宋闪光
,
王伟
,
谭世磊
,
王莉莉
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.008
目的 提高YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性.方法 采用电泳沉积方法在Inconel600高温合金表面沉积YSZ/(Al,Ni)复合涂层和掺杂稀土Nd2O3-YSZ/(Al,Ni)(N-YSZ/(Al,Ni))复合涂层,然后进行真空烧结,最后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验.通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并通过采用SEM和XRD分别对复合涂层形貌和微观结构进行分析.结果 在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素复合涂层的氧化增重速率为0.0057 mg/cm2,而掺杂钕元素的复合涂层的氧化增重速率为0.0046 mg/cm2,比未掺杂稀土YSZ/(Al,Ni)复合涂层低.N-YSZ/(A1,Ni)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒较小,裂纹少,表面更加致密,并且发生自愈合现象.真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度大约为4.0 N,在经过氧化100 h后,掺杂稀土的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的结合强度为3.26 N,未掺杂稀土钕元素YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6N.N-YSZ/(Al,Ni)热障复合涂层中存在Nd2Zr2O7相和稳定的NiAl2O4相,Nd2Zr2O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化性.结论 掺杂稀土氧化钕N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层,在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中发生自愈合现象.随着氧化时间的增加,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层表面的颗粒趋于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密和平整.掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(A1,Ni)复合涂层与基体之间具有更高的结合强度.在1 100℃、空气氛围下等温氧化100 h时,掺杂了稀土钕元素的N-YSZ/(A1,Ni)复合涂层与基体的结合强度明显大于YSZ/(Al,Ni)复合涂层,提高了N-YSZ/(A1,Ni)复合涂层的抗剥落性和服役寿命.在1100℃、空气氛围下等温氧化过程中,掺杂稀土元素钕的N-YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能比未掺杂稀土元素的YSZ/(Al,Ni)复合涂层的抗高温氧化性能显著提高.
关键词:
抗高温氧化
,
结合强度
,
氧化钕
,
稀土掺杂
,
自愈合
,
热障涂层
宋闪光
,
王伟
,
谭世磊
,
王莉莉
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.03.018
目的：提高YSZ/( Ni,Al)复合涂层与基体的结合强度和抗高温氧化性。方法采用电泳沉积的方法,在Inconel 600高温合金表面上沉积YSZ/( Ni,Al)复合涂层和掺杂稀土Gd2 O3-YSZ/( Ni,Al)(简称G-YSZ/( Al,Ni))复合涂层,后进行真空烧结,然后对制备好的热障复合涂层进行划痕实验和等温循环氧化实验。通过对样品进行等温循环氧化实验,获取不同氧化时间段的复合涂层样品,并采用SEM和XRD对复合涂层组织和形貌进行分析。结果在1100℃等温氧化过程中,未掺杂稀土元素的氧化增重速率为0.0057 mg/mm2,而掺杂钆元素的氧化速率为0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未掺杂稀土YSZ/( Ni,Al)复合涂层的低。 G-YSZ/( Ni,Al)热障复合涂层在等温氧化过程中颗粒长大较小、裂纹少、表面更加致密。真空烧结后的YSZ/(Al,Ni)复合涂层和G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度约为4.0 N,氧化100 h后,掺杂稀土的G-YSZ/(Al,Ni)复合涂层结合强度为3.5 N,未掺杂稀土的YSZ/(Al,Ni)复合涂层与基体的结合强度为2.6 N。 G-YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层中存在Gd2Zr2O7相和稳定的NiAl2O4相,Gd2 Zr2 O7相具有良好的稳定性以及耐高温氧化。结论掺杂稀土氧化钆的G-YSZ/( Al,Ni)涂层的抗高温氧化性能显著提高。在等温氧化过程中,掺杂稀土元素的G-YSZ/( Al,Ni)复合涂层,其颗粒趋向于均匀化,裂纹明显变少,使得涂层更加致密,表面更加平整。等温氧化100 h后,掺杂了稀土氧化钆的G-YSZ/( Al,Ni)复合涂层基体之间具有更好的结合力,抗剥落性和服役寿命较好。
关键词:
热障涂层
,
电泳沉积
,
抗高温氧化
,
结合强度
,
氧化钆
,
稀土掺杂
宋闪光
,
谭世磊
,
戚哮啸
,
王伟
,
王莉莉
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(16)64427-8
采用电泳沉积技术在喷丸处理和未处理的 Inconel600高温合金基体表面制备 YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层，然后进行真空烧结。使用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和电子探针能谱仪分析复合涂层的组成和相变，分析和讨论基体喷丸处理后的 YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的显微组织结构和性能之间的关系。结果显示，基体喷丸处理后的YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层在1100°C 等温氧化100 h 后的结合强度和抗氧化增重分别是3.3 N 和0.00817 mg/cm2，而基体未处理的 YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层的结合强度和抗氧化增重分别为2.6 N 和0.00559 mg/cm2。在能谱分析得出喷丸处理的涂层在等温氧化后出现明显的铬元素从基体向涂层扩散。基体喷丸处理后的 YSZ/(Ni,Al)热障复合涂层具有更优异的结合性能和抗高温氧化性能。
关键词:
复合涂层
,
电泳沉积
,
喷丸处理
,
结合力
,
抗高温氧化
