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《大连海事大学》 2017年
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大气等离子喷涂纳米结构YSZ涂层组织及性能研究

刘洪军  
【摘要】:本文采用大气等离子喷涂技术,以Ar-He-H2为工作气体,通过改变电弧电流来控制纳米YSZ团聚粉末在射流中的熔化程度,成功获得了具有不同纳米结构含量的二元结构YSZ涂层。采用水淬法对获得的纳米结构YSZ涂层进行抗热冲击性能实验,探究了纳米结构含量对YSZ涂层热循环寿命的影响,并与在同等条件下采用传统微米级粉末获得的常规YSZ涂层进行对比。最后,将不同纳米结构含量的涂层在1300℃条件下保温10小时,进行高温烧结实验,研究纳米结构涂层在高温下的热稳定性。结果表明:(1)采用纳米YSZ团聚粉末获得的涂层主要由完全熔化的纳米团聚粉末形成的熔化区域和部分熔化或者未熔化的纳米团聚粉末颗粒形成的纳米结构区域组成。采用Ar-He-H2气体在300A、400A、500A的条件下获得的YSZ涂层的纳米结构体积百分含量分别约为46.5%、40%、31%。(2)纳米结构以及常规YSZ涂层主要由四方相(t-ZrO_2)和非平衡四方相(t'-ZrO_2)组成。纳米结构YSZ涂层的维氏显微硬度Weibull分布曲线均呈现出双态(二元)分布,而常规YSZ涂层的维氏显微硬度Weibull分布曲线均呈现出单一分布,证明了用纳米团聚粉获得的涂层具有典型的二元结构特征。(3)涂层抗热冲击性能实验中:涂层中的纳米结构含量太高或者太低,均不能表现出良好的抗热冲击性能。当纳米结构含量适中(40%左右)时,涂层有着良好的抗热冲击性能;当纳米结构含量较低(31%左右)时,失效位置主要发生在陶瓷涂层与粘接层之间。当纳米结构含量较高(46.5%左右)时,失效位置主要发生在陶瓷涂层内部。在不同电弧电流下制备的涂层中,纳米结构YSZ涂层的抗热冲击性能均要优于常规YSZ涂层。(4)涂层高温烧结实验中:纳米结构涂层经1300℃保温10小时后,涂层仍旧为二元结构,涂层中的纳米颗粒有了一定程度的长大,硬度明显变大。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG174.4

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【参考文献】
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