纳米氧化锆热障涂层高温腐蚀性能的研究

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1、沈阳理工大学硕士学位论文摘要本文研究了等离子喷涂制备的纳米氧化锆热障涂层的结构与性能，并与同种方法制备的常规热障涂层进行了对比。BSE观察发现沉积态的纳米涂层结构致密，具有大量微小的分布均匀的孔洞；SEM观察显示其断口表面形貌呈片层结构，层问有明显的孔隙，片层由大量柱状晶组成，TEM观察表明柱状晶的尺寸大约为100x200nm；XRD相分析表明纳米氧化锆热障涂层的相结构为四方相。纳米涂层硬度比常规涂层提高了大约50％以上。纳米涂层的抗热冲击性能比常规涂层有明显的改善，其结合强度明显高于常规涂层的结合强度。同时纳米热障涂层的隔热效果比常规

2、氧化锆涂层优越，涂层的力学性能显著提高。纳米YSZ涂层在1100"C恒温及循环氧化后，在YS到粘结层界面生成了两层氧化物膜，上层为Ni、Cr的混合氧化物，下层为连续的ct-A1203层。在循环400h时，涂层仍保持完整，表现出了良好的抗氧化性能。与采用同种工艺喷涂的常规YSZ涂层相比，纳米YSZ涂层的氧化性能没有明显提高，这与纳米YSZ涂层晶粒长大有关。SEM观察发现，循环氧化300h后，涂层的晶粒尺寸主要分布在300～400rim之间，与常规YSZ涂层相近。氧化后，两种涂层的相结构不发生改变，仍然为四方相。900"C熔融硫酸盐腐蚀10

3、0h后，纳米涂层的腐蚀增重略低于常规YSZ涂层，在陶瓷层，粘结层之间形成了连续的A1203膜，表现出了良好的抗硫酸盐腐蚀性能。腐蚀后两种涂层体系中都没有发现硫化物的生成。熔融硫酸盐腐蚀后两种涂层的相结构仍然是四方相。关键词：热障涂层：等离子喷涂；高温氧化腐蚀；纳米氧化锆沈阳理工大学硕士学位论文AbstractInthispaperthehightemperatureperformanceofnano—zirconiaandtraditionalTBCspreparedbyairplasmaspraying(APS)werestudied

4、．AdensestructurewithlargeamountsofholesdistributeduniformlywasobservedbyBSEforthenano—caoting．Thenano-coatingexhibitedthetypicallamellarstructurecomposedofcolumnargrainswithsizearound100×200hmandhasthetetragonalphasc．Theresultsindicatedthatthenano-coatingpossesseshighcrh

5、ardness，strongerbondingstrength，betterthermalshockresistanceandheatinsulationpropertythantraditionalcoating．Theisothermalandcyclicoxidationbehaviorsofnano—zirconiaTBCsandtraditionalTBCswereinvestigated．Two—layeredoxidewasformedattheinterfaceofYSZ／bondcoatwithmixedoxideof

6、Ni，CronthetopandcontinuousA1203filminthebelow．After400hcyclicoxidationthecoatingkeepintactwithTGOindicatingitsexcellentoxidationresistance．Howevernomuchdifferenceoccurredbetweenthetwocoatingsattributedtothegrowthofgrain．Itwasfoundthatthegrainsizeinnano--coatinggrewupto30

7、0～400nmafteroxidation，similartothatofthetraditionalTBCs．ThephasecompositionWaSstilltetragonal．Thehotcorrosionbehaviorsofnano—coatingandtraditionalcoatingwerealsostudied．Themassgainofnano_coatingislowerthanthatoftraditionalcoatingwhenexposedtoNa2S04for100hat900℃andcontinu

8、ousA1203filmwereformedattheinterfaceofYSZ／bondcoatindicatingexcellenthotcorrosionresistance．Thegrainsiz