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1、第十一届国际热喷涂研讨会论文(ITSS’2008)第十二届全国热喷涂年会论文(CNTSC’2008)超音速等离子喷涂制备先进陶瓷涂层的特点1232韩志海,王海军,王斌利，郭永明（1．西安交通大学，金属材料强度国家重点实验室，西安710049;2．装甲兵工程学院，装备再制造技术国防科技重点实验室，北京100072；3.西安航空发动机（集团）公司28车间，西安710021）摘要:采用最新开发的第二代超音速等离子喷涂系统，通过工艺优化，制备了目前常见的几种陶瓷涂层（如ZrO2/MCrAlY梯度功能涂层，Nano
2、-ZrO2涂层，Cr2O3以及Ti-Al金属间化合物涂层等），并采用SEM、EDS、TEM、XDR等手段对陶瓷涂层的组织结构进行了分析表征。结果表明，相对于传统的等离子喷涂，上述涂层的致密性和界面结合状态都得到了明显改善。关键词：超音速等离子喷涂；陶瓷涂层；表征中图分类号：TG174.2文献标识码：ACharacteristicsofAdvancedCeramicCoatingsbySupersonicPlasmaSprayed1232HANZhi-hai，WANGHai-jun，WANGBin-li，G
3、UOYong-ming（1．StateKeyLaboratoryforMechanicalBehaviorofMaterials,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China;2．StateKeyLaboratoryofRemanufactureTechnology,ArmoredForceEngineeringInstitute,Beijing100072,China3.Xi’anAero-Engine(Group)Ltd.,Xi’an710021）Abstract
4、:ThenormallyfunctionallygradedYSZ/MCrAlYthermalbarriercoatings,Nano-structuredZrO2coatingandCr2O3coating,aswellasTi-AlintermetallicscoatingwerepreparedusingarecentlydevelopedSupersonicPlasmaSprayingsystem.Thecharacterizationsandmicrostructuresabovemention
5、edcoatingswereobservedbymeansoftheSEM,EDX,XDRandTEMandtheseallexhibitedabetterbondingstrengthanddensityrelativetoconventionalplasmaspraying.Keywords:Supersonicplasmaspray;Ceramic;Characterization超音速等离子喷涂主要特点是借助于超音速等离子体射流，可将入射其中的喷涂粉末熔融粒子[1]被加速到音速以上（根据粒子的密度
6、、尺寸和形状不同，速度大致在400~1000m/s）。由于粒子飞行的速度相对于传统等离子喷涂（一般粒子速度低于音速）大幅提高，使得形成涂层的致密性和结合强度显著提高。但是，由于粒子飞行速度的加快，在高温等离子射流中的加热时间相对缩短，对于喷涂高熔点陶瓷材料、难熔合金和一些金属间化合物则提出了更高的工艺要求。本文在第一代超音速等离子喷涂系统的基础上，通过加大电弧功率，改进单阳极拉伐尔喷管压缩孔道，加强对电弧区段的机械压[2]缩和加速，进一步提高了射流能量密度、速度和加热效率；同时，针对不同喷涂材料，采用了不
7、同的内送粉结构，保证喷涂粉末输送到等离子弧的适宜温区，达到相适应的熔化程度。由于超音速等离子体射流刚性大、速度快，对入射粉末熔滴易粘附在相对“冷”的喷管内壁造成的粘嘴、堵嘴问题有显著改善，同时周围空气对惰性等离子射流中熔滴材料的氧化和污染程度也大为减轻，形成了基金项目:国防科技重点实验室基金项目(9140C8502010803);国家自然科学基金资助项目(90305023)作者简介:韩志海(1956-),男,上海市人,教授-26-第十一届国际热喷涂研讨会论文(ITSS’2008)第十二届全国热喷涂年会论文
8、(CNTSC’2008)[3，4]相对“洁净”的涂层。本文介绍了采用最新开发的第二代超音速等离子喷涂系统（HEPJ-II）制备的几种典型陶瓷涂层的组织结构特点。1实验内容1.1几种喷涂用粉末材料图1与表1分别为喷涂界目前常用的几种陶瓷粉末材料的SEM形貌和标称成分。a)国产纳米氧化锆粉末（Nano-ZrO2）b)StarckZrO2粉末（Starck827.054-YSZ）c)MetcoZrO2粉末（Metco205-C-YS
