等离子喷涂结晶器用ZrO_2-MoSi_2复合涂层的组织及抗热震性能

为了优化连铸结晶器铜板的性能并延长其使用寿命,采用自制Zr O2-Mo Si2团聚型复合粉末通过超音速大气等离子喷涂技术在结晶器Cr Zr Cu铜板表面制备了Zr O2-Mo Si2/Co Ni Cr Al Y复合涂层。利用SEM、XRD等观察涂层的微观形貌并分析其物相组成,通过拉伸试验测定涂层与基体的结合强度,通过抗热震试验测定涂层的抗热震性能。结果表明:复合涂层表面熔化良好且致密,其与Cr Zr Cu铜板基体具有良好的结合性能,平均结合强度为32.210 MPa;复合涂层分别在500,600,700℃下保温后通过水淬法测试其抗热震性能,结果涂层从裂纹产生至涂层失效分别经历了131.3,66.3,34.0次(子弹型试样),147.3,65.7,48.3次(硬币型试样)。

高效能超音速等离子喷涂制备钛涂层性能及特点

钛及钛合金具有优异的物理、化学和机械性能,在各领域有广泛应用。通过制备钛涂层可显著提高零部件表面耐腐蚀性。本文采用超音速等离子喷涂技术(SAPS)利用廉价的钛破碎粉制备了钛涂层,分析了涂层的组织结构和特点,结果表明:该技术制备的钛涂层均匀致密,孔隙率平均为1.7%,显微硬度平均为350HV0.2,结合强度平均为47MPa,沉积效率平均为52%,涂层中主要为Ti相,O含量小于3%、N含量小于5%。该技术制备的钛涂层性能较好,与低压等离子喷涂、冷喷涂相比较,涂层制备成本更低,操作更便捷,在工业应用中的发展潜力较大。

超音速大气等离子喷涂TiB2−SiC涂层的制备与性能

将喷雾造粒制备的TiB2−SiC粉末进行真空煅烧,采用超音速大气等离子喷涂制备TiB2−SiC涂层,研究喷涂功率和喷涂距离对TiB2−SiC涂层性能的影响,并对超音速等离子喷涂制备TiB2−SiC涂层的工艺进行优化。结果表明:煅烧后的喷涂粉末粒径分布均匀,球形度良好,流动性增强。煅烧粉末制备的涂层结构致密、沉积效率高。当采用超音速等离子喷涂煅烧后的TiB2−SiC粉末、喷涂功率为95 kW、喷涂距离为150 mm时,制备的TiB2−SiC涂层综合性能最好:孔隙率为5.6%,显微硬度为3.57 GPa,结合强度为18.3 MPa,电阻率为10.8 mΩ·cm。

粒子飞行速度对热障涂层结构和性能影响

采用常规等离子喷涂(APS)和超音速等离子喷涂(SAPS)两种工艺制备了热障涂层,研究表明:两种等离子射流中粒子表面温度相近,SAPS工艺中粒子飞行速度达到430m/s,比APS工艺(200m/s)粒子飞行速度提高1倍。由于SAPS工艺中等离子射流速度高,熔融粒子在等离子射流中产生雾化形成尺寸较小粒子,伴随粒子撞击基体的速度提高,增加了熔融粒子撞击基体能量,在基体上形成厚度薄和飞溅少的"板条",加强了"板条"与基体或"板条"与"板条"间结合,消除了APS工艺制备的热障涂层中典型层状结构,使热障涂层结合强度和抗热震性能分别提高40%和1倍。

超音速等离子喷涂制备非对称型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的性能

采用超音速等离子喷涂方法制备出了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF-6428)非对称型透氧膜。利用双聚焦离子束、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段观测膜层微观结构和物相成分,重点考察膜层高温结构稳定性和抗CO2腐蚀性能。采用四探针法测电导率比较SAPS膜和传统烧结膜的电子传导性能。结果表明,SAPS膜结构致密程度较高,膜层内部富含纳米晶粒,并呈现“微纳晶-纳米晶-超细纳米晶”顺序叠加结构。膜经历850℃,30次热循环测试和25 h持续加热测试后仍维持较高的致密度,表现出较好的结构稳定性。膜层在静态CO2气氛下,500℃时即开始相分解,且随着温度升高,相分解加速,到900℃时相分解快速完成并终止。相比之下,膜层在950℃,CO2吹扫气氛下相分解速率明显减慢,在经历2h加热后仅发生轻微分解。四探针法测得SAPS膜常温电导率达到0. 28 (Ω·cm)^-1,高出烧结膜一个数量级。进一步研究表明,SAPS膜晶格发生膨胀,引发膜层内部极化子尺寸增大,有助于内部电子的迁移。

超音速等离子喷涂抗冲蚀7YSZ热障涂层

针对热障涂层在航空发动机低压涡轮导向叶片上应用时易发生冲蚀的问题,使用超音速等离子喷涂(SAPS)方法制备了7%氧化钇稳定氧化锆(7YSZ)热障涂层,对比普通等离子喷涂7YSZ涂层进行了研究。结果表明SAPS涂层熔化效果更好、微观结构更致密且呈小孔隙弥散分布。涂层的结合力、显微硬度、抗热震性能和抗高温冲蚀效果更好。两种涂层的隔热性能在薄涂层时(厚度<150μm)相差不大,在厚度达到200μm时SAPS涂层会有降低。

超音速大气等离子喷涂TiB_(2)-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB_(2)-SiC涂层,研究了TiB_(2)-SiC涂层在400和800℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB_(2)-SiC涂层在900℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB_(2)-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400℃的氧化速率常数为1.92××10^(-5)mg^(2)·cm^(-4)·s^(-1),在800℃的氧化速率常数为1.82×10^(-4)mg^(2)·cm^(-4)·s^(-1)。超音速大气等离子喷涂制备的TiB_(2)-SiC涂层在900℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB_(2)-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。