热障涂层制备工艺对涂层组织结构与性能的影响

发布时间：2017-09-09 17:31

  本文关键词：热障涂层制备工艺对涂层组织结构与性能的影响

  更多相关文章： YSZ 热障涂层 制备工艺 残余应力 抗热震性能

【摘要】：本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在高温合金基体上制备了NiCoCrAlY粘结层，采用大气等离子喷涂制备Y2O3稳定化的氧化锆（YSZ）陶瓷层，结合X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDX）等表征手段，分析制备工艺对涂层物相和微观组织的影响，并对比不同喷涂参数所制备样品的表面粗糙度、孔隙率、显微硬度、残余应力和涂层热震性能的差异，研究制备工艺对热障涂层组织结构与性能的影响。 实验结果表明，枪速为50mm/s时，涂层出现纵向裂纹，，随着枪速的提高，涂层中的显微裂纹增多；随着送粉率的增大，涂层中的未融颗粒增多；随着沉积温度的升高，涂层中的孔洞越来越多，涂层组织越来越不均匀；沉积温度越高，结合界面空洞越少，结合越致密。 涂层孔隙率随着枪速的增大而减小，随着送粉率的增大而增大，随着喷涂温度的升高而增大。当枪速为50mm/s时，涂层显微硬度最大为7.48GPa，枪速为500mm/s和800mm/s时相差不大，均在4.8GPa左右；当枪速为500mm/s时，表面残余应力最小为37.5MPa左右，而枪速较大或过小时，残余应力相对较大。送粉率的变化对涂层显微硬度和表面残余应力的影响较小；涂层表面残余应力随着基体温度的升高而降低。 涂层热震失效的方式有两种：由边缘向中心剥落和表面发生层状剥落。在喷涂温度为100℃时，涂层在80次热循环后发生肉眼可见的层状剥落，而喷涂温度越高，层状剥落出现的越早；枪速过低时，失效方式为整体剥落。涂层残余应力较大或不均匀时，涂层热循环寿命较短。
【关键词】：YSZ 热障涂层 制备工艺 残余应力 抗热震性能
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题背景及研究目的9-10
• 1.2 热障涂层基本结构10-11
• 1.3 热障涂层材料体系11-12
• 1.3.1 陶瓷层材料11-12
• 1.3.2 粘结层材料12
• 1.4 热障涂层制备工艺12-14
• 1.5 热障涂层的失效14-15
• 1.6 热障涂层残余应力研究现状15-19
• 1.6.1 残余应力的起因15
• 1.6.2 残余应力的检测方法15-18
• 1.6.3 热喷涂参数对残余应力的影响18-19
• 1.7 热障涂层的发展趋势19-20
• 1.8 本课题研究内容20-21
• 第2章 样品制备及研究方法21-30
• 2.1 实验材料21
• 2.2 实验方案21-22
• 2.3 样品制备22-27
• 2.3.1 涂层试样的制备22-26
• 2.3.2 金相试样的制备26-27
• 2.4 涂层组织结构分析方法27-29
• 2.4.1 喷涂态样品表面形貌27
• 2.4.2 涂层表面粗糙度检测27
• 2.4.3 涂层厚度检测27
• 2.4.4 热障涂层物相分析27-28
• 2.4.5 热障涂层组织结构分析28
• 2.4.6 热障涂层孔隙率检测28
• 2.4.7 热障涂层显微硬度检测28
• 2.4.8 粘结层-陶瓷层结合能力的表征28-29
• 2.5 热障涂层性能检测29-30
• 2.5.1 抗热震性能29
• 2.5.2 残余应力检测29-30
• 第3章 工艺参数对涂层组织与性能的影响30-48
• 3.1 枪速对涂层组织结构及性能的影响30-37
• 3.1.1 喷涂态样品表面形貌30-32
• 3.1.2 涂层表面粗糙度检测32
• 3.1.3 热障涂层物相分析32
• 3.1.4 涂层微观组织结构分析32-33
• 3.1.5 涂层孔隙率检测33-35
• 3.1.6 涂层显微硬度检测35-37
• 3.2 送粉率对涂层组织结构及性能的影响37-40
• 3.2.1 喷涂态样品表面形貌37-38
• 3.2.2 样品表面粗糙度检测38
• 3.2.3 涂层组织结构分析38
• 3.2.4 涂层孔隙率检测38
• 3.2.5 涂层显微硬度检测38-40
• 3.3 基体温度对涂层组织结构及性能的影响40-44
• 3.3.1 喷涂态样品表面形貌40
• 3.3.2 样品表面粗糙度检测40-41
• 3.3.3 热障涂层组织结构分析41-42
• 3.3.4 热障涂层孔隙率检测42
• 3.3.5 涂层显微硬度检测42-44
• 3.4 喷枪型号对涂层组织结构及性能的影响44-46
• 3.4.1 喷涂态样品表面形貌44-45
• 3.4.2 样品表面粗糙度检测45
• 3.4.3 热障涂层组织结构分析45
• 3.4.4 热障涂层孔隙率检测45-46
• 3.4.5 涂层显微硬度检测46
• 3.5 不同参数对涂层残余应力的影响46-48
• 第4章 热障涂层抗热震性能分析48-60
• 4.1 抗热震性能宏观现象48-52
• 4.1.1 热震试验过程48-52
• 4.1.2 热障涂层的热震寿命52
• 4.2 热障涂层热震后组织结构分析52-59
• 4.2.1 热障涂层热震前后相分析52
• 4.2.2 热障涂层热震后的表面微观组织结构52-53
• 4.2.3 热障涂层热震后的截面微观组织结构53-58
• 4.2.4 热障涂层热震后的粘结层的微观组织结构58-59
• 4.3 残余应力对涂层热震性能的影响59-60
• 第5章 结论60-61
• 参考文献61-65
• 在学研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈慧君;李其连;程旭东;陈良国;;TGO对热障涂层失效的作用分析[J];材料保护;2012年03期

2 周宏明;易丹青;余志明;肖来荣;;热障涂层的研究现状与发展方向[J];材料导报;2006年03期

3 周洪;李飞;何博;王俊;孙宝德;;热障涂层材料研究进展[J];材料导报;2006年10期

4 项建英;陈树海;黄继华;周国栋;梁文建;汪瑞军;何箐;;稀土锆酸盐热障涂层材料研究进展[J];材料导报;2012年01期

5 王东生;田宗军;曲光;张少伍;沈理达;黄因慧;;等离子喷涂纳米结构ZrO_2-7%Y_2O_3热障涂层的组织及性能[J];机械工程材料;2011年03期

6 吴秀刚;李晨希;;大气等离子喷涂热障涂层的失效机理及研究进展[J];材料保护;2013年10期

7 韩玉君;叶福兴;陆冠雄;刘彻;郝杰;;热障涂层界面化合物与残余应力演变研究[J];稀有金属材料与工程;2014年05期

8 张红松;杨树森;温倩;;A_2Zr_2O_7型稀土锆酸盐热障涂层研究进展[J];表面技术;2014年04期

9 撒世勇;王大伟;;热障涂层材料与技术的研究进展[J];腐蚀科学与防护技术;2014年05期

10 齐红宇;刘金龙;杨晓光;王井科;;基于云纹干涉法与钻孔法的等离子热障涂层残余应力实验[J];航空动力学报;2011年03期

本文编号：821799