涂层与镀铝改性涂层的CMAS腐蚀行为,分析了涂层腐蚀机制,并阐述了镀铝改性对涂层耐腐蚀的作用机理。结果表明:镀铝改性后的涂层保持较好的热稳定性,经过5200次热循环后未见涂层剥落。喷涂态涂层受CMAS腐蚀后,产生了"波浪"状形变, CMAS完全渗透了7YSZ涂层;而镀铝改性涂层,由于通过Al与ZrO_2原位反应,在涂层表面形成有耐腐蚀的α-Al_2O_3致密层,涂层腐蚀情况得到了显著改善。研究发现,α-Al_2O_3致密层不仅对涂层形成机械保护,还影响CMAS在涂层上的热化学反应,使得CaO、Al_2O_3、SiO_2三种氧化物在涂层上的渗入受到抑制,但MgO在涂层中的渗透未受到明显影响。此外,本文还建立了以菲克第二定律为核心的数学模型,以评估镀铝改性技术对涂层耐CMAS腐蚀能力的影响。     

Ti添加对WC-Ni3Al硬质合金微观组织与力学性能的影响

为提高WC-Ni₃Al硬质合金的力学性能，采用放电等离子烧结制备Ti掺杂的WC-Ni₃Al硬质合金，并研究不同Ti添加量对WC-Ni₃Al硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明: Ti的添加减小WC-Ni₃Al块体样品中反应生成的少量Al₂O₃的尺寸，并且使Al₂O₃的分布更加均匀。一方面，小尺寸的Al₂O₃与原位生成的(Ti, W)C协同提高WC-Ni₃Al块体样品的硬度；另一方面，适量Ti的添加还提高WC-Ni₃Al硬质合金的断裂韧度，这是由于原位生成的(Ti, W)C与WC有较好的界面结合，增加对裂纹扩展的桥接与偏转作用。当添加3%(质量分数)的Ti时，WC-Ni₃Al硬质合金获得了优异的力学性能，硬度和断裂韧度分别为(19.29±0.18) GPa和(13.14±0.24) MPa·m^1/2。