热震性试验方案.doc

热震性试验方案试验用材HG4169、GH202、GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用Al2O3喷涂粉末，以NiCoCrAlY或NiCrAlY复合粉末作为底层。热冲击试样采用单面喷涂，工作涂层的厚度0.3 mm，热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层Al2O3（二级）281.80.50.230.5前人的研究表明;1、 具有过渡层涂层的热震性明显高于无过渡层的涂层，；2、 无论有无过渡层纯的Al2O3涂层的热震性均高于内填有+ZrO2、 TiO2和Cr的复合涂层。3、 涂层的剥落与涂层对基底层氧化的保护作用有关。4、 对Al2O3+10%ZrO2涂层重熔处理热震处理97次才发生剥落现象。资料来源：阎殿然，Al2O3涂层陶瓷抗高温冲击性能研究，河北工学院学报.1994第4期，：1217试验方案一 等离子喷涂（外涂层Al2O3，以NiCrAlY复合粉末作为底层）+激光重熔试验用材HG4169、GH202、GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用Al2O3喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。基体温度150200底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层Al2O3（二级）281.80.50.230.51、 首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样10块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在5070m主要以测试硬度为主，考察薄膜层的质量。2、 在优化的底层试样基体上进行Al2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要5块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。3、 做20块成熟工艺的试样块进行激光微冲击处理，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次4、 做10块成熟工艺的试样块进行激光重熔处理，同样是为了改变气孔，但应力无法释放，但可以通过热处理进行应力释放。热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次试验方案二 等离子喷涂（外涂层ZrO2+8% Y2O3，以NiCrAlY复合粉末作为底层）+激光重熔试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。ZrO2+8% Y2O3我们自己去买单纯的（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2) 自己回来配方。以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。基体温度150200底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在5070m2、在优化的底层试样基体上进行ZrO2+8% Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要5块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。3、做5块成熟工艺的试样块进行激光微冲击处理，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次4、做10块成熟工艺的试样块进行激光重熔处理，同样是为了改变气孔，但应力无法释放，但可以通过热处理进行应力释放。热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次试验方案三 等离子喷涂（外涂层ZrO2+7% Y2O3，以NiCrAlY复合粉末作为底层）+后激光冲击试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。75%Al2O3+20SiO2+7% Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在30m？2、在优化的底层试样基体上进行73%Al2O3+20SiO2+7% Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要10块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。3、做20块成熟工艺的试样块进行激光微冲击处理，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次4、做20块成熟工艺的试样块进行激光重熔处理，同样是为了改变气孔，但应力无法释放，但可以通过热处理进行应力释放。热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次试验方案四 等离子喷涂（外涂层5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3，以NiCrAlY复合粉末作为底层）+后激光冲击试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在5070m2、在优化的底层试样基体上进行2.5wt%La2O3+ZrO2+8wt%Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。3、做5块成熟工艺的试样块进行激光微冲击处理，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次4、做10块成熟工艺的试样块进行激光重熔处理，同样是为了改变气孔，但应力无法释放，但可以通过热处理进行应力释放。热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次试验方案五 激光冲击+等离子喷涂（外涂层5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3，以NiCrAlY复合粉末作为底层）+后激光冲击处理试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先对基材进行激光冲击处理，在其表面形成很好的激光冲击层。2、首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在5070m3、在优化的底层试样基体上进行2.5wt%La2O3+ZrO2+8wt%Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；4、热冲击测试热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。5、做5块成熟工艺的试样块进行激光微冲击处理，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次试验方案六 激光冲击+埋覆渗试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先对基材进行激光冲击处理，在其表面形成很好的激光冲击层。2、首先确定底层埋覆工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层埋覆渗过渡层工艺参数（NiCrAlY复合粉末），厚度控制在5070m3、在优化的底层试样基体上进行埋覆渗2.5wt%La2O3+ZrO2+8wt%Y2O3外涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；4、热冲击测试热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。试验方案七 等离子喷涂+激光双向重熔试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2+8wt%Y2O3外涂层我们自己去买单纯的（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2) 自己回来配方。主要解决薄壁件的变形问题。以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。基体温度150200底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定底层喷涂工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层喷涂工艺参数，厚度控制在5070m2、在优化的底层试样基体上进行2.5wt%La2O3+ZrO2+8wt%Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要5块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。3、做5块成熟工艺的试样块进行激光双向重熔，主要目的是改变应力和气孔；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。目标100次4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。消除激光重熔中存在的应力问题。试验方案八 激光表面造型+等离子喷涂试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3外涂层我们自己去买单纯的（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2) 自己回来配方。主要解决薄壁件的变形问题。以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。基体温度150200底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定激光造型工艺方案，优化激光造型工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，深度控制在1015m。2、喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂，以NiCrAlY复合粉末作为底层。3、在优化的底层试样基体上进行2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3涂层最佳厚度的试验，大约也需要5块；热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。试验方案九 激光表面造型+埋覆处理试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定激光造型工艺方案，优化激光造型工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，深度控制在1015m。2、首先确定底层埋覆工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层埋覆渗过渡层工艺参数（NiCrAlY复合粉末），厚度控制在5070m3、在优化的底层试样基体上进行埋覆渗2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3外涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；4、热冲击测试热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。试验方案十 激光表面造型+磷化处理+等离子喷涂试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定激光造型工艺方案，优化激光造型工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，深度控制在1015m。2、首先确定底层埋覆工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层埋覆渗过渡层工艺参数（NiCrAlY复合粉末），厚度控制在5070m3、在优化的底层试样基体上进行埋覆渗2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3外涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；4、热冲击测试热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。试验方案十一 磷化处理+埋覆处理试验用材GH586 热冲击试样尺寸40405mm，耐热试样尺寸 2015；喷涂前试样表面采用喷砂粗化处理，采用等离子喷涂电源，以工业用三氧化二钇（Y2O3）和稳定的氧化锆(ZrO2)喷涂粉末，以NiCrAlY复合粉末作为底层。2.5wt%La2O3+ZrO2-8wt%Y2O3基体温度150200，以NiCrAlY复合粉末作为底层。Y在涂层中的质量分数一般控制在1%一下。2.5wt%La2O3为纳米粉末。底层涂层厚度控制在5070m面涂层控制在0.150.13mm2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3喷涂工艺参数涂层名称成分喷涂工艺参数功率(KW)离子气1Ar(m3/h)离子气1N2(m3/h)离子气1H2(m3/h)送粉气N2(m3/h)底层NiCrAlY241.50.600.5工作层（二级）281.80.50.230.51、首先确定激光造型工艺方案，优化激光造型工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，深度控制在1015m。2、首先确定底层埋覆工艺参数，确定合理厚度 大约需要试样20块，在确定厚度优化参数后进行面层埋覆渗过渡层工艺参数（NiCrAlY复合粉末），厚度控制在5070m3、在优化的底层试样基体上进行埋覆渗2.5wt% HfO2+ZrO2-8wt%Y2O3外涂层最佳厚度的试验，大约也需要20块；4、热冲击测试热冲击试样加热至1100保温10分钟后迅速淬入2025中的水中急冷，记录涂层表面出现第一次裂纹的次数及涂层剥落1、2的次数，每个数据取三个试样的平均值。4、做5块成熟工艺的试样块进行高温回火处理，中速升温，到900，保温1小时，随炉冷却。实验材料实验用基体材料为GH30 高温合金； 金属粘结层为NiCrAlY 合金粉末，粒度4575m；陶瓷隔热层材料为南京海泰纳米材料有限公司提供的纳米ZrO2+8wt%Y2O3粉末和佳盛无机材料服务中心提供的纳米La2O3粉末。实验中喷涂的粉末材料采取分别掺杂2.0wt%和2.5wt%的纳米La2O3粉末的纳米8YSZ 粉末，通过喷雾干燥工艺处理，将其团聚造粒为平均直径54m 的团聚颗粒， 并在1000 1 h的条件下进行热处理后作为喷涂喂料。1.2 热障涂层的制备喷涂前用丙酮清洗基体表面的油污，然后用16#棕刚玉砂对GH30 合金表面进行喷砂粗化处理，直至基体表面没有金属光泽，再用酒精清洗，电热风烘干。将基体固定后采用HKD2008 型等离子喷涂系统按如表1 所示的喷涂参数进行喷涂。纯净的 ZrO2 具有3 种晶型转变：9501220 由单斜晶向四方晶转变；由950690由四方晶向单斜晶转变；在2370 oC由四方晶转变立方晶转变。单斜晶与四方晶型转变是可逆的。从高温型的四方晶向低温型的单斜晶转变伴有4%左右的反常膨胀，这种转变并不发生原子扩散和成分变化，只是体积和形状发生变化，这将使涂层在使用过程中由于体积效应产生内应力而开裂或剥落,因此纯净的ZrO2 不能用来制备热障涂层1。若加入一定量的稳定剂，如MgO、Y2O3、CeO2、La2O3、Sc2O3 等或其混合物，可以使ZrO2 固溶体晶型稳定化，在冷却过程中不向单斜晶型转变，控制稳定剂的加入量，则可以得到部分稳定和全稳定ZrO2 。目前应用最多的是68 %Y2O3 部分稳定的ZrO2 涂层,可在1100 以下长期工作，本试验选用7 %Y2O3 部分稳定的ZrO2 作为热障涂层的陶瓷面层材料。采 用 不 同 比 例 的 NiCoCrAlTaY 与7%Y2O3ZrO2(YSZ)的复合粉末作为试验中的梯度热障涂层材料，NiCoCrAlTaY 所占比例分别为100 %、75 %、50 %、25 %、0 %，其余为YPZ，即采用5 层结构第1 层100 %NiCoCrAlTaY 即底层、第2 层75 %NiCoCrAlTaY+25 %YSZ、第3层50 % NiCoCrAlTaY+ 50 %YSZ、第4 层25 %NiCoCrAlTaY+75 %YSZ、第5 层100 %YSZ 即陶瓷面层。2 等离子喷涂工艺及热冲击性能试验2.1 传统的双层结构热障涂层试样基体材料为 IC6 高温合金, 它是一种以金属间化合物Ni3Al 为基的定向凝固高温合金，可用于涡轮发动机热端部件导向叶片的制造，成分如表2。热障涂层粘结底层材料为NiCoCrAlTaY合金粉末，面层材料为7 % Y2O3ZrO2（YSZ）。试样尺寸30 mm30 mm3 mm。喷涂时以Ar 为主气，H2 为次气，底层厚度0.090.11 mm。等离子喷涂参数及面层厚度如表3，在等离子喷涂过程中，试样背面用压缩空气冷却，使试样基体温度保持在150 250 之间，目的是为了减小涂层喷涂过程中的应力累积，提高结合强度。YSZ热障涂层处理的新方法1、 天津大学材料科学与工程学院。叶福兴，吕雁兵，郝利军，孙策，郭磊等。在QT500 基体上采用化学镀方法制备Ni-P合金镀层，并在有镀层与无镀层基体上依次采用超音速火焰喷涂（HVOF）制备NiCoCrAlY粘结层和等离子喷涂（APS）制备ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)陶瓷层。采用热循环方法评定不同结构热障涂层的抗热震性能，并探讨其热震失效机理。结果表明：镍磷镀层可显著提高高温涂层的抗热震性能；无Ni-P过渡层试样热震失效形式为大面积整体剥落，含Ni-P镀层高温涂层热震失效形式为边角局部剥落；Ni-P 过渡层抑制了基体金属与粘结层之间元素的互扩散行为。化学镀层微观形态呈胞状结构,基体表面镀层厚度约30m。金属粘结层喷涂粉末选用Sulzer-Metco公司生产的NiCoCrAlY(AMDRY9951)，粒度53m，名义成分见表3。陶瓷层材料选用ZrO2-8%Y2O3粉末（粒度为-75+45m）。为了消除在热震过程中镀层晶化引起的生长应力对涂层寿命的不利影响，喷涂前，将试样放入大气气氛热处理炉中，400下保温1h，从而起到去氢和使镀层晶化的作用89。之后采用天津大学开发的TJ-9000 型超音速火焰喷涂（HVOF）系统制备粘结层，喷涂厚度约为130m，以丙烷为燃气，氧气为助燃气，氮气为送粉气。采用APS-2000 型等离子喷涂系统制备陶瓷层，厚度约为300m。在本研究中设计了一套热震实验装置，对试样进行周期性火焰烧蚀和水淬冷却循环处理，循环周期为4 分钟。设定试样正面加热最高温度为950C，利用红外测温仪测定基体背面温度，测得试样正面和背面的温度循环曲线如图1 所示。在实验中，试样表面出现明显的裂纹或是涂层剥离面积达到15%以上，即认定涂层失效。表4 热震实验结果样品编号热震次数1 10052 9603 1354414411、2 号试样涂层结构为合金粘结层+8YSZ 陶瓷层，在热震过程中破坏最快，空气中的氧气从疏松的涂层间隙与QT500 基体接触发生反应，基体与涂层均发生氧化。并且，在热震过程中，温度变化时由于基体与涂层间的热膨胀系数存在差异，基体和涂层界面位置产生热应力，导致涂层剥落失效。3、4 号试样涂层结构为镍磷化学镀层+合金粘结层+8YSZ 陶瓷层，涂层经过1000 次热震实验仍未失效，说明化学镀镍磷层显著提高了热障涂层的抗热震性能。涂层结构中金属粘结层与镍磷镀层化学成分均以Ni 为主，金属粘结层直接沉积在镀层上，当喷涂参数不变时，镍磷镀层的热导率远小于铁基体，此时金属粒子在镍磷镀层的接触温度较高，与其发生化学冶金结合的几率将大于铁基体，粒子和镀层之间的结合力增大。并且镍磷镀层表面清洁，更有利于粒子和镀层的结合。因此，无论是镀层与基体，还是金属粘结层与镀层，其结合力都大于粘结层与基体的直接结合