液相等离子喷涂La2O3-Y2O3-ZrO2涂层的组织结构与性能

采用一定化学配比的ZrOCl2·8H2O、YCl3和LaCl3三种盐溶液合成前驱体溶胶作为等离子喷涂液体喂料,制备二元稀土氧化物氧化镧与氧化钇共稳定的氧化锆陶瓷涂层,并测试分析了该涂层的组织结构、高温相稳定性及隔热性能。结果表明,氧化镧与氧化钇共稳定的氧化锆陶瓷涂层具有良好的隔热性能及高温相稳定性。     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

超音速火焰喷涂NiCrAlY-Y2O3金属陶瓷涂层抗结瘤性能研究

以NiCrAlY和Y2O3粉末为原料通过两种工艺分别制备出团聚烧结和混合型NiCrAlY-Y2O3金属陶瓷粉末,研究了该两种用于热喷涂给料粉末的颗粒形貌及粉末性能.使用该两种粉末及一种商用CoCrAlY-Y2O3通过超音速火焰喷涂(HVOF)在不锈钢基体上制备厚度约为100um的涂层。研究了涂层的孔隙率及抗热冲击能,将四种热喷涂涂层在高温下与MnO,Fe3O4及含锰碳钢进行接触反应后对它们的抗结瘤性能进行了相对的静态比较,结果表明,团聚烧结NiCrAlY-Y2O3涂层具有较好的抗锰氧化物的结瘤,而抗铁氧化物结瘤性能差。团聚烧结金属陶瓷涂层比混合型陶瓷涂层具有更好的抗氧化物结瘤性能。     

等离子喷涂Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层组织结构和性能研究

采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc_2O_3~1.5mol%Y_2O_3-ZrO_2(ScYSZ)设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃~1500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93~1.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y_2O_3-ZrO_2涂层的热导率(1.2~1.5W/m·K)。Sc_2O_3的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。     

热喷涂玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的性能

以SiO2-Al2O3系玻璃与Cr2O3陶瓷粉末为原料,采用高温烧结、球磨破碎工艺制备玻璃态物质包覆Cr2O3陶瓷颗粒的玻璃-Cr2O3陶瓷复合粉末,利用氧-乙炔火焰热喷涂技术在45号钢表面喷涂SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷保护涂层。利用扫描电镜(SEM)对SiO2-Al2O3-Cr2O3玻璃陶瓷粉末与涂层的微观形貌进行表征。采用粘接拉伸法检测涂层与基体的界面结合强度,在介质溶液中进行腐蚀实验,研究玻璃与陶瓷粉末的配比对涂层微观结构与性能的影响。研究表明:当SiO2-Al2O3系玻璃的含量(质量分数)为40%时,涂层具有较好的综合性能,与基体的结合强度达30.4MPa,在10%CH3COOH溶液(体积分数)、8%NaOH溶液(质量分数)和3.5%NaCl溶液(质量分数)中腐蚀120 h的腐蚀速率分别为112.6、87.1和83.1 mg/(h.m2)。     

Gd_2O_3-Yb_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2热障涂层材料及涂层性能研究

使用化学共沉淀法合成了纳米Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-ZrO（2GYYZO）粉末,并最终制备了超细晶团聚的多元稀土氧化物掺杂的GYYZO热喷涂粉末,系统的研究了材料及涂层的基本性能,重点研究了材料及涂层的高温稳定性,材料和涂层的高温相稳定性相对传统纳米8YSZ材料明显提高,对高温热处理过程中涂层孔隙收缩、晶粒长大...     

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。     

热喷涂陶瓷绝缘涂层的研究现状与展望

热喷涂陶瓷绝缘涂层具有优异的介电和机械性能,被广泛用于工件绝缘防护。涂层材料与制备方法决定了其介电性能表现。首先,总结了高纯 Al2O3 、掺杂态 Al2O3 ( 掺杂 MgO、TiO2 、ZrO2 ) 及其他材料 ( Y2O3、MgAl2O 4 ) 的介电与机械性能特征。高纯 Al2O3 的介电强度与电阻率高,是应用最广泛的涂层材料。其粉末纯度、涂层的相组成与缺陷取向是影响介电性能的重要因素。在 Al2O3 中适度掺杂 Mg、Ti 等元素可降低粉末熔点,提高沉积效率与致密度。Al2O3 混合稳定四方相 ZrO2 通过其相变增韧提高涂层冲击韧性。掺杂法在适度牺牲涂层介电性能的同时可提高其综合服役性能。另外,Y2O3 可用于刻蚀环境的绝缘防护,MgAl2O4 具有较高综合性能,适合服役条件严苛场合使用。其次,分析了不同热喷涂工艺 ( 等离子喷涂、超音速喷涂、爆炸喷涂 ) 制备涂层的微观结构特征,发现粉末特征、喷枪功率、颗粒飞行速度及环境气氛对涂层孔隙率、裂纹含量、相组成等有显著影响,进而影响涂层介电性能。孔隙与裂纹降低涂层介电性能,封孔处理可封闭开放孔隙,介绍了不同封孔剂类型与封孔方法及高性能封孔剂的特征要求。另外,加热处理使亚稳相转变为稳定相,可提高涂层介电性能。再次,介绍了涂层的击穿、电阻、极化及介电性能环境衰减性等特性。其中,击穿强度与电极结构、升压方式及环境因素密切相关,其测试值符合韦伯分布,局部放电是导致击穿的主要因素;绝缘电阻应采用三电极法测试,且存在明显吸收现象;在低频电压下空间电荷极化是涂层的主导极化方式,同时存在电导和极化两种损耗;涂层在高湿度环境中吸附水会导致绝缘电阻下降和介电常数升高。最后,基于服役环境提出了未来热喷涂陶瓷绝缘涂层的研究方向。     

微米尺度与纳米尺度陶瓷颗粒等离子喷涂(APS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、冷喷涂制备MCrAlY-Al_2O_3复合涂层的微结构与性能对比

陶瓷颗粒增强型金属基复合涂层在诸多工业领域都有需求,其中包括炼钢工业。本文中,MCr Al Y-Al2O3复合粉末通过球磨法制备,并且通过等离子喷涂、超音速火焰喷涂和冷喷涂分别制备了MCr Al Y-Al2O3复合涂层。实验结果显示,可以选用不优先使基体与Al2O3结合的复合粉末控制涂层中的Al2O3含量。涂层粉末的微结构在冷喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层中得到了良好的保留,这是因为喷涂粒子未熔化或部分熔化。然而,对于等离子喷涂的涂层,大多数Al2O3颗粒被隔离在层状界面,在条状界面上形成连续的氧化皮。经退火处理后,由元素扩散引起的条状界面的强化使得超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂的涂层硬度增大。此外,冷喷涂涂层由于退火后加工硬化效果的消除,硬度增加不像超音速火焰喷涂和等离子喷涂涂层那样明显。     

不同喷涂工艺对Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层相结构及发光性能影响研究

通过火焰喷涂工艺和等离子喷涂工艺制备了Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪等方法表征了涂层的微观形貌、孔隙率、相结构及发光性能等。对比两种不同工艺制备的Cr~(3+)掺杂Al_2O_3陶瓷涂层性能结果表明:等离子喷涂制备的涂层形貌、颗粒熔化状态、厚度均一性均优于火焰喷涂涂层,但火焰喷涂工艺涂层的发光性能远优于等离子工艺涂层,其原因是火焰喷涂制备的涂层中Al_2O_3粒子的熔融状态更差,保留了更多的α-Al_2O_3相,未熔粒子部分将以喷涂原粉中稳定的α-Al_2O_3结构存在涂层中进而影响其光学性能。     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。     

纳米氧化锆热障涂层高温性能演变研究

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层。利用FESEM、XRD和拉曼光谱开展了纳米氧化锆热障涂层的微观组织和物相组成的高温演变研究。微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层始终保持着独特的“纳米-微米”双态结构,而其中纳米晶粒大小随着服役温度和服役时间的增加而增大,但仍保持纳米结构;物相分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层主要由非平衡四方相组成,并不随服役环境的变化而变化;而拉曼峰形状及位置的变化则进一步揭示了高温服役环境会造成涂层组织缺陷减少和声子散射降低,从而导致热导率的上升。     

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。     

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.     

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。     

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

烧绿石结构A_2B_2O_7热障涂层材料热物理性能综述

烧绿石结构材料由于具有良好的高温相结构稳定性,低热导率等优点,是最为广泛研究且最具有应用前景的新型热障涂层材料系列之一。本文从烧绿石结构材料高温相稳定性、热导率、热膨胀系数、断裂韧性、抗烧结性、与Al2O3化学相容性等几个方面进行了综述,并将成分和掺杂对各性能的影响规律进行了归纳和总结,对新型烧绿石结构热障涂层材料的成分设计、性能研究等具有重要意义。     

等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的耐盐雾腐蚀性能

对大气等离子喷涂技术制备的纳米ZrO2热障涂层进行盐雾试验,采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等对试验前后涂层组织及性能进行了研究。结果表明,纳米ZrO2热障涂层具有优异的耐盐雾腐蚀能力,盐雾腐蚀对涂层的显微组织、相结构、结合强度、剪切强度和耐湿热环境能力均无明显影响。盐雾腐蚀前后纳米ZrO2陶瓷面层均由t-ZrO2单相组成,其孔隙率分别为13.1%和12.6%,平均结合强度分别达到47.9MPa和48.7MPa。湿热试验后涂层完整、表面清洁,无新相生成。     

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。