本文關鍵詞：熱障涂層制備工藝對涂層組織結構與性能的影響

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【摘要】：本文采用超音速火焰噴涂(HVOF)技術在高溫合金基體上制備了NiCoCrAlY粘結層，采用大氣等離子噴涂制備Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯（YSZ）陶瓷層，結合X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析（EDX）等表征手段，分析制備工藝對涂層物相和微觀組織的影響，并對比不同噴涂參數(shù)所制備樣品的表面粗糙度、孔隙率、顯微硬度、殘余應力和涂層熱震性能的差異，研究制備工藝對熱障涂層組織結構與性能的影響。 實驗結果表明，槍速為50mm/s時，涂層出現(xiàn)縱向裂紋，，隨著槍速的提高，涂層中的顯微裂紋增多；隨著送粉率的增大，涂層中的未融顆粒增多；隨著沉積溫度的升高，涂層中的孔洞越來越多，涂層組織越來越不均勻；沉積溫度越高，結合界面空洞越少，結合越致密。 涂層孔隙率隨著槍速的增大而減小，隨著送粉率的增大而增大，隨著噴涂溫度的升高而增大。當槍速為50mm/s時，涂層顯微硬度最大為7.48GPa，槍速為500mm/s和800mm/s時相差不大，均在4.8GPa左右；當槍速為500mm/s時，表面殘余應力最小為37.5MPa左右，而槍速較大或過小時，殘余應力相對較大。送粉率的變化對涂層顯微硬度和表面殘余應力的影響較��；涂層表面殘余應力隨著基體溫度的升高而降低。 涂層熱震失效的方式有兩種：由邊緣向中心剝落和表面發(fā)生層狀剝落。在噴涂溫度為100℃時，涂層在80次熱循環(huán)后發(fā)生肉眼可見的層狀剝落，而噴涂溫度越高，層狀剝落出現(xiàn)的越早；槍速過低時，失效方式為整體剝落。涂層殘余應力較大或不均勻時，涂層熱循環(huán)壽命較短。
【關鍵詞】：YSZ 熱障涂層 制備工藝 殘余應力 抗熱震性能
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究目的9-10
• 1.2 熱障涂層基本結構10-11
• 1.3 熱障涂層材料體系11-12
• 1.3.1 陶瓷層材料11-12
• 1.3.2 粘結層材料12
• 1.4 熱障涂層制備工藝12-14
• 1.5 熱障涂層的失效14-15
• 1.6 熱障涂層殘余應力研究現(xiàn)狀15-19
• 1.6.1 殘余應力的起因15
• 1.6.2 殘余應力的檢測方法15-18
• 1.6.3 熱噴涂參數(shù)對殘余應力的影響18-19
• 1.7 熱障涂層的發(fā)展趨勢19-20
• 1.8 本課題研究內容20-21
• 第2章 樣品制備及研究方法21-30
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗方案21-22
• 2.3 樣品制備22-27
• 2.3.1 涂層試樣的制備22-26
• 2.3.2 金相試樣的制備26-27
• 2.4 涂層組織結構分析方法27-29
• 2.4.1 噴涂態(tài)樣品表面形貌27
• 2.4.2 涂層表面粗糙度檢測27
• 2.4.3 涂層厚度檢測27
• 2.4.4 熱障涂層物相分析27-28
• 2.4.5 熱障涂層組織結構分析28
• 2.4.6 熱障涂層孔隙率檢測28
• 2.4.7 熱障涂層顯微硬度檢測28
• 2.4.8 粘結層-陶瓷層結合能力的表征28-29
• 2.5 熱障涂層性能檢測29-30
• 2.5.1 抗熱震性能29
• 2.5.2 殘余應力檢測29-30
• 第3章 工藝參數(shù)對涂層組織與性能的影響30-48
• 3.1 槍速對涂層組織結構及性能的影響30-37
• 3.1.1 噴涂態(tài)樣品表面形貌30-32
• 3.1.2 涂層表面粗糙度檢測32
• 3.1.3 熱障涂層物相分析32
• 3.1.4 涂層微觀組織結構分析32-33
• 3.1.5 涂層孔隙率檢測33-35
• 3.1.6 涂層顯微硬度檢測35-37
• 3.2 送粉率對涂層組織結構及性能的影響37-40
• 3.2.1 噴涂態(tài)樣品表面形貌37-38
• 3.2.2 樣品表面粗糙度檢測38
• 3.2.3 涂層組織結構分析38
• 3.2.4 涂層孔隙率檢測38
• 3.2.5 涂層顯微硬度檢測38-40
• 3.3 基體溫度對涂層組織結構及性能的影響40-44
• 3.3.1 噴涂態(tài)樣品表面形貌40
• 3.3.2 樣品表面粗糙度檢測40-41
• 3.3.3 熱障涂層組織結構分析41-42
• 3.3.4 熱障涂層孔隙率檢測42
• 3.3.5 涂層顯微硬度檢測42-44
• 3.4 噴槍型號對涂層組織結構及性能的影響44-46
• 3.4.1 噴涂態(tài)樣品表面形貌44-45
• 3.4.2 樣品表面粗糙度檢測45
• 3.4.3 熱障涂層組織結構分析45
• 3.4.4 熱障涂層孔隙率檢測45-46
• 3.4.5 涂層顯微硬度檢測46
• 3.5 不同參數(shù)對涂層殘余應力的影響46-48
• 第4章 熱障涂層抗熱震性能分析48-60
• 4.1 抗熱震性能宏觀現(xiàn)象48-52
• 4.1.1 熱震試驗過程48-52
• 4.1.2 熱障涂層的熱震壽命52
• 4.2 熱障涂層熱震后組織結構分析52-59
• 4.2.1 熱障涂層熱震前后相分析52
• 4.2.2 熱障涂層熱震后的表面微觀組織結構52-53
• 4.2.3 熱障涂層熱震后的截面微觀組織結構53-58
• 4.2.4 熱障涂層熱震后的粘結層的微觀組織結構58-59
• 4.3 殘余應力對涂層熱震性能的影響59-60
• 第5章 結論60-61
• 參考文獻61-65
• 在學研究成果65-66
• 致謝66

【參考文獻】

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本文編號：821799