项建英
,
陈树海
,
黄继华
,
周国栋
,
梁文建
,
汪瑞军
,
何箐
材料导报
稀土锆酸盐是最有希望应用于未来高性能航空发动机的热障涂层材料之一.归纳了国内外研究者在稀土锆酸盐类陶瓷材料上取得的结果,系统分析了不同位置全取代或部分取代得到的掺杂陶瓷材料的热物理性能和力学性能,并讨论了热障涂层材料研究的发展趋势,最后指出了稀土高酸盐热障涂层材料需要进一步研究的关键问题.
关键词:
热障涂层
,
稀土锆酸盐
,
热物理性能
,
力学性能
何箐
,
吴鹏
,
屈轶
,
汪瑞军
,
王伟平
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.016
提出一种高温度梯度、燃气加热和CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)沉积条件下热障涂层热循环实验方法,并对1200℃下CMAS沉积物对等离子喷涂热障涂层过早失效的影响因素进行讨论和分析.结果表明:无CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命为573次;CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命降低至70次.CMAS渗入会导致陶瓷层表层产生致密层和横向微裂纹增多.CMAS耦合条件下,热障涂层的失效以陶瓷层逐层剥离为主.
关键词:
CMAS沉积物
,
热循环
,
高温度梯度
,
热障涂层
,
失效
王世兴
,
汪瑞军
,
何箐
,
屈轶
,
王伟平
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2011.06.007
采用固相反应在1 400℃合成了具有萤石结构的铈酸镧(LCO)粉末.考虑到等离子喷涂过程中CeO2挥发高于La2O3,通过对合成粉末原始配比进行调整,制备出的等离子喷涂LCO涂层符合La2Ce2O7化学计量比.LCO涂层在1 400℃下,热处理110 h后未发生分解现象.隔热性能测试结果表明,相同厚度的双层结构LCO/YSZ涂层,在1 250℃下隔热性能约为YSZ涂层的2倍.
关键词:
热障涂层
,
铈酸镧
,
等离子喷涂
,
隔热性能
何箐
,
李嘉
,
詹华
,
汪瑞军
,
王伟平
表面技术
采用超音速火焰喷涂+大气等离子喷涂工艺,在K403高温合金表面制备不同层厚比的NiCrAlY/纳米7YSZ热障涂层,研究了涂层厚度变化对热障涂层表面粗糙度、结合强度、热震性能和热循环寿命的影响规律.结果表明:当粘结层厚度一定时,随着陶瓷层厚度的增加,其表面粗糙度增加,涂层结合强度下降；当粘结层厚度为50 μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加而降低,粘结层厚度提高至100 μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加先提高,后降低,热障涂层在1100℃的热循环寿命测试结果也基本对应这一规律；当粘结层厚50μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(1～2)∶1的范围内,或者粘结层厚100 μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(2～2.5)∶1范围内时,热障涂层具有较优异的性能.
关键词:
热障涂层
,
陶瓷层厚度
,
层厚比
,
热循环寿命
何箐
,
屈轶
,
汪瑞军
,
王伟平
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.012
采用超音速火焰喷涂技术在定向凝固DZ40M钴基高温合金表面喷涂NiCrAlY金属粘接层,以纳米7YSZ团聚粉末为原料,分别利用大气等离子喷涂技术在粘接层表面制备了纳米结构和垂直裂纹结构7YSZ涂层,研究了高温合金基体和带涂层的基体在900℃下的燃气热腐蚀性能,分析了合金和涂层的燃气热腐蚀产物和过程.结果表明:两种结构热障涂层均大幅度提高了DZ40M合金的抗燃气热腐蚀性能,可避免基体在高温燃气热腐蚀中产生大量易剥离的腐蚀产物和氧化腐蚀孔洞;两种结构涂层在燃气热腐蚀后仍然保持完整并具有相近的燃气热腐蚀速率,垂直裂纹结构涂层中垂直于基体的贯穿裂纹在提高涂层应变容限的同时,并不会成为腐蚀介质快速渗入的通道.
关键词:
DZ40M高温合金
,
热障涂层
,
垂直裂纹
,
燃气热腐蚀
黄威
,
朱颖
,
何箐
,
汪瑞军
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.10.020
基于纳米涂层的优异性能,研究了纳米YSZ热喷涂粉末的制备工艺.喷雾干燥造粒后,分别用霍尔漏斗法和电子扫描显微镜对团聚体粉末的流动性、松装密度及微观形貌进行了测试与分析.研究发现,固含量越高,粉末的流动性及松装密度性能越好,但过高的固含量反而会影响造粒效果;在固含量一定的情况下,黏结剂含量适中的浆料造粒后团聚体粉末的流动性更好.为了得到性能更好的团聚体粉末,合理的后续处理方法是在电流300A,电压40V条件下进行等离子致密化.
关键词:
纳米YSZ
,
喷雾干燥
,
热处理
,
等离子致密化
李嘉
,
谢铮
,
何箐
,
邹晗
,
吕玉芬
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.09.004
目的：通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2 O3-Yb2 O3-Y2 O3-ZrO2( GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%；在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8 YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。
关键词:
热障涂层
,
稀土氧化物
,
掺杂改性
,
氧化锆
,
热物性
,
高温相稳定性
淳道勇
,
汪瑞军
,
由晓明
,
何箐
,
邹晗
,
吕玉芬
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.09.019
目的 通过关注纳米8YSZ粉末在不同温度下烧结过程中的晶粒长大行为及相结构组成变化,获得纳米8YSZ粉末的高温稳定性,防止高温烧结导致纳米8YSZ涂层性能明显衰减,致使涂层在正常服役过程中过早失效.方法 采用共沉淀工艺合成低杂质含量的8YSZ纳米粉末,经过低温煅烧预处理后,在900～1200℃温度区间进行3～12h的烧结.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对纳米颗粒进行物相结构和形貌分析,根据Scherrer公式计算热处理后的颗粒平均晶粒尺寸,采用Arrhenius公式得到晶粒生长活化能,进而确定晶粒的生长机制.结果 经过低温煅烧预处理后,粉末绝大多数仍然保持非晶态结构,经过高温热处理后,粉末均完成了晶态转化,相结构基本为单一四方相.温度为900～1100℃时,晶粒生长的活化能为42.638 kJ/mol;温度为1100～1200℃时,晶粒生长的活化能为3.849 kJ/mol.结论 高温热处理后,纳米8YSZ粉末物相结构为单一四方相,可以保持高温稳定性,防止涂层性能明显衰减.温度为900～1200℃时,晶粒生长机制以表面扩散为主的聚合生长.
关键词:
纳米8YSZ粉末
,
高温热处理
,
晶粒尺寸
,
相转变
,
晶粒生长
,
生长活化能
何箐
,
汪瑞军
,
邹晗
,
由晓明
,
王伟平
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.04.011
利用常规等离子喷涂和高能等离子喷涂工艺分别制备了不同结构的8YSZ热障涂层,研究了不同结构涂层在高温退火(1 250℃,2h)和燃气热冲击条件(1 200℃/900℃)下对CMAS沉积物防护作用.结果表明:提高8YSZ涂层致密度和在其表面制备致密氧化铝封阻层可延缓CMAS沉积物渗入和反应,并提高涂层在CMAS耦合条件下燃气热冲击寿命,在孔隙率12.9％的8YSZ涂层表面制备厚度10～20 μm致密氧化铝层,热冲击寿命提高4.4倍.8YSZ涂层致密度提高或表面致密氧化铝薄层制备,可进一步降低涂层表面粗糙度,同时燃气热冲击条件下氧化铝层自身逐层剥离的失效形式,均能减缓CMAS的粘附;1 250℃下氧化铝层会溶解进入CMAS提高局部Al含量,从而使CMAS中局部低熔点相向高熔点钙长石相转变,会进一步提高界面稳定性.
关键词:
CMAS沉积物
,
热障涂层
,
氧化铝封阻层
,
防护作用
