等离子喷涂用氧化钇造粒球的微观结构特性与性能

2021-06-04500

热障涂层(TBCs)是由高温氧化耐腐蚀金属结合底层和隔热陶瓷面层组成的复合功能涂层。它们主要

用于在高温热气流条件下工作的涡轮发动机叶片和燃烧室。热端部件提供高温隔热保护,从而显着降低热端部件的基板温度。TBC的使用不仅使高温部件材料能够承受更高的工作温度,进一步提高了发动机的工作温度和性能,而且显着提高了发动机的寿命和可靠性,具有极其显着的军事和经济价值.氧化钇稳定氧化锆(ZrO2)具有化学稳定性好、导热系数低、硬度高、韧性较好等特点。它是迄今为止发现的综合性能的热障涂层材料。制备热障涂层的常用方法包括等离子喷涂和电子束物相沉积。与普通氧化锆TBCs相比,纳米结构氧化锆TBCs具有更均匀的结构、更好的应变耐受性、更高的断裂韧性、更高的热膨胀系数和元素扩散系数以及更低的热导率。

等离子喷涂工艺是制备纳米氧化锆TBCs经济、有效的工艺。该工艺涂层制备效率高,适用于大型零件。以纳米团聚粉末为喷涂原料,通过严格控制工艺参数,缩短纳米材料在等离子火焰中的停留时间,限制原子扩散和晶粒生长,可以制备纳米结构的TBCs。

测试采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射研究等离子喷涂纳米结构的微观结构氧化锆涂层系统。热障涂层体系由Ni23Co20Cr8Al4Ta0.5Y金属结合底层和6%-8%Y2O3-ZrO2陶瓷表层组成。粘结底层厚度为0.09~0.11mm,陶瓷面层厚度为0.25~0.26mm。对三组纳米结构TBC和普通微结构TBC样品进行了热冲击试验。试验条件为1000℃、1100℃和1200℃5分钟,然后水淬。水温约20℃。如果涂层面积缺失,则涂层面积的2%视为不合格,并根据相关标准测量涂层的热导率。TBCs喷涂试件与未涂层试件保温效果对比试验,试验条件为热源1200℃,涂层面面向热源,涂层和未涂层试样背面温度分别为分别测得,两者之差即为绝缘温度值。