熱障涂層（Thermal barrier coatings,TBCS）廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)的動、靜葉和航空發(fā)動機(jī)的渦輪葉片。通過將陶瓷材料涂覆在合金表面,利用陶瓷材料優(yōu)異的耐高溫、低熱導(dǎo)率以及耐腐蝕等性能對金屬基底進(jìn)行防護(hù),保障燃?xì)廨啓C(jī)以及航空發(fā)動機(jī)的熱端部件能夠可靠運(yùn)行。本文使用大氣等離子噴涂工藝,在Inconel600鎳基高溫合金表面制備NiCoCrAlY金屬粘結(jié)層和ZrO₂-8%wtY₂O₃陶瓷層,通過制備涂層金相試樣,利用光學(xué)顯微鏡觀察分析涂層的截面微觀形貌,利用掃描電鏡觀察分析涂層的表面微觀形貌。觀察發(fā)現(xiàn)涂層表面呈米白色,光滑平整,結(jié)構(gòu)致密,由粉末顆粒熔融堆疊形成,顆粒熔化情況較好,整體呈小顆粒扁平化團(tuán)聚堆疊形貌,涂層表面存在大量寬度小于1μm的裂紋;涂層的陶瓷層與粘結(jié)層、粘結(jié)層與金屬基體之間的界面處結(jié)合都比較好,沒有明顯的裂紋存在,涂層組織較為致密,可以看出是熔融顆粒扁平化堆疊形成的層狀薄片堆積而成,陶瓷層內(nèi)均勻分布著孔隙。使用維氏顯微硬度儀測試涂層的顯微硬度,通過熱震試驗(yàn)測試涂層的熱震性能,通過結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)測... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱障涂層結(jié)構(gòu)示意圖：（a）雙層結(jié)構(gòu)；（b）功能梯度結(jié)構(gòu)；（c）多層復(fù)合結(jié)構(gòu)

圖 1.2 雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖lication structure of double-layer structure thermal bar熱障涂層熱障涂層是專門對涂層結(jié)構(gòu)進(jìn)行梯度設(shè)計(jì)，不同比例的混合，并使混合的比例在涂層的部的組織結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分呈梯度變化，消除層與基體之間形成連續(xù)過度，最終使涂層的向連續(xù)變化，給涂層增加了熱應(yīng)力緩和功能最佳匹配的效果，使基體與涂層之間的結(jié)化、耐化學(xué)腐蝕和抗熱震性能得到進(jìn)一步匹配而導(dǎo)致的陶瓷層過早的從基體上脫落藝比較復(fù)雜，涂層的性能不夠穩(wěn)定，因此在

1 陶瓷層材料陶瓷層是熱障涂層最關(guān)鍵的部分，是保護(hù)金屬基體的主要結(jié)構(gòu)，通服役過程中的外部熱量對金屬基體起到熱防護(hù)的作用，因?yàn)榉郗h(huán)境會直接接觸高溫與腐蝕氣體等，因此對陶瓷層的材料性能提出非常嚴(yán)首先熱導(dǎo)率要低，保證對基體能夠起到熱防護(hù)的作用，其次要有較高數(shù)，避免與基體因熱膨脹系數(shù)不匹配而造成涂層的過早剝落，除此以耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、良好的抗高溫?zé)Y(jié)能力，高溫情況下良好、化學(xué)穩(wěn)定性，抗熱震性能等9-11。目前，陶瓷層材料主要包含三大類、碳化物類和氮化物類，其中最常見有 ZrO2、SiO2、Al2O3等，他理性能如表 1-1 所示。而 ZrO2因?yàn)闊釋?dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)高，并且綜合性能，因此應(yīng)用的最為廣泛，但是當(dāng) ZrO2的工作溫度達(dá)到一定產(chǎn)生相變，從而產(chǎn)生較大的體積變化并帶來相應(yīng)的相變應(yīng)力，導(dǎo)致涂落，進(jìn)而失效。ZrO2的相變形式以及溫度條件如下圖所示[12]:

【參考文獻(xiàn)】：
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