大气等离子喷涂纳米5wt.%YSZ和8wt.%YSZ涂层的组织与性能研究
发布时间：2021-06-11 11:04
由于氧化钇稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia,YSZ）陶瓷具有高熔点、低热导率、高的热膨胀系数、化学性质稳定等特点,作为性能良好的隔热涂层,广泛应用于航空、航天、能源等诸多领域。为了与装备性能不断发展的需求相适应,对YSZ隔热涂层性能进行不断的探索与优化成为相关领域的重要研究方向。本研究使用大气等离子喷涂技术,喷涂5wt.%Y2O3-ZrO2和8wt.%Y2O3-ZrO2纳米团聚粉,成功制备了 5YSZ和8YSZ涂层,对原始涂层进行了观察和对比。为对比5YSZ和8YSZ涂层的耐高温性能,将两种涂层在1400℃下进行热处理,对比5YSZ和8YSZ涂层在热处理后的微观结构、维氏硬度、相组成、隔热性能区别,分析了高温对涂层组织、性能产生的影响。研究中还采用冷热循环的方式进行了抗热震实验,讨论了热震后YSZ涂层失效的原因。实验结果表明,采用375A的喷涂电流获得了二元结构的5YSZ和8YSZ涂层,涂层中的纳米区域含量分别为50%±1%和52%±1%。原始YSZ涂层由t+t’相组成,1400℃热处理引起YSZ发生t→m相变,5YSZ和8YSZ涂层中m相的含量随热处理...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３大气等离子喷涂设备??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｐｌａｓｍａ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]应力释放槽对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究[J]. 张啸寒,庞铭,江国业. 中国稀土学报. 2020(04)
[2]脉冲电子束作用下热障涂层微观结构及热循环性能[J]. 吴健,关庆丰,蔡杰,吕鹏,张从林,李晨. 材料导报. 2018(13)
[3]微观组织结构对NiCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响[J]. 杨德明,高阳,周起帆,蔡林. 中国表面工程. 2017(05)
[4]Deformation mechanism and microstructures on polycrystalline aluminum induced by high-current pulsed electron beam[J]. CAI Jie,JI Le,YANG ShengZhi,WANG XiaoTong,LI Yan,HOU XiuLi,GUAN QingFeng. Chinese Science Bulletin. 2013(20)
[5]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[6]陶瓷热喷涂技术与涂层材料探密[J]. 肖军. 现代技术陶瓷. 2012(04)
[7]纳米陶瓷等离子喷涂层硬度的Weibull分布及与涂层组构的对应特性[J]. 毕恩兵,孙宏飞,王灿明,李冲,袁博,左俊文,文方贤. 材料保护. 2012(05)
[8]SEVNB法测试陶瓷材料断裂韧性研究[J]. 胡一文,司文捷,龚江宏. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[9]热障涂层的研究现状及其制备技术[J]. 于海涛,牟仁德,谢敏,郭巍,牛晓庆,宋希文. 稀土. 2010(05)
[10]热喷涂技术及其设备应用[J]. 王元良,陈辉,周友龙,胡久富. 电焊机. 2005(11)
博士论文
[1]未烧结纳米YSZ粉体沉积及其对纳米涂层结构和性能的影响[D]. 赵岩.大连海事大学 2018
硕士论文
[1]空气等离子喷涂纳米氧化铝涂层组织、性能研究[D]. 蔡林.大连海事大学 2019
[2]等离子喷涂纳米及微米氧化铝涂层的制备与性能研究[D]. 熊璇玥.大连海事大学 2018
[3]大气等离子喷涂纳米结构YSZ涂层组织及性能研究[D]. 刘洪军.大连海事大学 2017
[4]等离子喷涂纳米结构热障涂层组织结构与残余应力分析[D]. 王亮.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3224414
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３大气等离子喷涂设备??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｐｌａｓｍａ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??
?大连海事大学硕士学位论文???２实验材料、设备及方法??２．１实验材料及喷涂参数??２．１．１实验材料??实验选用北京桑尧公司生产的５评１，％丫２０３－２『０２和８ｗｔ．％Ｙ２０３－Ｚｒ０２纳米团聚粉，作??为制备ＴＢＣｓ陶瓷顶层的粉末原料，厂家提供ＹＳＺ粉末的粒径均为￡１５０＝６５＾１１，其表面??形貌及粒径分布如图２．１所示。．采用Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ公司生产的ＮｉＣｒＡｌＹ合金粉末，作为制??备ＴＢＣｓ粘结层的粉末原料，ＮｉＣｒＡｌＹ粉末粒径为２２－４５＾ｍ，其表面形貌及粒径分布如??图２．２所示。５ＹＳＺ和８ＹＳＺ纳米团聚粉的ＸＲＤ图谱如图２．３所示。选用尺寸为（［）２〇ｘ?ｌ〇ｎｉｎｌ??的圆柱状Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８高温合金，作为制备ＴＢＣｓ的高温合金基体。另外准备低碳钢板用??于直接沉积ＹＳＺ涂层。用于沉积涂层的高温合金和低碳钢基体材料，首先对表面进行??喷砂处理，以除去基体表面杂质，并增加其表面粗糙度，使涂层能更好地与基体结合。??喷砂机使用的砂粒选用２４＃棕刚玉，喷砂压力约为０．７５ＭＰａ。喷砂后将基体放入酒精中??超声清洗除油，将基体取出后应当尽快进行等离子喷涂操作。??画Ｅ國??＾?ＨｓｒｔｉｃｉＧ?ｓｉｚ６?＇?ｐｍ??图２．１?ＹＳＺ纳米团聚粉末的（ａ）低倍率（ｂ）高倍率表面形貌照片（ｃ）粒径分布??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｎａｎｏ－ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄ?ＹＳＺ?ｐｏｗｄｅｒｓ?（ａ）?ｕｎｄｅｒ?ｌｏｗ??ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ?（ｂ）?ｕｎｄｅｒ?ｈｉｇｈ?ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ?（ｃ）?ＹＳＺ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?
?大气等离子喷涂纳米５ｗｔ．％ＹＳＺ和８ｗｔ．％ＹＳＺ涂层的组织与性能研究???Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ｉ?１?Ｉ?議?■??ｉ．＿＿１?－Ｊ＿＿ｊ??：ｉ??图２．５压痕法公式中各参数所代表的意义??Ｆｉｇ．?２．５．?Ｍｅａｎｉｎｇｓ?ｏｆ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ?Ｍｅｔｈｏｄ?（ＩＭ）?ｆｏｒｍｕｌａ??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]应力释放槽对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究[J]. 张啸寒,庞铭,江国业. 中国稀土学报. 2020(04)
[2]脉冲电子束作用下热障涂层微观结构及热循环性能[J]. 吴健,关庆丰,蔡杰,吕鹏,张从林,李晨. 材料导报. 2018(13)
[3]微观组织结构对NiCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响[J]. 杨德明,高阳,周起帆,蔡林. 中国表面工程. 2017(05)
[4]Deformation mechanism and microstructures on polycrystalline aluminum induced by high-current pulsed electron beam[J]. CAI Jie,JI Le,YANG ShengZhi,WANG XiaoTong,LI Yan,HOU XiuLi,GUAN QingFeng. Chinese Science Bulletin. 2013(20)
[5]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[6]陶瓷热喷涂技术与涂层材料探密[J]. 肖军. 现代技术陶瓷. 2012(04)
[7]纳米陶瓷等离子喷涂层硬度的Weibull分布及与涂层组构的对应特性[J]. 毕恩兵,孙宏飞,王灿明,李冲,袁博,左俊文,文方贤. 材料保护. 2012(05)
[8]SEVNB法测试陶瓷材料断裂韧性研究[J]. 胡一文,司文捷,龚江宏. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[9]热障涂层的研究现状及其制备技术[J]. 于海涛,牟仁德,谢敏,郭巍,牛晓庆,宋希文. 稀土. 2010(05)
[10]热喷涂技术及其设备应用[J]. 王元良,陈辉,周友龙,胡久富. 电焊机. 2005(11)
博士论文
[1]未烧结纳米YSZ粉体沉积及其对纳米涂层结构和性能的影响[D]. 赵岩.大连海事大学 2018
硕士论文
[1]空气等离子喷涂纳米氧化铝涂层组织、性能研究[D]. 蔡林.大连海事大学 2019
[2]等离子喷涂纳米及微米氧化铝涂层的制备与性能研究[D]. 熊璇玥.大连海事大学 2018
[3]大气等离子喷涂纳米结构YSZ涂层组织及性能研究[D]. 刘洪军.大连海事大学 2017
[4]等离子喷涂纳米结构热障涂层组织结构与残余应力分析[D]. 王亮.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3224414
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