發(fā)布時間：2020-12-27 17:13

　　以納米結(jié)構(gòu)的La₂O₃、ZrO₂、8YSZ粉體為原材料,利用納米調(diào)控技術(shù)制備可用于等離子噴涂的粉體材料;利用等離子噴涂技術(shù)在304不銹鋼基體上分別噴涂含未改性粘結(jié)打底層和改性粘結(jié)打底層的YSZ和LZ/YSZ兩種結(jié)構(gòu)的熱障涂層。研究了熱障涂層的結(jié)合強度和抗氧化行為,并分析稀土改性的粘結(jié)打底層對其組織結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)涂層氧化不同時間后涂層的截面形貌圖及能譜圖分析其氧化后的組織結(jié)構(gòu),進而研究稀土改性粘結(jié)打底層對熱生長氧化物（TGO）層的影響。結(jié)果表明:含改性粘結(jié)打底層的雙陶瓷型熱障涂層La₂Zr₂O₇+8YSZ+mNiCoCrAlY在800℃和900℃下均具有最低的氧化速率,氧化增重速率常數(shù)分別為0.04372mg²·cm^-4·h^-1和0.12406mg²·cm^-4·h^-1,比含未改性粘結(jié)打底層的La₂Zr

【文章來源】：熱噴涂技術(shù). 2016年04期

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

用于制備熱障涂層的粉體喂料形貌

·20·熱噴涂技術(shù)8卷圖7未改性打底層涂層在900℃下氧化10h后截面形貌及其能譜圖：(a)涂層的截面形貌；(b)A點的能譜圖；(c)B點的能譜圖；(d)C點的能譜圖Fig.7Sectionimageofunmodifiedbond-coatTBCafter10hourshightemperatureoxidationtestat900℃andcorrespondingEDSresultsofpositionA、BandC2.4.2涂層的截面形貌圖7為8YSZ+NiCoCrAlY涂層氧化10h的截面形貌圖，該階段為氧化初期，這一階段氧化增重曲線呈直線上升，BC層氧供應(yīng)充足，氧化速度很快，TC/BC界面的金屬元素在動力學(xué)和熱力學(xué)條件的影響下，與氧發(fā)生反應(yīng)，在TC/BC界面上會產(chǎn)生Al2O3、Cr2O3和NiO。圖7（a）中顯示粘結(jié)打底層不同部位的能譜圖，基體與涂層界面處可見黑色的雜質(zhì)，A點能譜分析的結(jié)果顯示，Al、O的含量高，該物質(zhì)可能為Al2O3。B點的能譜分析結(jié)果顯示Cr、O的含量較多，生成的物質(zhì)可能為Cr2O3。這與熱力學(xué)分析的結(jié)果一致，說明Al、Cr等活性元素易發(fā)生氧化，優(yōu)先生成氧化物。C點的能譜分析顯示其主要成分與制備的粉體的成分相一致，成分中含有一定的氧，這可能是發(fā)生了輕微的氧化。圖8為8YSZ+m-NiCoCrAlY涂層的截面形貌圖及其能譜圖，氧化10h后，涂層的截面形貌與未改性的涂層的截面形貌相似，A點能譜分析顯示其氧化物主要為Al2O3，還含有少量的Cr2O3。B點的能譜分析表明粘結(jié)打底層仍保持原來的噴涂狀態(tài)，氧化程度不明顯。有研究表明[5]：在稀土改性的粘結(jié)打底層中，稀土元素的存在可以阻礙Cr3+向晶界處擴散，因此粘結(jié)打底層的氧化形式發(fā)生改變，由原來的Cr3+向外擴散轉(zhuǎn)變?yōu)镺2-向內(nèi)擴散為主，但O2-向內(nèi)擴散需要通過已經(jīng)形成的氧化膜，這導(dǎo)致擴散的幾率減小，從而降低氧化速率，生成Cr2

第4期·21·圖8改性打底層熱障涂層在900℃下氧化10h后截面形貌及其能譜圖：(a)涂層的截面形貌；(b)A點的能譜圖；(c)B點的能譜圖Fig.8Sectionimageofmodifiedbond-coatTBCafter10hourshightemperatureoxidationtestat900℃andcorrespondingEDSresultsofpositionAandB圖9改性打底層熱障涂層在900℃下氧化30h后截面形貌及其能譜圖：(a)涂層的截面形貌；(b)A點的能譜圖；(c)B點的能譜圖Fig.9Sectionimageofmodifiedbond-coatTBCafter30hourshightemperatureoxidationtestat900℃andcorrespondingEDSresultsofpositionAandB圖9為其氧化30h后的截面形貌圖，該階段大致為穩(wěn)定氧化階段。隨著氧化時間的延長，粘結(jié)打底層中的Al元素被不斷消耗，直到低于形成Al2O3所需Al元素的臨界含量，Al元素的活性顯著降低，因此Al2O3的形成受到涂層中氧含量的影響。結(jié)合圖9（b）中的能譜分析，當氧含量較高時，其可能生成尖晶石類的氧化物；但當氧含量較低時，氧化產(chǎn)物仍然主要為Al2O3。氧化時間延長，TGO層的厚度逐漸增加，當Al2O3層停止增厚時，穩(wěn)定氧化階段結(jié)束。圖10中，氧化100后，基本處于復(fù)雜氧化階段，氧化增重曲線趨于平緩。稀土元素可阻止氧化膜與涂層界面處孔洞的形成，從而增強氧化膜的粘附力，提高涂層抗高溫氧化性能。此外，稀土等活性元素與氧元素有很強的親和力，按照熱力學(xué)中的分析，稀土元素與氧結(jié)合后成為結(jié)晶核心，促進Al2O3及Cr2O3形核，從而降低形成Al2O3及Cr2O3臨界Al、Cr含量，促進高溫氧化過程中涂層表層氧化膜形成[6]。在這個階段，由于粘結(jié)打底層中Al元素的貧化，致使涂層內(nèi)選擇性氧化過程結(jié)束，其他金屬元素重新參與到高溫氧化反應(yīng)中，之前生成的Al

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱障涂層材料[J]. 曹學(xué)強.  功能材料信息. 2007(05)
[2]活性元素影響MCrAlY涂層氧化性能的研究進展[J]. 宋鵬,陸建生,趙寶祿,W.J.Quadakkers.  材料導(dǎo)報. 2007(07)
[3]CeO2改性的滲鉻涂層及氧化性能研究[J]. 朱利敏,彭曉.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 2005(02)



本文編號：2942148