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热障涂层双层黏结层的高温氧化行为
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作者 李霄 彭芯钰 +3 位作者 张世虎 刘晃 董会 王涛 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期157-161,共5页
采用箱式电阻炉研究了具有梯度热膨胀系数的(孔隙层+氧化层)双层黏结层结构热障涂层的高温氧化行为。采用气罩等离子喷涂在Inconel 738合金基材上制备60μm厚的孔隙层,通过超音速火焰喷涂(HVOF)在孔隙层上制备120μm厚的氧化层。在1000... 采用箱式电阻炉研究了具有梯度热膨胀系数的(孔隙层+氧化层)双层黏结层结构热障涂层的高温氧化行为。采用气罩等离子喷涂在Inconel 738合金基材上制备60μm厚的孔隙层,通过超音速火焰喷涂(HVOF)在孔隙层上制备120μm厚的氧化层。在1000℃下对黏结层进行不同时间的高温氧化试验。结果表明,黏结层由孔隙层和氧化层组成;喷涂态孔隙层具有典型的层状结构,未出现明显氧化;喷涂态氧化层较为致密,内部弥散分布着细小的α-Al2O3颗粒;具有梯度热膨胀系数黏结层表面的热生长氧化物(TGO)生长速率显著低于传统黏结层,且不再遵循抛物线生长规律,而是以对数规律生长;由于生长速率缓慢,尽管在制备过程中消耗了部分Al元素,但在500 h范围内TGO仍然以α-Al2O3为主。 展开更多
关键词 热障涂层 双层黏结层 高温氧化 等离子喷涂(APS) 超音速火焰喷涂(HVOF)
基于正交试验的热障涂层性能变化规律研究 预览
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作者 程广贵 唐荣荣 +3 位作者 杨诚 张忠强 袁宁一 丁建宁 《热喷涂技术》 2019年第2期49-57,共9页
热障涂层广泛应用于燃气轮机、飞机发动机等装备上,其性能直接影响装备的使用寿命。本文采用大气等离子喷涂工艺,在GH4169高温合金表面依次制备NiCoCrAlY金属粘结层和ZrO2-8%wtY2O3陶瓷层。采用扫描电镜和残余应力测试仪对样品的表面形... 热障涂层广泛应用于燃气轮机、飞机发动机等装备上,其性能直接影响装备的使用寿命。本文采用大气等离子喷涂工艺,在GH4169高温合金表面依次制备NiCoCrAlY金属粘结层和ZrO2-8%wtY2O3陶瓷层。采用扫描电镜和残余应力测试仪对样品的表面形貌、孔隙率以及表面的残余应力进行测试。通过正交试验研究喷涂工艺参数对热障陶瓷层厚度、孔隙率以及残余应力的影响,实验结果表明,对陶瓷层厚度的影响因素从大到小顺序依次为氢气流量,电流,氩气流量,喷涂距离;在相同的制备时间内,陶瓷层的厚度随着电流与氢气流量的增大而明显的增大;随着氩气流量与喷涂距离的增大,陶瓷层的厚度随之减小;对陶瓷层孔隙率的影响因素从大到小顺序依次为喷涂距离,氢气流量,电流,氩气流量。当氩气流量从30slpm/min增加到40slpm/min时,氢气流量从5slpm/min增加到10slpm/min时,孔隙率随之增大;当氩气流量从40slpm/min增加到50slpm/min时,氢气流量从10slpm/min增加到15slpm/min时,孔隙率随之减小。当喷涂距离从5mm增加到10mm时,孔隙率随之减小,而当喷涂距离从10mm增加到15mm时,孔隙率急剧升高,而随着电流的增大,孔隙率减小。电流、氢气流量以及氩气流量对涂层残余应力造成很大影响,随着电流以及氢气流量的增大,氩气流量的减小,涂层表面的残余应力急剧上升。 展开更多
关键词 热障涂层 大气等离子喷涂(APS) 表面形貌 残余应力
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MCrAlY粘结层的微观组织及制备方法研究进展 预览
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作者 陈守东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第15期2582-2588,共7页
热障涂层具有良好的隔热和抗氧化效果,是目前最为先进的高温防护涂层之一,与先进高效气膜冷却技术、高温结构材料一起并称为先进航空发动机及高压涡轮叶片的三大关键技术,被广泛应用于航空航天、汽车和大型火力发电等行业。高性能的热... 热障涂层具有良好的隔热和抗氧化效果,是目前最为先进的高温防护涂层之一,与先进高效气膜冷却技术、高温结构材料一起并称为先进航空发动机及高压涡轮叶片的三大关键技术,被广泛应用于航空航天、汽车和大型火力发电等行业。高性能的热障涂层体系可以对基体金属进行充分的保护,延长航空发动机和燃气轮机的使用寿命。热障涂层(TBCs)由三个部分组成:粘结层(BC)、热生长氧化物层(TGO)和陶瓷顶层(TC)。MCrAlY涂层是陶瓷层和基底合金之间的粘结层,它可以提高基底高温合金的抗氧化、抗腐蚀能力以及陶瓷层的粘结强度,其热膨胀系数、屈服强度、抗蠕变强度等物理与力学性能直接决定热障涂层体系的服役性能和寿命。当TBCs在高温下服役时,TGO才会形成。而在TGO生成初期,其可在一定程度上起到抑制有害氧化物生长的作用,即可视为抗氧化涂层。但是随着TBCs在高温下服役时间的延长,基底合金与MCrAlY粘结涂层之间的元素互扩散行为加剧,TGO不断生长以及热生长氧化物发生变形产生裂纹,最终导致涂层整体发生破坏性剥落,失去保护作用,造成巨大的安全事故和经济损失。热障涂层粘结层的抗氧化性能是决定热障涂层寿命的主要因素,而粘结涂层的成分设计及制备工艺是影响粘结层高温抗氧化性能的关键因素。为提高TBCs的高温服役性能和延长其使用寿命,国内外学者在MCrAlY粘结涂层的元素成分优化设计及组织结构、抑制基底合金/粘结层元素互扩散的扩散障、建立精确预测TBCs服役性能的热力学-动力学模型以及优化粘结涂层制备工艺等方面开展了大量细致的研究工作。采用MCrAlY(M=Ni、Co或Ni+Co)粘结层的热障涂层具有良好的高温性能,可降低热端部件的温度,以延长热障涂层的使用寿命和提高其效率。寻求性能优良的粘结涂层已成为热障涂层领域的研� 展开更多
关键词 MCrAlY粘结层 成分优化设计 热障涂层 等离子喷涂 电子束-物理气相沉积
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大气等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层的抗氧化性能
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作者 曹玉霞 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期147-150,共4页
采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C粉体,利用大气等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层,对粉体和涂层的显微结构进行了分析,并对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al_... 采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C粉体,利用大气等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C复合涂层,对粉体和涂层的显微结构进行了分析,并对涂层的抗氧化性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3和B_4C表面均包覆一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度为3~5μm。涂层呈典型的层状结构,涂层由NiCo CrAlY、Al2O3和B4C相组成。在850℃时,涂层的恒温氧化动力学曲线分为氧化初期的大斜率直线、氧化中期的小斜率直线和氧化后期的抛物线3个阶段。850℃下氧化96 h后,涂层表面生成一层连续的氧化物保护层,其外层主要由Al_2O_3组成,而内层则由Cr_2O_3和Al_2O_3组成。 展开更多
关键词 NiCoCrAlY/Al_2O_3-30%B_4C 复合涂层 大气等离子喷涂 氧化
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