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《沈阳工业大学》 2009年
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氧化锆纳米复合陶瓷热障涂层制备工艺研究

段春雷  
【摘要】: 为了解决氧化锆陶瓷涂层和金属基体之间结合强度低,涂层易剥落的问题。本课题发明了一种预渗入施浆技术制作陶瓷涂层,即通过干压成型方法制成基体材料,然后用喷枪将陶瓷料浆以一定的速度喷到基体表面,由于料浆是纳米粉料组成并且以一定速度喷到基体上,因此可以渗入到基体表面较深的部位,从而在未烧结之前就形成自然的成分过渡层。烧结以后形成热障涂层与基体牢固结合,从而克服了以往基体与陶瓷涂层之间由于热膨胀系数相差较大,在使用中出现剥落的缺点。 在实验过程中采用以纳米8Y-ZrO_2粉料为涂层主要原料,以铁、镍等为坯体粉料,通过混料、成型、预排塑、施浆、烧结等工艺制备出。成型工艺采用干压成型,烧结采用氩气保护常压烧结。 通过实验确定了涂层料浆的最佳成分配方以及制备氧化锆热障涂层的最佳工艺。从SEM对样品形貌进行分析可以看出,制备热障涂层最佳工艺为烧结工艺W5,其烧结温度1100℃,保温60min,全过程氩气保护。通过对各组成分对比发现,以铁为坯体的样品T3(含氧化锆30%)的衬瓷层中,出现了明显的金属包覆陶瓷颗粒的现象,这种现象的出现可以大大提高界面的结合强度;通过XRD分析发现,涂层中出现新相(Zr_5Al_3)_2O,其中Zr_5Al_3为高熔点相。这种新相对于提高材料表面的耐高温性能可能会有着很大帮助;通过抗热震实验表明样品在1000℃下保温15分钟,取出后在空气中和水中急冷,没有出现涂层剥落现象。其原因是预渗入施浆技术使料浆中的纳米颗粒会随机渗入到坯体表面一定深度,自然形成成分过度的界面,这种界面可以有效的提高坯体的抗热震性性能;隔热试验结果表明,隔热效果与热障土层厚度有关,本实验所制备的热障涂层厚度达到1.51mm,在1010℃条件下,隔热效果达到160℃。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【二级引证文献】
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7 李果;TBC热障涂层热循环的红外监测[D];首都师范大学;2013年
8 陈强;热循环条件下热障涂层断裂韧性和残余应力的测试分析[D];湘潭大学;2010年
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10 徐心洁;Al_2O_3-13%TiO_2热障涂层的制备及性能研究[D];西华大学;2010年
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