粘结层预处理对PS-PVD沉积7YSZ热障涂层氧化行为的影响

目的提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)分别在未预处理和预处理(抛光+预氧化)的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层,并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪对高温氧化过程中的陶瓷层/粘结层界面形貌、TGO层结构演变进行表征。结果粘结层的抛光处理能够降低表面几何受力不均匀部位,抑制陶瓷层/TGO/粘结层界面处微裂纹的产生,同时粘结层的预氧化处理形成的薄而连续的TGO层能有效降低TGO的生长速度,抑制陶瓷层-粘结层之间的元素互扩散。柱状结构7YSZ涂层的高温氧化动力学曲线符合Wagner抛物线规律,粘结层未预处理和预处理的7YSZ热障涂层的氧化速率常数分别为0.101×10~(-12) cm~2/s和0.115×10~(-13) cm~2/s。结论粘结层预处理能有效改善等离子物理气相沉积7YSZ热障涂层的抗氧化性能。     

等离子喷涂热障涂层高温 TGO 的形成与生长研究

目的研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在1100℃下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。方法运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在1100℃下等温氧化2,5,10,20,50,100,200,350 h后TGO的厚度变化,并对粘结层表面和热障涂层截面分别进行XRD和SEM分析。结果热障涂层和纯粘结层在1100℃下的氧化动力学均遵循抛物线规律,其氧化速率常数分别为0.344,0.354μm/h0.5。等温氧化5 h后,TGO的主要成分为α-Al2O3;随氧化时间的增加,生成Cr2O3、尖晶石、Co O和Ni O的混合氧化物;等温氧化100 h后,Co O消失,Ni O的含量减少,Cr2O3和尖晶石氧化物的含量增加;等温氧化350 h后,TGO中出现了裂纹,但涂层仍未剥落,TGO最终由顶层多孔的混合氧化物层和底层具有柱状晶结构的α-Al2O3层组成。结论顶层陶瓷层(TC)对热障涂层氧化速率常数的影响很小。TGO中α-Al2O3首先形成并以柱状结晶的方式生长,混合氧化物在α-Al2O3上形成,TGO生长速度逐渐变缓。     

YAG/8YSZ双陶瓷热障涂层等温氧化性能研究

本文对比研究了YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层体系的抗高温氧化性能。采用爆炸喷涂(D-GUN)在310S耐热不锈钢基体上制备粘结层(NiCoCrAlY),用大气等离子喷涂(APS)分别在粘结层试样上制备YAG/8YSZ双陶瓷和8YSZ单陶瓷热障涂层,利用SEM和XRD分析涂层氧化前后截面与表面特征,对比研究2种热障涂层体系在1100 ℃等温氧化不同时间后的氧化增重动力学、YAG陶瓷层微观结构与物相及TGO生长过程和生长动力学。结果表明,YAG陶瓷层在1100 ℃等温氧化200 h后无明显相结构转变,孔隙率稍有降低;YAG/8YSZ双陶瓷层体系较8YSZ单陶瓷层体系氧化增重速率降低1.7倍,TGO生长速率降低1.4倍,粘结层β-NiAl相消耗速度及岛状氧化物生长速度更低,表现出更好的抗高温氧化性能。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

热喷涂热障涂层的热生长氧化层的生长和演变

用大气等离子热喷涂工艺在镍基高温合金GH4169表面制备热障涂层的粘结层和陶瓷层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和Cr~(3+)荧光光谱表征热障涂层的热生长氧化物(TGO)的物相、生长形貌与氧化铝相变的演化。研究表明,经1050℃高温氧化后,热障涂层的TGO生长服从幂指数函数规律。TGO的主要物相为Al_2O_3、Cr_2O_3和NiCr_2O_4;1050℃高温氧化300 h后,粘结层逐渐贫铝,导致Ni与已经形成的Al_2O_3反应生成尖晶石相,由于大量的Cr~(3+)参与了加速TGO相变的过程,导致Cr含量下降。     

等离子热障涂层不同温度的氧化行为研究

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDXS)、图像分析仪等方法研究了典型等离子喷涂热障涂层在不同温度下的恒温氧化行为,探讨了热障涂层内氧化物的形成过程.结果表明,随着温度的升高,氧化速率常数值增加,粘结层中的Al发生贫化,粘结层巾的氧化产物(TGO)层逐渐由氧化铝转变成以Ni、Cr为主的尖晶石类氧化物,热障涂层的氧化速率明显加快,并给出了温度与等离子喷涂热障涂层氧化速度常数之间的定量关系.     

爆炸喷涂制备NiCrAlY/NiAl/ZrO2-Y2O3体系热障涂层

为了提高热障涂层的高温抗氧化性，采用爆炸喷涂技术在M22合金上制备了Ni-25Cr-5Al—0．5Y／Ni-50Al/ZrO2—8Y2O3(质量分数，％)体系的热障涂层．喷涂态Ni-50Al(NiAl)扩散阻挡层由δ-Ni2Al3，3-NiAl和NiAl3组成．对该涂层进行1050，1100和1150℃下的等温氧化，研究了NiAl层对氧化膜生长机制的影响．结果表明，NiCrAlY／NiAl／YSZ体系的氧化增重明显小于双层结构热障涂层的，其氧化动力学在1050和1100℃下符合四次方规律，在1150℃下符合抛物线规律，NiAl层有阻碍粘结层元素向外扩散、促进以Al2O3为主的氧化膜形成的作用．     

高速微粒轰击对热障涂层热生长氧化物生长过程的影响

研究了高速微粒轰击NiCoCrAlY粘结层后的热障涂层热生长氧化物(TGO)的生长过程.结果表明:等离子喷涂涂层1050℃×72h高温氧化后TGO出现明显分层现象,而经过高速微粒轰击涂层1050℃×96h高温氧化后TGO形貌更为平坦且无分层现象发生.此外,NiCoCrAlY粘结层经高速微粒轰击后产生大量的位错网;TGO进入稳态氧化阶段时间缩短,稳态氧化阶段时间延长.涂层抗高温氧化性能明显提高.     

TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10^-3 mg²·cm⁴/s。在高温氧化过程中,TiAl₃粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl₃粘结层完全降解为TiAl₂相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍...     

不同工艺NiCoCrAlYTa涂层的抗高温氧化性能

在镍基单晶高温合金上采用大气等离子喷涂(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)方法制备两种Ni Co Cr Al YTa涂层,研究了涂层的1100℃抗高温氧化性能。通过XRD、SEM和EDS研究了两种涂层的相结构、微观形貌及元素分布等。结果表明:两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线规律,其中APS涂层的氧化速率常数K_p=0.0782 mg~2·cm~(-4)·h~(-1),LPPS涂层在氧化前期100 h氧化速率常数K_(p1)=0.0606 mg~2·cm~(-4)·h~(-1),而后期氧化速率常数K_(p2)=0.0245 mg~2·cm~(-4)·h~(-1)。由于APS喷涂工艺特点,涂层有大量孔隙,涂层内部氧化严重,氧化产物主要为Cr_2O_3和尖晶石,抗氧化能力降低;而LPPS涂层较为致密、孔隙少,氧化产物为α-Al_2O_3、γ-matrix和尖晶石;LPPS涂层的抗氧化性能明显优于APS涂层。