等离子喷涂ZrO2涂层孔隙定量分析

利用等离子喷涂技术制备了两种不同结构的梯度热障涂层.利用定量金相技术对两种涂层富陶瓷区域不同位置的孔隙率、孔隙大小和形态进行了定量分析.结果表明:两涂层富陶瓷区域孔隙率相近,其中界面处孔隙率较高,但在6%以下;孔隙大小服从相似的概率分布,其中直径在1～10um范围内的孔隙含量最多,在72%～80%之间,其次是1um以下的孔隙,在20%～25%之间,而10um以上的孔隙含量在0.2%～4%之间;孔隙形状同样服从相近的概率分布,而且等轴孔隙比重最大,在82%～87%之间,其次为不等轴孔隙,在13%～17%之间,缝隙状孔隙最少,在0.1%～0.4%之间.说明涂层结构对富陶瓷区域的孔隙没有影响.     

等离子涂层孔隙研究进展

总结了等离子涂层孔隙形成原因,孔隙率的测试,孔隙率对涂层弹性模量、热导率、残余应力的影响;介绍了喷涂工艺参数对孔隙率影响及涂层形成过程的数值模拟.目前主要以涂层的孔隙率作为研究重点,但孔隙率仅代表了涂层的密实程度,应进一步研究等离子涂层中孔隙的形状、大小及其对涂层性能的影响以及影响涂层孔隙结构的主要工艺参数.     

等离子喷涂ZrO2涂层的火焰喷烧和水淬热冲击

研究了等离子喷涂ZrO2涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的热冲击性能,采用ANSYS软件对两种条件下涂层的热冲击性能进行了有限元计算.结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距离涂层中心12mm的范围内,随着热冲击次数的增加垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下,垂直裂纹分布在距离涂层中心10mm的范围内,随着热冲击次数的增加裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下涂层的抗热震性能优于水淬条件,涂层中的孔隙加速了两种条件下裂纹的扩展.     

等离子喷涂ZrO2热障涂层的热冲击性能

利用ANSYS软件对铝、镍基体等离子喷涂ZrO2热障涂层在热冲击过程中的应力分布进行了数值模拟,并比较了不同金属基体对涂层热冲击行为的影响.结果表明:热冲击过程中产生的径向热应力最终导致涂层中垂直裂纹的出现,镍基体涂层的热冲击性能优于铝基体,有限元计算结果与试验结果吻合良好.     

等离子喷涂ZrO2热障涂层的抗热震性能

为了进一步了解等离子喷涂ZrO2涂层的制备及失效控制措施,提高涂层的使用寿命,研究了涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的抗热震性能.结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距涂层中心12mm范围内,随热震次数的增加,垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下垂直裂纹分布在距涂层中心10 mm范围内,随热震次数的增加,裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下涂层的抗热震性能优于水淬下,涂层中孔隙的存在加速了两种条件下裂纹的扩展.