论文部分内容阅读
本文研究了等离子喷涂制备的纳米氧化锆热障涂层的结构与性能,并与同种方法制备的常规热障涂层进行了对比。BSE观察发现沉积态的纳米涂层结构致密,具有大量微小的分布均匀的孔洞;SEM 观察显示其断口表面形貌呈片层结构,层间有明显的孔隙,片层由大量柱状晶组成,TEM观察表明柱状晶的尺寸大约为100×200nm;XRD相分析表明纳米氧化锆热障涂层的相结构为四方相。
纳米涂层硬度比常规涂层提高了大约50%以上。纳米涂层的抗热冲击性能比常规涂层有明显的改善,其结合强度明显高于常规涂层的结合强度。同时纳米热障涂层的隔热效果比常规氧化锆涂层优越,涂层的力学性能显著提高。
纳米YSZ涂层在1100℃恒温及循环氧化后,在 YSZ/粘结层界面生成了两层氧化物膜,上层为Ni、Cr的混合氧化物,下层为连续的α-Al<,2>O<,3>层。在循环400h时,涂层仍保持完整,表现出了良好的抗氧化性能。与采用同种工艺喷涂的常规YSZ涂层相比,纳米YSZ涂层的氧化性能没有明显提高,这与纳米YSZ涂层晶粒长大有关。SEM观察发现,循环氧化300h后,涂层的晶粒尺寸主要分布在300~400nm之间,与常规YSZ涂层相近。氧化后,两种涂层的相结构不发生改变,仍然为四方相。
900℃熔融硫酸盐腐蚀100h后,纳米涂层的腐蚀增重略低于常规YSZ涂层,在陶瓷层/粘结层之间形成了连续的Al<,2>O<,3>膜,表现出了良好的抗硫酸盐腐蚀性能。腐蚀后两种涂层体系中都没有发现硫化物的生成。熔融硫酸盐腐蚀后两种涂层的相结构仍然是四方相。