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等离子喷涂及反应形成的AI_2O_3梯度耐热涂层的研究

徐雪霞

  本论文对等离子喷涂不同粘结底层的Al_2O_3梯度涂层的耐热性能,主要是抗氧化性能和热震性能进行了研究,并与ZrO_2梯度涂层进行比较,重点研究了Al+Ni/Al粘结底层通过反应形成的Al_2O_3梯度涂层,探讨反应形成梯度涂层的形成机制和影响因素,并分析比较其抗氧化性能和热震性能。根据实验结果,主要得出以下结论:一、以Ni/Al为粘结底层的Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层:(1)三种涂层结构(3层0.3mm、5层0.3mm、5层0.1mm)的Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层的抗氧化性能均优于Ni/Al—ZrO_2梯度涂层,这主要是由于Al_2O_3涂层的致密度较高,有效地防止了涂层的氧化。(2)热震实验中发现涂层的失效机制包括三个阶段:裂纹的形成、扩展和涂层剥落。多层梯度涂层由于可以松弛涂层中热应力,抑制裂纹产生、延展和剥落而使涂层的热震性能得到提高。(3)由于应力松弛效应较弱,在800℃时上述3种结构的Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层的热震性能稍次于与之比较的Ni/Al—ZrO_2梯度涂层,3种涂层中又以5层0.1mm成分梯度差为20%的Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层热震性能最好,而在1000℃时该涂层具有最好的热震性能。这是由于5层0.1mm成分梯度差为20%的Al_2O_3梯度涂层合理的涂层结构使涂层中的应力得以有效地松弛,其较高的致密度也抑制了涂层的氧化。(4)总体来看,5层0.1mm成分梯度差为20%的Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层的耐热性能最佳。二、以Al+Ni/Al为粘结底层通过反应形成Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层(1)以Al+Ni/Al为粘结底层通过反应形成Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层在1000℃以上加热时在粘结底层与陶瓷层之间形成了Al_2O_3+Ni/Al合金喷涂组织的过渡层,形成了Ni/Al—Al_2O_3梯度涂层结构。(2)加热温度越高,加热时间越长,粘结底层中Al含量越高,反应形成的Ni/Al河北工业大学硕士研究生学位论文----AI*。梯度层越明显。u)以AI+NUAI为粘结底层通过反应形成 NUal一川。O;梯度涂层的抗氧化性能明显优于以NUAI粘结底层的无梯度川。O;涂层和 Zffo。涂层,且优于NUAbeAIp;梯度涂层和Ni/AI--rrrO。梯度涂层。这主要是由于在涂层内通过反应形成的过汲层减小了涂层孔隙率,阻止内部涂层和基体进一步氧化,也减小了热应力,抑制了由于涂层开裂造成的氧化。N)以20%Al+80%NUAI为粘结底层邀过反应形成的NilAI--AI。O3梯度涂层在110t长时间(大于7.sh)加热时抗氧化性能最高八以5%AI+95%Ni/AI为粘结底层通过反应形成的 NUAI--AI,O。梯度涂层在11000’C短时间H于 7.sh)加热时抗氧化性能最高,此外该涂层在 1000’C时的热震性能最高。6)虽然以 Al+NilAI为粘结底层迟过反应形成 NUAI--AI。O。梯度涂层由于具有梯度结构,其热震性能明显优于Ni/AI--AI。OvNilAl--tyrO。无梯度涂层。以Al+NiW为粘结底层通过反应形成NUAI--AI。O3梯度涂层虽然只有一个过渡层,但其热震性能仅稍次于NUAI--AI*。多层梯度涂层或与之相当,这是由于过渡层通过反应形成,组织过波平缓,减小了涂层中的热应力所致。该涂层中以5%l+95%NUAI为粘结底层通过反应形成的NUAI----AI刃。梯度涂层热震性能最高。……   
[关键词]:陶瓷涂层;耐热涂层;梯度涂层
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2000年