阴极气膜微弧放电沉积ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

采用阴极气膜微弧放电沉积制备ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层 ,利用水溶液中阴极气膜放电产生的等离子体的能量 ,使在阴极表面形成的沉积物直接烧结为陶瓷涂层。研究了沉积涂层的影响因素和涂层形貌及结构。SEM ,EDS和XRD分析结果表明 ,获得的ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层表面光滑、与基体结合致密、成分和相结构均匀 ,是一种由Y2 O3部分稳定的ZrO2 陶瓷涂层。通过测试阴极气膜放电过程中电流随时间的变化以及电位在两电极间分布 。

TiAl合金等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)涂层性能的研究

利用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂结合紧密的过渡CoNiCrAlY涂层和 (ZrO2 +Y2 O3)的陶瓷热障涂层 ,并进行高温氧化试验。用XRD、SEM检测了试样的显微组织、结构及形貌 ,结果表明 ,经等离子喷涂处理后TiAl合金表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密 ;过渡层的硬度有所增大 ,表面陶瓷层的硬度显著增高 ,耐磨性能提高 ;进行 85 0℃和 10 0 0℃高温静态氧化试验 ,TiAl合金表面高温抗氧化能力也显著提高。

射频磁控溅射制备HA(+ZrO_2+Y_2O_3)／Ti6Al4V复合生物活性涂层

采用射频磁控溅射法制备了HA(+ZrO2+Y2O3)／Ti6A14V生物复合涂层．借助于XRD、SEM、FTIR和AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究,并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性．实验结果表明:磁控溅射的复合涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其转化为晶态;复合涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,其孔隙直径约为0．5-2．0μm,孔隙面积占涂层表面积的30％-40％;HA(+ZrO2+Y2O3)／Ti6Al4V复合涂层的界面结合强度随(ZrO2+Y2O3)复合颗粒含量的增大和溅射功率的提高而增强,最高可达59．6MPa．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层新生物质-含有CO32-的类骨磷灰石,其晶粒非常小,它与自然骨中无机相的结构成分相似,表明复合涂层具有良好的生物活性．

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY+(ZrO2+Y2O3)陶瓷热障涂层,并进行高温隔热性能试验,用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌,结果表明,陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密;表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高;进行850℃高温隔热性能试验,1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高,达75℃。

等离子喷涂用Y_2O_3稳定ZrO_2空心球形粉末制备技术及涂层性能的研究现状

原始粉末是影响等离子喷涂热障涂层组织结构和性能的主要因素之一。Y_2O_3稳定ZrO_2(Yttria stabilized zirconia,YSZ)空心球形粉末综合了熔融破碎粉末的预合金化效果好和团聚烧结粉末的流动性好的优点。采用该粉末制备的YSZ热障涂层的隔热性能、抗热震性能以及抗烧结性能等均显著提高,是目前综合性能最为优异的热障涂层之一。结合国内外研究情况,文章主要介绍了喷雾干燥法、等离子球化法以及模板法制备等离子喷涂用YSZ空心球形粉末的原理和优缺点;同时,对等离子喷涂过程中YSZ空心球形粉末熔滴的飞行特性、铺展凝固行为以及YSZ空心球形粉末制备涂层组织结构及性能的研究进行了概述;最后,指出了目前研究中存在的问题并对其未来的研究方向进行了展望。

HA(+ZrO_2+Y_2O_3)/Ti_6Al_4V复合涂层的微结构与生物活性

采用射频磁控溅射法成功制备了HA(+ZrO2+Y2O3)/Ti6Al4V生物复合涂层。借助于XRD、SEM、FTIR及AFM等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面结合进行了研究,并以模拟体液试验探讨了涂层的生物活性。实验结果表明:磁控溅射的复合涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其完全转化为晶态;复合涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,其孔隙直径约为0.5μm^2μm;涂层的生长模式为层状加岛状生长;复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层新生物质——含有CO32-的类骨磷灰石,其晶粒非常小,它与自然骨中无机相的结构成份相似,因此复合涂层具有良好生物相容性和生物活性。

Y_2O_3-ZrO_2热障涂层的热腐蚀行为

热障涂层在腐蚀性熔盐中易发生腐蚀,影响其使用的安全性。为此,研究Y_2O_3-ZrO_2热障涂层在900℃下、不同比例Na_2SO_4/V_2O_5混合盐中腐蚀20h的热腐蚀行为。利用扫描电镜观察热障涂层在不同熔盐中的腐蚀形貌。研究表明,在Na_2SO_4盐中,热障涂层未发生腐蚀,随着V_2O_5含量的增加,腐蚀产物由块状向棒状、束状变化;在V_2O_5盐中腐蚀时,腐蚀产物呈颗粒状。经XRD分析及m相定量计算可知,在Na_2SO_4盐中腐蚀,涂层中m相几乎为0,且未检测到腐蚀产物;随着V_2O_5含量的增加,m相含量也相应增加,但增加幅度不大,腐蚀产物均为YVO_4。

等离子喷涂CoNiCrAlY+(ZrO_2+Y_2O_3)涂层在TiAl合金表面的应用

用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面依次喷涂CoNiCrAlY涂层和(ZrO2+Y2O3)陶瓷障涂层,对处理后的TiAl合金进行高温氧化试验,结果表明,其高温抗氧化能力提高,并用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结果及形貌。

NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3涂层在1100℃不同时间的氧化行为

采用电子束、原子束、离子束技术在基体上沉积NiCoCrAlY-ZrO_2·Y_2O_3热障复合涂层,对其进行了1100℃不同时间的等温氧化试验,用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层进行观察和分析。结果表明:涂层的氧化行为基本遵循抛物线规律;随着氧化时间的增加,表面陶瓷层厚度逐渐减少;表面发生铬氧化物的富集,同时由于表面钇的偏聚对表面铬氧化物起钉扎作用,从而使含钇的铬氧化物在涂层的抗氧化中起了主要贡献;镍、钴等脆性氧化物发生剥落的同时,导致了铝氧化物的耗损;300 h氧化后陶瓷层与合金层仍具有良好的结合。

热处理对热障涂层材料Y_2O_3部分稳定ZrO_2性能的影响

热障涂层用于燃气轮机的热端部件,可以显著提高其使用温度,延长热端部件的使用寿命,并增大燃气轮机发动机的效率.利用Y2O3和ZrO2为原料,通过固相合成法合成了Y2O3（w（Y2O3）=6%~8%）部分稳定的ZrO2（Y-PSZ）热障涂层陶瓷顶层,并对此陶瓷顶层的微观形貌、相组成进行了研究.同时研究了热处理对热障涂层材料Y-PSZ性能的影响.

等离子沉积ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层与基体结合力的研究

研究了在利用高能脉冲等离子方法沉积的ZrO2 Y2 O3 陶瓷涂层和NiCoCrAlY合金层之间加入陶瓷梯度结合层的技术 ,进行了涂层的截面形貌分析。实验结果证明 ,在加入陶瓷梯度结合层之后 ,提高了NiCoCrAlY合金的抗高温氧化性能及与ZrO2 Y2 O3 ZrO2 陶瓷涂层的结合力。在实验的基础上提出了陶瓷涂层的物理模型。

大气和低压等离子喷涂ZrO_2-8%Y_2O_3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。

H13钢表面ZrO_2-8%Y_2O_3涂层多道搭接激光重熔温度场数值模拟

为了研究搭接率对激光重熔等离子弧喷涂Zr O_2-8%Y_2O_3涂层隔热性能的影响,利用ANSYS参数化设计语言在已有的单道激光重熔温度场模型的基础上,建立了在H13热模具钢表面多道搭接激光重熔连续移动温度场有限元模型。在相同的激光功率、扫描速度和光斑直径条件下,对比不同的搭接率,对重熔过程的温度场进行了分析计算。温度场的分析结果表明:合理的选择搭接率可以有效地减少各扫描道之间熔池的差异,获得具有良好热稳定性的涂层。

Y_2O_3-ZrO_2热障涂层热腐蚀产物的生长行为及其相变研究

热腐蚀是热障涂层失效的重要因素之一,目前有关热障涂层热腐蚀形貌的演变规律及机理的研究少有报道。利用大气等离子体喷涂在GH4049合金表面制备了Y_2O_3-ZrO_2热障涂层,进行了不同时间的热腐蚀测试。采用扫描电镜(SEM)对热障涂层热腐蚀前后的表面、截面形貌进行了观察,利用X射线衍射仪(XRD)对涂层热腐蚀前后的成分进行了分析。结果表明:热腐蚀20 h,腐蚀产物为颗粒、块状及短棒状;热腐蚀超过40 h,腐蚀产物呈现束状;热腐蚀后,ZrO_2由四方相向单斜相转变,且随着时间的延长,转变程度增加。

激光重熔等离子弧喷涂ZrO_2-8%Y_2O_3涂层温度场数值模拟

依据激光重熔工艺的特点,引入了材料换热系数、相变潜热和热物性参数等因素,利用ANSYS仿真优化软件的APDL语言建立了H13模具钢表面激光重熔等离子弧喷涂Zr O2-8%Y2O3涂层三维连续移动温度场的有限元模型。在不同的激光器功率条件下,利用该模型对激光重熔过程中试件温度场进行了分析计算,并预测了熔池的深度和宽度,为激光重熔试验中搭接率的选择提供了依据。模拟结果能较好地拟合试验结果,证明建立的温度场仿真模型是可靠正确的,能为制备高性能的Zr O2-8%Y2O3涂层优化工艺参数提供依据。

热喷涂NiCr/纳米(ZrO_2+8%Y_2O_3)梯度涂层的性能研究

针对陶瓷涂层与基体结合强度低、易产生裂纹和剥落的现象,进行了抗高温氧化耐磨损梯度涂层的设计。采用热喷涂技术在45钢基体表面制备由面层[纳米(ZrO2+8%Y2O3)]和中间层(NiCr)组成的梯度涂层,利用扫描电镜(SEM)、测定结合强度、测定显微硬度、X射线衍射等方法研究涂层的性能。结果表明:NiCr/纳米(ZrO2+8%Y2O3)梯度涂层显微组织结构致密,与NiCr合金涂层和纳米(ZrO2+8%Y2O3)陶瓷涂层相比,具有更优良的力学性能;梯度涂层的面层有利于提高基体的耐高温、耐磨损性能,而中间层则有利于改善基体的抗高温氧化性能。

溶胶-凝胶法制备A1_2O_3·ZrO_2复合陶瓷涂层研究

用溶胶 凝胶 (Sol-gel)法以Al(NO3) 3·9H2 O ,ZrOCl2 ·8H2 O为原料 ,乙醇为溶剂 ,在不锈钢表面制备了xAl2 O3·yZrO2 复合陶瓷涂层。研究了基材氧化预处理、溶液纽成、添加剂等对陶瓷涂层组成、性能的影响。结果表明 :基材氧化预处理能大大改善涂层与基材的结合强度 :涂有xAl2 O3·yZrO2

Al_2O_3/ZrO_2(Y_2O_3)复合材料的可靠性、磨损形态及其切削耐用度

研究了Al2O3和Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料的Weibull分布、磨损形态及其切削耐用度。用一元线性回归方法确定Al2O3/ZrO2(Y2O3)刀具的耐用度参数,分析切削条件对Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料寿命的影响。结果表明:Al2O3和含2%(摩尔分数)及3%Y2O3的ZrO2/Al2O3(Al2O3/ZrO2(2Y)及Al2O3/ZrO2(3Y))复合刀具材料Weibull模数的m值分别是5.6、10.2和11.7,说明Al2O3/ZrO2(3Y)陶瓷的可靠性最优;Al2O3/ZrO2(3Y)复合刀具切削40CrMoNiA合金钢的磨损形态主要来自磨粒磨损和粘结磨损,耐用度参数vc、f、ap的指数值分别为1.3、1.69和0.66,陶瓷刀具更适合高速切削,最大影响因素是进给量(f),在最佳切削条件下(vc=140 m/min,ap=0.5 mm和f=0.3 mm/r)切削耐用度为3 h。

纳米ZrO_2-Al_2O_3基高温封严涂层的结构与性能研究

研制了3种不同Al2O3含量(质量分数分别为5%,10%,15%)的纳米ZrO2-Al2O3基高温可磨耗封严涂层粉末材料,采用大气等离子喷涂(APS)工艺,制备了3种涂层材料的双层结构封严涂层和Al2O3含量逐层递增的多层结构封严涂层。对涂层材料的沉积效率,涂层的微观结构、硬度和结合强度等进行了测试与分析。结果表明:封严涂层材料的沉积效率随Al2O3含量的增加而升高;由于熔融条件的不同,涂层内ZrO2的形态不唯一;封严涂层的硬度和结合强度与厚度和Al2O3含量有紧密的关系;与双层结构封严涂层相比,多层结构封严涂层的综合性能良好,基本可以满足封严涂层对厚度、硬度和结合强度的要求。