团聚粉末粒度对PS-PVD制备GYbZ热障涂层的性能影响

目的探究不同粒度的微米级团聚粉末对等离子喷涂–物理气相沉(PS-PVD)制备GYbZ热障涂层性能的影响。方法以微米团聚的(Gd_(0.9)Yb_(0.1))_(2)Zr_(2)O_(7)(GYbZ)粉末为原料,通过PS-PVD工艺在镍基高温合金表面用3种不同粒径团聚粉末制备GYbZ热障涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析GYbZ热障涂层的微观结构及相组成,采用电子万能试验机测试涂层的结合强度,采用自动水淬机对涂层的抗热震性能进行测试。结果随着团聚粉末粒度的减小,团聚粉末的球形度会变低,且粉末的孔隙率逐渐变大,团聚粉末粒度越小,喷涂的气化率越高,涂层中未熔粒子越少,涂层羽–柱状结构越明显。D50=13μm的团聚粉末在喷涂时,因粉末粒度过小,以及流动性较差,送粉过程中部分粉末未能顺利地通过喷嘴到达等离子焰流的中心,涂层的沉积率会略微降低。GYbZ团聚粉末衍射图呈现出Gd_(2)Zr_(2)O_(7)与Yb_(2)O_(3)这2种相的堆叠,而GYbZ涂层衍射图呈现单一的缺陷萤石结构。同时随着团聚粉末粒度的减小,制备出相应涂层的力学性能和抗热震性能有着明显的提高。结论采用D50=13μm的团聚粉末制备的涂层具有完整的羽毛–柱状结构,且拥有最高的结合强度及最好的抗热震性能。