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大气等离子喷涂7wt.%Y2O3-zro2涂层的工艺及性能研究

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大气等离子喷涂7wt.%Y2O3-ZrO2涂层的工艺及性能研究

作者：纪小健北京工业大学

学位级别：硕士

Y2O3?稳定的?zro2（YSZ）涂层具有高温隔热性能好、高温下相稳定、耐冲刷等特点,已在燃气轮机热端部件、涡轮叶片等高温工况部件中获得广泛应用。本文采用四因素三水平正交试验研究了喷涂距离、喷涂功率、送粉率及基体预热温度对?zro2?... 详细信息

Y2O3?稳定的?zro2（YSZ）涂层具有高温隔热性能好、高温下相稳定、耐冲刷等特点,已在燃气轮机热端部件、涡轮叶片等高温工况部件中获得广泛应用。本文采用四因素三水平正交试验研究了喷涂距离、喷涂功率、送粉率及基体预热温度对?zro2?涂层结合强度、孔隙率和弹性模量的影响规律,对工艺参数进行了优化,并研究了送粉角度及粉末特性对?zro2?涂层组织、性能及沉积率的影响规律,最后对涂层进行了抗热震性能测试,对涂层的失效形式进行了初步分析。结果表明,喷涂距离和功率对涂层结合强度和孔隙率的影响最大,随着喷涂参数的变化,zro2?涂层的结合强度与孔隙率呈现相反的变化规律。喷涂距离从?65mm?增加到?150mm?时,涂层的结合强度从?56.7MPa?降低到?44.4MPa,孔隙率从?5.53%提高到?7.57%,沉积率从?30%降低到?11.3%;喷涂电流从?500A?提高到?650A时,涂层结合强度从50.3MPa提高到59.6MPa,孔隙率从7.75%降低到6.9%,沉积率从?29.2%提高到?44.8%;等离子气体流量从?40? L?min-?1?增加到?80? L?min-?1?时,沉积率从39.6%降低到25.0%,但对涂层结合强度和孔隙率的影响比较复杂。对三种相同厚度,不同显微组织的?zro2?涂层进行抗热震性能试验,发现孔隙率为6.78%±0.94,孔隙平均大小为22.8μm2??,大部分孔隙在30μm2??左右的涂层抗热震性能最好（12?次）;孔隙率为?10.0%±1.8,孔隙平均大小为?36.0?μm2?,?大部分孔隙在50-80μm2??的涂层抗热震性能最差（6次）。随着送粉角度从75°05°变化,涂层的孔隙率从3.98%提高到4.14%,结合强度从58.1MPa降低到51.6MPa,沉积率从?41.6%降低到16.7%。在相同的喷涂工艺下,用团聚烧结?zro2?粉末（A&S）制备的涂层孔隙率最低（4.09%）,结合强度和沉积率最高（58.2MPa和40%）,用纳米团聚?zro2?粉末（A&N）制备的涂层孔隙率最高（6.31%）,结合强度和沉积率最低（50MPa?和?25%）。用烧结破碎?zro2?粉末（S&C）制备的涂层抗热震性能最好（14?次）,用团聚烧结zro2?粉末（A&S）制备的涂层抗热震性能最差（3次）。

关键词：大气等离子喷涂 zro2涂层工艺参数粉末特性抗热震性能

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一种利用料浆法制备钼基zro2涂层的方法

中国钼业 2020年第3期44卷 25-25页

本发明公开了一种利用料浆法制备钼基zro 2涂层的方法,包括以下步骤:首先,将钼板进行弱酸洗、弱碱洗、水洗和烘干,钼板表面经砂纸打磨使得钼板表面粗糙;其次利用水玻璃作为粘结剂,以zro 2作为涂层材料混合制成涂层料浆;最后将涂层料浆... 详细信息

本发明公开了一种利用料浆法制备钼基zro 2涂层的方法,包括以下步骤:首先,将钼板进行弱酸洗、弱碱洗、水洗和烘干,钼板表面经砂纸打磨使得钼板表面粗糙;其次利用水玻璃作为粘结剂,以zro 2作为涂层材料混合制成涂层料浆;最后将涂层料浆均匀涂覆在钼板表面,自然晾干,本发明方法简单,成本低,可以有效防止烤窑期间钼电极的氧化。

关键词：涂层材料料浆法 zro2涂层钼板砂纸打磨自然晾干钼电极表面粗糙

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zro2热障涂层残余应力分析

材料热处理学报 2008年第1期29卷 128-132页

作者：孔德军张永康朱伟邹世坤江苏工业学院机械工程系江苏常州213016 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 北京航空制造工程研究所北京100024

用扫描电子显微镜(SEM)观察了等离子喷涂zro2涂层的显微结构,并用X射线衍射法(XRD)测试了zro2涂层相的组成和残余应力。同时测试了激光冲击处理和激光热处理后的zro2涂层残余应力分布,分析了热障涂层残余应力形成机理。结果表明,等离子... 详细信息

用扫描电子显微镜(SEM)观察了等离子喷涂zro2涂层的显微结构,并用X射线衍射法(XRD)测试了zro2涂层相的组成和残余应力。同时测试了激光冲击处理和激光热处理后的zro2涂层残余应力分布,分析了热障涂层残余应力形成机理。结果表明,等离子喷涂zro2涂层表面残余应力均为拉应力,其均值为179.2MPa,经激光表面处理后的zro2涂层残余应力均表现为压应力;热应力对涂层残余应力贡献最大,当热应力超过涂层结合强度时,涂层脱落,通过控制涂层残余应力可以提高涂层界面结合强度。

关键词： zro2涂层 X衍射法(XRD) 残余应力激光冲击处理激光热处理

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zro_2涂层对基底阻尼特性的影响

东北大学学报（自然科学版） 2018年第10期39卷 1501-1505页

作者：杜广煜谭祯蔺增巴德纯东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 沈阳广播电视大学理工学院辽宁沈阳110004

通过电子束物理气相沉积的方法在TC4基体上制备zro_2涂层,探究其对基底阻尼作用的影响机理.通过SEM和XRD对涂层的表面形貌和结构特性进行表征,并利用动态力学分析仪(DMA)检测涂层的阻尼性能.结果表明:随着基体温度的升高,晶粒尺寸变大,... 详细信息

通过电子束物理气相沉积的方法在TC4基体上制备zro_2涂层,探究其对基底阻尼作用的影响机理.通过SEM和XRD对涂层的表面形貌和结构特性进行表征,并利用动态力学分析仪(DMA)检测涂层的阻尼性能.结果表明:随着基体温度的升高,晶粒尺寸变大,微缺陷减小,薄层损耗因子产生混合取向,损耗因子增加,阻尼性能提高.在高频下,由于补偿效果,涂层中混晶取向的晶界缺陷消失,阻碍了涂层阻尼性能进一步提高.基底温度为400℃,激振频率为55 Hz时阻尼性能最好.

关键词：阻尼特性 zro2涂层微观结构动态力学分析仪电子束物理气相沉积

等离子喷涂zro_2涂层显微结构表征和热导率分析(英文)

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无机材料学报 2012年第5期27卷 550-554页

作者：王墉哲吴伟华佳捷曾毅郑学斌周莹王虎中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机涂层重点实验室上海200050 上海市计量测试研究院上海201203

利用大气等离子喷涂制备了zro2涂层,采用扫描电子显微镜结合图像分析的方法对涂层的显微结构特征(总气孔率和大气率)进行了量化表征.同时利用扫描电子显微镜附带X射线扫描成像对涂层内部的微裂纹和大的分隔裂纹的三维分布进行了表征.据... 详细信息

利用大气等离子喷涂制备了zro2涂层,采用扫描电子显微镜结合图像分析的方法对涂层的显微结构特征(总气孔率和大气率)进行了量化表征.同时利用扫描电子显微镜附带X射线扫描成像对涂层内部的微裂纹和大的分隔裂纹的三维分布进行了表征.据此建立了zro2涂层显微结构与热导率之间的关系.室温下,涂层N2的热导率较N1的低,因为涂层N2内气孔和微裂纹数较多;在1000℃,由于微裂纹的烧结作用导致热导率增大,所以涂层N2的热导率较N1反而高.高温下,涂层内由微裂纹汇聚而形成的大的分隔裂纹的存在则可以有效地抑制烧结,降低涂层的热导率.

关键词： zro2涂层显微结构热导率 X射线显微术

CeO_2添加剂对等离子喷涂zro_2涂层抗热震性的影响

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稀有金属材料与工程 2001年第1期30卷 69-72页

作者：唐建成邵德春郭面焕黄伯云周科朝中南大学长沙410083 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

采用 SEM,EPMA和热震方法 ,研究了 Ce O2 添加剂对等离子喷涂 Zr O2 涂层抗热震性的影响。结果表明 :当 Ce O2 由 0增加到 9.0 % (质量分数 ,下同 )时 ,涂层的抗热震起裂次数和失效次数分别由 32次和 46次增加到 76次和 10 5次 ;继续增... 详细信息

采用 SEM,EPMA和热震方法 ,研究了 Ce O2 添加剂对等离子喷涂 Zr O2 涂层抗热震性的影响。结果表明 :当 Ce O2 由 0增加到 9.0 % (质量分数 ,下同 )时 ,涂层的抗热震起裂次数和失效次数分别由 32次和 46次增加到 76次和 10 5次 ;继续增加 Ce O2 ,涂层的抗热震性能急剧下降。Zr O2 + 9.0 % Ce O2 涂层在热循环中形成的网状微裂纹 ,不仅可降低涂层中的应力 ,也可提高涂层开裂的临界温差 ,从而可改善其抗热震性能。

关键词： CeO2添加剂抗热震性微裂纹等离子喷涂 zro2涂层热障涂层

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微陨石撞击下zro_2涂层的损伤效应

材料研究学报 2005年第6期19卷 669-672页

作者：白羽杨德庄刘勇秦伟哈尔滨工业大学

利用静电式粉尘加速器模拟空间微米级陨石粒子,研究了不同撞击速度下航天器外表面zro2涂层的损伤形式．结果表明,zro2热控涂层在空间微陨石的撞击下,涂层表面形成砂蚀损伤,导致光学性能发生变化．热控涂层表面破坏程度及形式与碰撞速... 详细信息

利用静电式粉尘加速器模拟空间微米级陨石粒子,研究了不同撞击速度下航天器外表面zro2涂层的损伤形式．结果表明,zro2热控涂层在空间微陨石的撞击下,涂层表面形成砂蚀损伤,导致光学性能发生变化．热控涂层表面破坏程度及形式与碰撞速度有关,zro2涂层表面砂蚀损伤是导致涂层光学性能变化的原因．zro2涂层吸收发射比由碰撞前的0．23变为碰撞后的0．75,涂层性质由太阳吸收体向绝对反射体转变．

关键词：材料失效与保护 zro2涂层微陨石吸收发射比静电加速器高速撞击

纳米Al_2O_3添加对zro_2涂层显微结构与性能的影响

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航空材料学报 2009年第2期29卷 48-52页

作者：梁波丁传贤燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 中科院上海硅酸盐所上海200050

以纳米A l2O3和zro2为原料,利用大气等离子喷涂技术(APS)沉积了zro2,zro2-15%A l2O3(体积分数,下同)和zro2-30%A l2O3三种涂层。运用FESEM,SEM,TEM,XRD和Ram an Spectroscopy等分析技术对涂层相组成、显微结构进行了确定。测定了涂层的... 详细信息

以纳米A l2O3和zro2为原料,利用大气等离子喷涂技术(APS)沉积了zro2,zro2-15%A l2O3(体积分数,下同)和zro2-30%A l2O3三种涂层。运用FESEM,SEM,TEM,XRD和Ram an Spectroscopy等分析技术对涂层相组成、显微结构进行了确定。测定了涂层的结合强度、显微硬度等性能。结果表明:A l2O3添加并不改变zro2涂层主晶相组成,但主晶相拉曼峰明显展宽。A l2O3颗粒以非晶形式存在于zro2颗粒间,有利于zro2涂层的增强增韧性能。zro2涂层中可观测到团簇颗粒与层状结构组成的双模结构。zro2涂层的沉积效率、结合强度与显微硬度可明显提高,有利于zro2涂层使用寿命与抗摩擦性能的改善。

关键词： Al2O3 zro2涂层大气等离子喷涂

溶胶-凝胶工艺zro_2涂层工程陶瓷的界面结合机制

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电子显微学报 2001年第3期20卷 213-216页

作者：张勤俭吴春丽李敏张勤河秦勇毕进子张建华山东大学机械工程学院济南25006122 同济大学环境工程学院上海200092

采用无机盐先驱体 ,溶胶 -凝胶工艺在SG4工程陶瓷基体上成功制备了zro2 涂层。扫描电子显微镜、X射线衍射、二次离子质谱分析表明 :涂层完整 ,晶粒均匀 ,主要成份为t zro2 ;涂层与基体结合紧密。

关键词：溶胶-凝胶工艺 zro2涂层工程陶瓷界面结合机制力学性能