等离子喷涂ZrO_2热障涂层工艺参数优化设计.PDF

2016-02-28

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      等离子喷涂工艺是获得材料表面功能涂层的有效手段,具有生产效率高、涂层质量好、喷涂材料选择范围广、成本低等优点。因此,近十几年来,应用发展很快,现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械制造等领域。但是,等离子喷涂工艺过程比较复杂,有数百个影响因素,其中,至少有 12个独立的参数对涂层的性质及使用寿命起关键作用。

    长期试验表明,6 %~8 %Y2O3稳定的ZrO2(PSZ)具有最佳的隔热性能,热导率约为2.5 W/M.K,比其它陶瓷低约1/3,而且比其他涂层材料比热小,约为0.5 J/g.k,热膨胀系数大,与铸铁相似, 有利于
与金属材料匹配以降低使用时的热应力,同时有较高的断裂韧性,因而成为热障涂层中应用最广泛的陶瓷材料之一。
由于等离子喷涂工艺的复杂性,导致涂层性能的重现性不高[2],为了建立工艺与性能之间的关系,设法找出几个主要工艺参数对涂层性能的影响规律,对提高涂层性能的稳定性有重要意义,这正是文中的研究目的。
  1 试验方案
   1.1 材料及试验方法
     文中选用 Ni/Al 作粘结底层材料,选用 6 %~8 %Y2O3 稳定的 ZrO2(PSZ)作为陶瓷面层材料。涂层制备采用 Praxair-TAFA 公司的 5500 型计算机控制等离子喷涂设备,喷枪型号为 SG-100 型。ZrO2粒子在喷涂过程中的飞行特征参数,包括速度、温度、材料及试验方法文中选用 Ni/Al 作粘结底层材料,选用 6 %~8 %Y2O3 稳定的 ZrO2(PSZ)作为陶瓷面层材料。涂层制备采用 Praxair-TAFA 公司的 5500 型计算机控制等离子喷涂设备,喷枪型号为 SG-100 型。ZrO2粒子在喷涂过程中的飞行特征参数,包括速度、温度及粒子大小,采用 Tecnar 公司的 DPV2000 型热喷涂在线检测仪测得,测量时,光学探头在垂直于喷涂束斑的平面上进行二维扫描,探测方式设定为5×5。采用镶嵌法制备涂层金相试样,并通过 LECO公司IA32定量金相分析软件测定涂层的灰度大小。