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等离子喷涂纳米陶瓷热障涂层组织与性能研究

本文采用大气等离子喷涂纳米陶瓷团聚体粉末(ZrO2-8%Y2O3)制备纳米陶瓷热障涂层(NiCrAlY+ ZrO2-8%Y2O3)。与传统微米级陶瓷热障涂层相比较,系统地研究了纳米陶瓷热障涂层的微观组织结构与性能(结合强度、隔热性能、抗热冲击性能、抗高温氧化性能和高温稳定性) 特点和主要等离子喷涂参数(喷涂电流、喷涂距离、送粉率和次气流量)对纳米陶瓷热障涂层组织、性能的影响规律,并通过正交设计实验方法获得了最佳等离子喷涂参数。研究表明,等离子喷涂过程中,与常规微米级陶瓷粉末相比,纳米陶瓷团聚体粉颗粒的熔化特点不同。团聚体颗粒表面熔化,形成粗大柱状晶组织(大于100nm),其内部存在未熔化部分,仍然保持纳米结构。由纳米陶瓷团聚体粉末等离子喷涂制备的纳米陶瓷涂层,与传统陶瓷涂层相比,其表面更加平整、致密,孔隙和微裂纹更细小。涂层主要由熔化区和部分熔化区构成,前者来源于喷涂粉末颗粒表面的熔化部分,形成具有非纳米结构的涂层组织;后者是喷  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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等离子喷涂三元纳米ZrO_2-Y_2O_3/CeO_2热障涂层的组织与性能研究

本文采用在纳米ZrO2-8wt.%Y_2O_3中掺杂25%和50%的纳米CeO_2作为隔热层材料,用NiCrAlY作为粘结层材料,采用等离子喷涂方法制备了三元纳米ZrO_2-Y_2O_3/CeO_2热障涂层(CSZ)。研究了纳米粉末的团聚工艺对团聚体组织结构的影响,并对团聚体粉末在等离子弧中的熔化特点进行了较详尽的研究。采用APS方法分别制备了纳米CSZ和传统的YSZ涂层,比较了它们的组织结构特点并测试了纳米CSZ涂层的一些性能,揭示了纳米热障涂层的形成机理;比较了在同样边界条件下掺杂不同含量的纳米CeO_2的涂层与传统YSZ和纳米YSZ涂层的隔热性能,分析了其隔热机理;通过热冲击试验、高温抗氧化试验、涂层高温稳定性试验和热腐蚀试验研究了掺杂纳米CeO_2涂层的高温性能并结合组织结构分析了其对性能的影响规律。研究结果表明,利用纳米团聚体粉末可以用等离子喷涂方法制备具有纳米结构的热障涂层。由于等离子弧中存在的温度梯度和快速的冷却速...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

钛合金表面纳米热障涂层的制备与组织性能及其表面激光重熔的研究

钛合金是重要的结构材料和功能材料,具有低密度、高比强度、较宽的工作温度范围和优异的耐腐蚀性能等特性。受高温氧化的影响,钛合金最高使用温度范围只有600℃左右。热障涂层是先进的高温防护涂层,在航空航天、轮船、能源等领域有着广泛的研究与应用背景。在钛合金表面制备热障涂层,不仅可以使零件轻型化,而且可以通过热障涂层的有效隔热和抗氧化保护,在高温下阻止钛合金表面的氧化和氧、氮元素向钛合金内部的扩散,从而提高钛合金抗氧化能力,阻挡高温侵袭,显著提高钛合金短期的使用温度和组织稳定性。本论文从这一角度出发,针对钛合金表面纳米热障涂层的制备和组织性能进行了系统的实验研究与分析,并以常规热障涂层为参照进行了对比。对等离子喷涂后纳米热障涂层系统的微观组织与性能、钛合金表面纳米热障涂层的隔热效果,热震失效形式与机制,残余应力分布以及激光重熔技术对纳米陶瓷层的影响等方面进行了深入的研究与分析。采用大气等离子喷涂技术在TC11钛合金表面制备了纳米热障涂层...  (本文共203页) 本文目录 | 阅读全文>>

沈阳工业大学
沈阳工业大学

铜基体上陶瓷/金属涂层的制备及组织与性能研究

风口是高炉上损坏频率较高的部件,它承受着高速煤粉的磨蚀,高温炉气的冲刷和炉料的撞击。目前国内高炉风口大多由纯铜制造,其平均使用寿命仅有2~3个月。频繁地更换风口使高炉运行的稳定性降低、产量减少、工人的劳动强度增大。研究提高风口使用寿命的途径有很大的实际意义。本文以高炉风口应用为背景,进行了热障涂层的设计,并采用等离子喷涂法和超音速火焰喷涂法制备了纳米级陶瓷(ZrO_2-8%Y_2O_3)-粘结层(NiCrAlY)-基体(Cu)和微米级陶瓷(ZrO_2-8%Y_2O_3)-粘结层(NiCrAlY)-基体(Cu)双层结构热障涂层;对所制备的涂层进行了显微形貌观察,拉伸试验、热震试验、隔热性能分析、热应力模拟。结果表明:与传统微米级陶瓷涂层相比,纳米陶瓷涂层中微裂纹和孔隙更加细小,有利于提高涂层的隔热效果。达到稳态时,纯铜风口最高温度为332℃,最低温度为34℃,双层涂层风口最高温度为364℃,最低温度为39℃,带水垢双层涂层风口最高...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

《重庆工学院学报(自然科学版)》2009年01期
重庆工学院学报(自然科学版)

钢表面ZrO_2陶瓷纳米等离子喷涂

航空航天、燃气发电、化工和冶金等众多领域的飞速发展促进了热障涂层的研究开发与应用.热障涂层是一种起到隔热作用的功能涂层,通常采用导热系数相对很低的材料,用合适的技术涂覆于高温工作的部件表面,从而避免高温工作介质直接作用在金属基体表面,以良好的隔热性能降低部件表面的温度,成为高温介质加热金属基体表面的屏障,起到削弱热交换的作用,对基体形成有效的保护.陶瓷材料具有十分优异的强度和化学稳定性,广泛应用于隔热和耐磨抗蚀场合,包括作为涂层材料用以提高整体材料的表面性能.有关陶瓷涂层的热障性能研究为数不少,并且部分研究成果已在相关领域得以应用.但是陶瓷涂层的性能仍然存在一定问题,金属基体与涂层存在热膨胀失配应力.研究发现[1],涂层与基体界面的残余应力梯度随基体的热膨胀系数的增大而线性增大,从而限制了陶瓷涂层的使用范围.最新研究成果表明,当材料晶粒度为纳米尺度时,由于与声子平均自由程相当,晶粒对声子的散射作用显著加强[2-3],从而直接影响...  (本文共5页) 阅读全文>>

山东科技大学
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等离子喷涂纳米陶瓷涂层组织与性能的研究

本文采用国产6~8%Y_2O_3部分稳定的纳米氧化锆陶瓷团聚粉末,以NiCoCrAlY作为粘结层材料,利用等离子喷涂工艺,在GH3030高温合金基体表面制备了纳米氧化锆涂层。通过正交实验设计方法分析了电流、次气流量及喷涂距离对涂层结合强度的影响,获得了最优等离子喷涂工艺参数;利用扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-Ray深入研究了纳米氧化锆涂层的微观组织和相结构,模拟了涂层形成过程;对涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度、抗热震性能以及高温氧化性能进行了测试。研究表明,纳米氧化锆涂层平均晶粒度为44.7nm,较原始纳米团聚粉末有所长大,但仍为纳米结构组织。涂层显微组织结构主要由熔化区与部分熔化区组成。并在涂层熔化区观察到柱状晶组织与等轴晶组织。柱状晶的形成是由于纳米粉末粒子在垂直于基体方向迅速长大,而其它方向的长大受到抑制。等轴晶的形成则是由于熔融粒子来不及长大或稍有长大,晶粒...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>