等离子喷涂耐高温抗氧化涂层的研究进展

利用等离子喷涂技术在工件表面制备抗高温氧化涂层,能显著提高工件的抗氧化性能。综述了目前国内外抗高温氧化涂层和热障涂层的研究现状。详细介绍了金属间化合物和MCrA lY两种耐高温抗氧化涂层的组织性能及其抗氧化原理。阐述了影响热障涂层性能的3种主要因素,分析了热障涂层由于热生长氧化层(TGO)的存在而引起的失效机制。指出了等离子喷涂制备耐高温抗氧化涂层存在的主要问题,并提出了几种解决思路,展望了等离子喷涂制备抗氧化涂层的应用前景。     

大气等离子和超音速火焰喷涂CoCrAlYSi-hBN涂层组织和性能对比

目的 针对航空发动机叶片榫头/榫槽摩擦副工作中的微动磨损问题,开展CoCrAlYSi-hBN抗微动磨损涂层研究.方法 通过大气等离子(APS)和超音速火焰(HVOF)喷涂工艺,制备CoCrAlYSi-hBN涂层,采用扫描电镜(SEM)研究涂层的形貌和微观组织,采用显微硬度计和拉伸试验机测试涂层的显微硬度和结合强度,采用...     

低压等离子喷涂制备ZrB2-TiC复合涂层及其烧蚀性能研究

目的探索低压等离子喷涂制备ZrB_2-TiC复合涂层工艺及其烧蚀性能。方法采用喷雾造粒技术制备适用于低压等离子喷涂的ZrB_2-TiC球形粉体,再采用低压等离子喷涂技术在高强石墨基体表面制备ZrB_2-TiC复合涂层。利用氧-乙炔火焰考核涂层的抗烧蚀性能,采用红外测温仪测试烧蚀过程中涂层的表面温度,分别采用扫描电镜、EDS及XRD分析涂层的表截面形貌、元素及物相。结果 ZrB_2-TiC复合涂层呈等离子喷涂层状结构特征,内部孔隙率达到10.8%,涂层与高强石墨之间的结合强度约5.4 MPa。喷涂后涂层产生了ZrTiB4、ZrTiC2新相。涂层经过2000℃氧乙炔烧蚀5min后,保持完整,未出现裂纹及剥落,烧蚀深度仅为2～5μm。结论采用低压等离子喷涂可在石墨表面制备性能优良的ZrB_2-TiC复合涂层,涂层可有效抵御氧乙炔火焰的烧蚀。     

等离子喷涂 YSZ 涂层瞬态超高温冲蚀性能研究

目的研究等离子喷涂YSZ涂层的瞬态超高温烧蚀性能。方法借助超音速火焰喷涂设备实现超高温高速火焰,对等离子喷涂YSZ涂层进行瞬态冲蚀,通过火焰中加送氧化铝颗粒模拟对涂层的高温冲刷。采用常规手段评价涂层的抗瞬态超高温冲蚀性能,并对冲蚀部位进行微观观察,探讨涂层的失效机理。结果在3000 K、不添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料表面发生沸腾;喷涂0.6 mm YSZ的试样在火焰冲击60 s后涂层完好。在3000 K、添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料被冲刷出约1.0 mm深坑;喷涂0.6 mm YSZ试样的涂层被火焰冲刷剥落,但基体未受明显损伤;喷涂1 mm YSZ的试样,试验后仍保留部分涂层。结论在3000 K高温瞬态冲蚀条件下,热喷涂1 mm厚YSZ涂层可对材料表面形成有效防护。     

等离子喷涂制备 ZrB2-SiC 复合涂层及其静态烧蚀性能

目的提高C/C复合材料的抗静态烧蚀性能。方法利用大气等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备ZrB_2-SiC复合涂层,对其进行1500℃的静态烧蚀实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)对涂层的物相成分、微观形貌等进行检测分析。结果采用大气等离子喷涂制备的ZrB_2-SiC涂层是由熔融的粉末粒子紧密堆积而成,呈现典型的层状结构,涂层均匀完整地覆盖于C/C基体表面,厚度约为200μm。涂覆有ZrB_2-SiC复合涂层的C/C复合材料试样在1500℃分别氧化2,3,4 h后,试样依旧保持完整,C/C基体未遭受损伤,试样的质量增加率依次为3.39%,2.95%,4.25%。结论采用大气等离子喷涂技术能够在C/C复合材料表面制备出厚度均匀、结构致密的ZrB_2-SiC复合涂层,ZrB_2-SiC复合涂层使C/C复合材料的抗静态烧蚀性能显著提高。     

爆炸喷涂制备BaF2+CaF2+Cr3 C2/Ni-Cr涂层的组织及性能

采用爆炸喷涂工艺制备出BaF2＋CaF2＋Cr3C2／Ni—Cr涂层,为找到粉末性质对涂层性能的影响关系,利用XRD衍射分析、光学显微分析、扫描电镜分析、能谱分析及显微硬度分析等方法研究对比了不同种类粉末制备出的涂层的形貌、成分及显微硬度。研究结果表明,BaF2＋CaF2＋Cr3C2／Ni—Cr粉末在爆炸喷涂制备涂层的过程中氟化物会有损失,涂层中的Ca元素和Ba元素的质量分数低于其在粉末中的质量分数;包覆型粉的沉积效率高于机械混合型粉,前者制备的涂层中氟化物含量稍高于后者。     

冷喷涂Ni/Al2O3复合涂层在海洋大气环境下的腐蚀行为研究

目的 研究海洋大气环境对冷喷涂Ni/Al2O3复合涂层腐蚀损伤行为的影响,为提高合金钢的耐腐蚀性能提供依据.方法 采用冷喷涂技术在合金钢30CrMnSi表面制备Ni/Al2O3复合涂层,在万宁近海岸户外和海洋平台分别暴露6个月后,采用扫描电镜、电化学工作站等分析检测技术,研究Ni/Al2O3复合涂层在万宁海洋大气环境下...     

YSZ-W复合涂层的制备及抗烧蚀性能研究

目的在TC4表面制备均匀致密的YSZ-20%(体积分数)W(ZW2)复合涂层,以提高其抗烧蚀性能,并对其在超音速燃流中的烧蚀响应机制进行初步探究。方法以8YSZ和W粉为原料,采用喷雾干燥-真空烧结工艺制备喷涂用ZW2复合粉末,利用大气等离子喷涂技术(APS)制备ZW2复合涂层,采用超音速火焰冲刷法(SCF)测试涂层的抗烧蚀性能。结果在1500℃的真空环境下烧结2 h后,ZW2复合粉末原始颗粒之间的结合方式由PVA交联结合转变为冶金结合,烧结粉末的松装密度和流动性较造粒粉末分别提升632.3%和39.8%。APS制备的ZW2涂层的孔隙率为9.5%±0.8%,经SCF考核5 s后,500μm厚的ZW2涂层可以使TC4钛合金基体免于烧蚀,仅在ZW2涂层表面形成了厚度约为30μm的ZrO2-WO3疏松顶层。结论利用APS工艺可以制备均匀致密的ZW2复合涂层,真空烧结处理提高了ZW2复合粉末的APS工艺适应性。ZW2涂层有效地提高了TC4的抗烧蚀性能,烧蚀过程中低熔点WO3的形成缓解了烧蚀过程中涂层内部的热应力,从而避免了涂层提前剥落失效。     

军用涂层海洋大气自然环境试验方法与要求

综述了军用涂层海洋大气自然环境试验方法与要求。自然环境试验可较好地反映涂层在湿热海洋大气中受高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射的长期综合作用效应。提出了军用涂层海洋大气自然环境试验设计要求,介绍了常见的海洋大气自然环境试验方式,对涂层自然环境试验的设计与开展具有指导性和实用性。最后,探讨了军用涂层海洋大气自然环境试验存在的问题,提出须提高认识,将自然环境试验作为一项长期系统工作,形成良性的\"迭代式\"发展模式,指出自然环境加速试验是军用涂层自然环境试验的重要发展方向。     

异戊二烯与O3的大气化学反应研究

研究室温下石英玻璃反应器中异戊二烯与Ｏ３的暗反应,长光路ＦＴＩＲ法得到的实验结果表明,在本模拟反应条件下异戊二烯－Ｏ３反应体系中,主要产物甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮和ＨＣＨＯ的产率分别为３７．４％、２０．２％和５５．１％,通过红外谱图的分析可确定反应中的其它产物为ＨＣＯＯＨ、ＣＯ和ＣＯ２等,对异戊二烯与Ｏ３的反应机理进行了探讨。     

热喷涂防腐涂层在大气环境中的应用

主要介绍了热啧涂技术的工艺原理、应用领域和技术创新,总结了大气腐蚀的影响因素,主要是环境因素（包括温度、湿度等）和污染物因素（包括二氧化硫和氯离子浓度等）,并依据腐蚀因素确定了不同的大气腐蚀类型,最后综述了热喷涂防腐蚀涂层的分类、防腐蚀原理及其在桥梁、电厂、工业设施、港工码头等铜结构大气防腐蚀方面的应用。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

Preparation of MgO/B2O3 coatings by plasma spraying on SUS304 surface and effects of heat-resistant

This study mainly deals with the preparation of MgO/B₂O₃ coatings by plasma spraying on the SUS304 surface and the effects of heat-resistant. The power materials of low thermal conductivity were selected to control the heat divergent performance of high temperature parts. The reticular micro-structure between the cover thermal layer and the substrate was prepared by using the plasma spraying method. The powder mixture of MgO and B₂O₃ were selected as spraying materials and the SUS304 was used as the substrate material. The MgO/B₂O₃ coating was prepared on the surface of the SUS304 to provide better cover thermal performance. The properties of the microstructures and the morphologies were studied by Optical Microscope, Scanning Electron Microscope, Electron Probe Microanalyzer, and X-ray Diffraction. The results showed that the cover thermal performance has been improved.     

采用Pt、Dy改性粘结层的铈酸镧/氧化锆双陶瓷层抗氧化行为研究

目的研究Pt、Dy改性粘结层的铈酸镧/氧化锆双陶瓷层的抗氧化行为。方法采用电镀+EB-PVD的方式在高温合金表面制备带有Pt、Dy掺杂NiAl粘结层的热障涂层(Thermal Barrier Coatings TBCs)。采用双陶瓷层结构设计,顶层为铈酸镧(La_2Ce_2O_7),底层为氧化锆(YSZ)。对涂层在1200℃条件下的热循环行为、微观组织以及失效机制进行了研究。结果经过500次循环后,不掺杂涂层YSZ层与热生长氧化物(TGO)处出现了大量裂纹,Pt/Dy共掺杂的涂层经过1000次循环后界面处结合良好,仅仅是在La_2Ce_2O_7陶瓷顶层中出现了少量的微裂纹。结论在粘结层中加入Pt元素,能有效抑制互扩散区难溶相的析出,延缓涂层的蜕化。     

热处理温度对热障涂层微观形貌及元素互扩散的影响

目的提高热障涂层抗氧化性能,并减小二次反应区的形成。方法采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,分别在870℃及1000℃下进行真空扩散处理,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)以及能谱(EDS)等测试方法,研究高温循环氧化过程中热障涂层的微观形貌、成分及扩散机制,同时计算了1、125 h氧化时间下Al元素互扩散系数。结果经过1000℃热循环、1000℃热处理的涂层氧化质量增量的绝对值较小,氧化速率常数为7.21×10-4,抗循环氧化性能较好。1100℃热处理试样,从涂层表面到基体方向Ni、Al、Cr等元素分布都比较均匀,在涂层与基体界面处,元素含量变化较为平滑。870℃热处理试样,Ni等元素质量分数分布不均,在涂层与基体界面处元素含量陡然变化,元素均质化程度低。Al元素扩散系数随着浓度的增加而增大,随着氧化时间的延长,粘结层与高温合金之间的元素扩散程度加剧,Al元素扩散系数减小。经过125h循环氧化,粘结层/基体界面出现互扩散区,互扩散区局部区域富Cr,Al含量低。循环氧化250 h后,热障涂层试样扩散区下方有拓扑密堆相TCP析出,形成二次反应区SRZ。真空扩散温度为870℃的试样,二次反应区更加明显。结论金属粘结层在1000℃下进行真空热处理可以有效提高涂层的抗氧化性能。涂层内部元素均质化程度高,Al元素扩散速率慢。同时,扩散区宽度较小,二次反应区不明显。     

基于热障涂层保护的双向正交支撑板优化设计

目的研究适合大秒流量、采用自由装填药柱的斜置喷管固体火箭发动机的药柱支撑板结构。方法在对比分析常规的自由装填药柱的支撑板结构基础上,提出采用双向正交结构涂覆氧化锆热障涂层方案,利用仿真计算方法对支撑板的结构参数进行优化,通过发动机点火试验对4种设计方案进行验证分析。结果采用热障涂层保护的8×8双向正交结构支撑板在点火试验过程中,具有较大的通气面积、较高结构强度及耐烧蚀性,可满足该发动机的使用要求。结论双向正交并采用热障涂层保护既能具有高强度,也具有优良的耐烧蚀性。