Ti-Ni低温超音速火焰喷涂层及激光处理后的特征

低压等离子喷涂制备的Ti-Ni涂层性能优异,但成本高、效率低.以镍包钛为粉末,采用低温超音速火焰喷涂技术制备了Ti-Ni涂层,并在惰性气氛保护下对涂层进行激光后处理,从而获得了致密的Ti-Ni涂层.对粉末、喷涂态涂层和激光处理态涂层的结构和相组成进行了表征.结果表明:喷涂态Ti-Ni涂层次表面结构较为疏松,但内部结构致密;涂层以Ni作为Ti的黏结相,Ti没有发生熔融和铺展开,两者没有发生合金化;经激光处理后,涂层表面和内部的致密度明显提高,涂层中以TiNi和Ti2Ni合金相为主,但还含有少量的Ni相存在.     

Al_2O_3对高速火焰喷涂镍基涂层抗热疲劳性能的影响

为了提高连铸结晶器的使用寿命和生产效率,利用高速火焰喷涂(HVAF)技术在铜基体上制备了镍基涂层,探讨了喷涂粉末中不同比例的Al2O3对镍基涂层抗热疲劳性能的影响及其机理.结果表明:添加50%Al2O3的镍基涂层,抗热疲劳性能得到了明显的提高;Al2O3颗粒的添加,有效地增加了涂层的压应力,提高了涂层与铜基体之间的结合强度,从而显著地提高了涂层的抗热疲劳性能.     

镍基单晶低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温高周疲劳性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了在大气环境870℃高温、轴向应力控制方式和应力比R=0.1条件下,有涂层的镍基单晶的高周疲劳性能,并与无涂层的镍基单晶高周疲劳性能进行了比较。通过失效分析,对有涂层的镍基单晶疲劳裂纹源形成与扩展机制进行了初步探讨。结果表明,有涂层的镍基单晶疲劳极限为480MPa,无涂层的镍基单晶疲劳极限为440MPa,涂层提高了镍基单晶基体疲劳极限,提高幅度约9.1%。在480MPa至580MPa应力幅范围内,有涂层的镍基单晶疲劳寿命高于无涂层镍基单晶。有涂层的镍基单晶疲劳断裂试样的裂纹源均来自基体内部,疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹源孕育及形成寿命。     

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。     

热喷涂涂层与电镀层结构性能的研究

采用超声速火焰喷涂技术制备了镍基涂层，利用扫描电镜、X射线衍射仪等对涂层结构和性能进行了观察和分析，并与电镀涂层进行了对比。     

表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响EI北大核心CSCD

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10^-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。     

大气等离子喷涂MoSi2-30Al2O3电热涂层的组织结构及性能

以MoSi₂-30Al₂O₃混合粉末为原料, 利用大气等离子喷涂技术制备MoSi₂-Al₂O₃体系电热涂层。采用XRD、SEM、通电测试、热重-差热分析等对涂层的相组成、组织形貌和热稳定性进行表征。结果表明：MoSi₂-30Al₂O₃电热涂层体系组织均匀致密, 添加Al₂O₃能改善MoSi₂的电阻率及低温抗氧化性; MoSi₂-30Al₂O₃涂层电热性能优异, 在循环加热测试中, 能稳定地加热到320 ℃并长时间保温, 辊面温度分布均匀, 中部温差控制在25 ℃之内; 循环加热过程中的氧化及热应力的弛豫会导致涂层产生裂纹及孔隙进而导致涂层电阻率升高。     

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。     

H_2对等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的结构和抗冲刷性能的影响

改变用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备热障涂层时等离子工作气体中H2组分的流量,制备出不同的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)热障涂层并研究了H_2对PS-PVD热障涂层的影响。结果表明:等离子工作气体中的H_2对PS-PVD热障涂层的表面形貌、微观结构、孔隙率、硬度和抗冲蚀性能等性质有显著的影响。H_2流量分别为0、5、10 SLPM时制备的PS-PVD热障涂层,其孔隙率分别为16.7%、20.4%、7.7%;显微硬度分别为224.2 HV0.025、236.6 HV0.025、394.4 HV0.025;固体颗粒冲蚀25 s后的失重量分别为78.5 mg、65.0 mg、17.3 mg。随着H_2组分流量的增大热障涂层的孔隙率先增加后减小,柱状结构逐渐变化,硬度和抗冲蚀性能提高。