等离子喷涂制备al2o3zro2复合结构热障涂层的性能

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1、等离子喷涂制备A12O3/ZrO2复合结构热障涂层的性能杨宏波刘朝辉易童彬刘娜舒心罗平工业第五九研宄所以NiCrAlY为金属黏结层材料、以A12O3和ZrO2*陶瓷层材料，采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备了3种热障涂层，通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对涂层的微观形貌和晶相进行了表征，并研宄了涂层的抗高温氧化性能和抗热震性能。结果表明:NiCrAlY/Al203/Zr02复合结构热障涂层表而无孔洞和裂纹等缺陷，高温氧化后该涂层主要包括Mg2Zr50l2ff（Fe，Mg）（Cr,Ee）20,两种晶相；由于A1A的阻氧作用，NiCrAlY/Ah（VZrO2涂层具有

2、最佳的抗高温氧化性能;NiCrAlY/ZrO2涂层层间材料的热膨胀系数呈梯度变化，表现出最佳的抗热震性能。关键词：等离子喷涂;热障涂层;抗高温氧化性能;抗热震性能;杨宏波（1990-）,男，湖北黄M人，研究生刘朝辉教授2017-05-24基金：重庆市研宂生科研创新项FI（CYS16238）PropertiesofA1203/Zr02CompositeStructuralThermalBarrierCoatingPreparedbyPlasmaSprayingMethodYANGHongboLlUZhaohuiYITongbinLIUNaSHUXinLUOPingDepartmentofMil

3、itaryFacility,ALUP;No.59InstituteofChinaWeaponsIndustry;Abstract：Threekindsofthermalbarriercoatingwerepreparedonthesurfaceof304stainlesssteelbyplasmasprayingmethodwithNiCrAlYservedasmetalbondinglayermaterialandAl203andZrO2servedastheceramiclayermaterials.Themicroscopicmorphologyandcrystallinephaseo

4、fthecoatingwascharacterizedbyscanningelectronmicroscope(SRM)andX-raydiffractometer(XRD).Thehightemperatureoxidationresistanceandthermalshockresistanceofthecoatingwerealsostudied.TheresultsshowthatNiCrA1Y/Al203/Zr02compositestructuralthermalbarriercoatingsurfacedidnothaveanyholeandcrack,andtherewere

5、Mg2Zr50

6、2and(Fe,Mg)(Cr,Fe204crystal1inephaseinthecoatingafterhightemperatureoxidation.NiCrAlY/ZrO2coatinghadthebesthightemperatureoxidationresistancebecauseoftheoxygenbarriereffectofAl203.ThethermalexpansioncoefficientofinterlayermaterialinNiCrAlY/ZrO2coatinghadagradienttrendandthecoatingexhibitedt

7、hebestthermalshockresistance.Keyword：plasmaspraying;thermalbarriercoating;hightemperatureoxidationresistance;thermalshockresistance;Received：2017-05?40引言热障涂层(TBCs)是指由MCrAlY(M为Co,Cr或Co+Cr)金属黏结层和陶瓷面层组成的复合结构涂层，主要用于对燃气轮机、涡轮发动机等高温零部件的表面进行热防护。在高温氧化环境中，环境中的氧元素通过涂层中的毛细通道侵入黏结层与陶瓷面层的界面区域，将金属黏结层中的铬、铝等元素进行选择性地

8、氧化,生成一层Al203、Cn03薄膜，从而阻止氧元素向基体

9、Aj进一步入侵，以形成对金属基体的保护。目前，制备热障涂层所使用的两种陶瓷材料主要为A1A和Zr02,研究的热点集中在如何提高涂层在热喷涂过程中的热稳定性［1-3］。研究［4-6］表明，由于金属黏结层材料的热膨胀系数与陶瓷面层材料的差异较大，随着高温氧化的进行，在两者的界面区域会逐渐产生较大的残余应力，从而引起涂层的脱落与失效。针对热障涂层的这-缺