韩玉君
,
叶福兴
,
陆冠雄
,
刘彻
,
郝杰
稀有金属材料与工程
用超音速氧燃料热喷涂在铁基合金上制备热障涂层粘结层,用大气等离子热喷涂技术制备陶瓷层.研究了高温氧化后其界面化合物和残余应力的演变.结果表明,随着高温氧化的进行,TGO和BC/基体界面均有氧化物生成,但生长形貌和趋势并不一致.TGO由Al2O3层与尖晶石层组成;BC/基体界面氧化物为单一Al2O3,且存在层状和块状两种形貌.合金的热化学动力学引起元素Co和Ni向基底扩散比较严重,Al元素扩散止于界面氧化物层,基本不向铸铁基底扩散,Fe元素会向粘结层方向扩散.TGO残余应力的演化分为0～15 h和15～100 h 2个阶段,且残余应力与TGO的凹凸生长形貌及其物相组成密切相关;而BC/基体界面单一氧化物的残余应力基本稳定,不受其生长形貌影响.
关键词:
超音速氧燃料热喷涂
,
热障涂层
,
高温氧化
,
尖晶石
,
残余应力
马宁
,
程振雄
,
乌焕涛
,
叶福兴
稀有金属材料与工程
选用4种不同WC尺度的WC-12Co粉末作为初始喂料,通过超音速火焰喷涂系统(HVOF)制备了涂层.考察了不同粉末结构对涂层沉积过程的脱碳行为和涂层组织性能的影响.结果表明:WC颗粒尺寸减小加剧了涂层脱碳行为,涂层中W2C含量增加,粘结相非晶化现象明显,涂层硬度增加,但是当WC颗粒尺寸减小到纳米尺度时,韧性下降.双峰结构涂层表现出最好的韧性同时兼备较高的硬度.
关键词:
粉末结构
,
WC-Co
,
HVOF
,
涂层
韩玉君
,
叶福兴
,
王志平
,
丁坤英
材料保护
热障涂层技术广泛用于航空涡轮发动机等尖端领域,相关的研究涉及新型热障涂层材料的开发、粘结层成分和表面结构的优化、高温氧化后热生长氧化物(TGO)或TGO/粘结层(BC)界面处残余应力水平的检测、新型涂层制备工艺的开发等诸多方面.主要阐述了时7-8YSZ热障涂层材料的改良、烧绿石结构材料的开发、超音速微粒轰击粘结层表面细晶处理等方面取得的研究进展,展望了热障涂层材料较有潜力的研究方向.
关键词:
热障涂层
,
粘结层
,
7-8YSZ
,
烧绿石
,
高温氧化
陆冠雄
,
郝利军
,
刘彻
,
叶福兴
中国有色金属学报
为了缓解涂层和基体之间的热失配应力，采用化学镀方法在2A70铝合金表面上制备Ni-P和Ni-Cu-P过渡层；然后在镀层表面依次制备CoNiCrAlY粘结层和ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)陶瓷层(质量分数)，获得复合热障涂层；并采用热循环方法评定该涂层体系的抗热震性能。结果表明，采用Ni-P镀层和Ni-Cu-P镀层作为过渡层的试样的热震寿命分别约为1000次和500次；Ni和Al元素的互扩散使过渡层与基体界面区域形成了扩散层和岛状颗粒，一些颗粒与扩散层连通后提高了涂层与基体的结合强度，但孤立的颗粒由于变形能力差，对涂层的寿命有不利影响；在交变应力下颗粒与基体界面处会形成裂纹，并最终导致涂层剥离。
关键词:
热障涂层
,
大气等离子喷涂
,
化学镀
,
失效机制
韩玉君
,
叶福兴
,
董允
,
王志平
,
丁坤英
,
林晓娉
腐蚀科学与防护技术
采用超音速微粒轰击(SFPB)技术细化处理高速氧燃料喷涂法(HVOF)喷涂的粘结层, 结果表明粘结层主要由γ'-Ni3Al相和γ-Ni相组成. 高温氧化2 h,粘结层表面首先生成亚稳态的γ-Al2O3和稳态的 α-Al2O3,且在Al2O3之间有少量NiO、Co3O4和尖晶石. 亚稳γ-Al2O3和尖晶石倾向于借助β-(Ni,Co)Al相或γ'-Ni3Al相晶体表面形核长大; 稳定的α-Al2O3倾向于借助γ-Ni相晶体表面形核长大. 较长时间的高温氧化后,形成了以α-Al2O3为主相的热生长氧化物层(TGO), 对热障涂层系统的高温腐蚀具有良好的防护作用.
关键词:
超音速微粒轰击技术
,
bond coat
,
isothermal oxidation
,
metastable
,
spinel
,
thermal barrier coating
郝利军
,
陆冠雄
,
刘彻
,
韩玉君
,
叶福兴
稀有金属
分别采用超音速火焰喷涂(HOVF)和等离子喷涂(APS)在QT500球墨铸铁基体上制备CoNiCrAlY粘结层(BC)和8YSZ陶瓷隔热层(TC),研究了试样在1050℃高温环境中经过2.5、8、15、50、l00 h恒温氧化后体系的应力情况.利用扫描电子显微镜(SEM)对热生长氧化物(TGO)的微观形貌进行观察与分析,并用拉曼荧光光谱仪(RFS)分析了其应力的分布及变化规律,并通过力学模型进行了残余应力的数值计算.结果表明:由陶瓷层与粘结层之间的热失配而导致TGO中产生残余压应力,其最大值范围为1.9557～1.9603 GPa;残余压应力在高温氧化初始阶段逐渐减小,至15 h达到最小值,随之逐渐增大后趋于稳定;在恒温阶段,θ-Al2O3转变为α-Al2O3所引起的体积收缩是TGO中残余应力减小并趋于稳定的直接原因.
关键词:
热障涂层
,
拉曼荧光光谱
,
残余应力
,
应力分析模型
韩玉君
,
叶福兴
,
董允
,
王志平
,
丁坤英
,
林晓娉
腐蚀科学与防护技术
采用超音速微粒轰击(SFPB)技术细化处理高速氧燃料喷涂法(HVOF)喷涂的粘结层,结果表明粘结层主要由γ'-Ni3Al相和γ-Ni相组成.高温氧化2 h,粘结层表面首先生成亚稳态的γ-Al2O3和稳态的α-Al2O3,且在Al2O3之间有少量NiO、Co3O4和尖晶石.亚稳γ-Al2O3和尖晶石倾向于借助β-(Ni,Co)Al相或r'-Ni3Al相晶体表面形核长大;稳定的α-Al2O3倾向于借助γ-Ni相晶体表面形核长大.较长时间的高温氧化后,形成了以α-Al2O3为主相的热生长氧化物层(TGO),对热障涂层系统的高温腐蚀具有良好的防护作用.
关键词:
超音速微粒轰击技术
,
粘结层
,
高温氧化
,
亚稳态
,
尖晶石
,
热障涂层
孙策
,
陆冠雄
,
郭磊
,
吕雁兵
,
叶福兴
稀有金属材料与工程
采用超音速火焰喷涂方法(HVOF)在铝合金、紫铜和不锈钢基体上制备WC-12Co扁平粒子,利用扫描电子显微镜(SEM)对半熔化两相粒子的扁平行为及与基体结合状况进行观察分析,并将半熔化WC-Co粒子与基体碰撞模型简化为液相的Co粒子和固相的WC颗粒分别与基体相互作用的过程,通过改进后的数学模型计算基体与粒子的相对形变比λ.结果表明:HVOF喷涂WC-12Co扁平粒子在铝、铜和不锈钢基体上分别呈现半球状、薄饼状和溅射状形貌,不同形貌的扁平粒子形变比λ不同.与半球状(λ＞1)和溅射状(λ＜1)扁平形式相比,形成薄饼状(λ≈1)的扁平粒子时粒子与基体均发生适度的变形,有助于增加粒子与基体的有效结合面积,提高结合强度.
关键词:
HVOF
,
扁平行为
,
沉积行为
,
碰撞模型
,
形变比
马宁
,
乌焕涛
,
陆冠雄
,
郭磊
,
叶福兴
稀有金属材料与工程
利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成的纳米结构WC-Co-Al粉末.XRD分析显示球磨10、30和50 h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1、39.0和44.8 nm.超音速火焰(HVOF)喷涂时,WC-Co-Al粉末比未球磨的WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57％,比WC-12Co涂层(1.62％)更低.粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al2O3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳.WC-Co-Al涂层HV0.1显微硬度为12.98±0.73 GPa,比WC-12Co涂层提高约36％,这得益于Al2O3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低.
关键词:
纳米结构
,
WC-Co-Al
,
超音速火焰
,
Al2O3原位合成
,
涂层
韩玉君
,
叶福兴
,
李晓泉
材料热处理学报
分别用超音速氧燃料工艺和大气等离子工艺在球墨铸铁QT-500上制备热障涂层的粘结层与陶瓷层.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和Cr3+荧光光谱表征热障涂层随着高温氧化服役进行界面化合物演变规律.研究表明,热障涂层的粘结层/陶瓷层界面上层(CS层)由(Co,Ni)(Co,Al)2O4和Co3O4组成,其下层为Al2O3;用面积法分析了CS层和Al2O3层厚度的变化规律;粘结层/基底合金界面的热生长氧化物为层状和块状交替分布的形貌,其成分主要为Al2O3.1050℃+15 h高温氧化后,粘结层/陶瓷层界面残余压应力随θ-Al2O3→α-Al2O3相转变完全达最低值,然后其残余压应力略有升高,这与大量生长的Co3O4和尖晶石类氧化物有关.
关键词:
超音速氧燃料工艺
,
热障涂层
,
Cr3+荧光光谱
,
CS层
,
高温氧化
