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《中国海洋大学》 2010年
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冷喷涂金属/陶瓷热障涂层沉积特性和防护机理研究

胡雪磊  
【摘要】: 随着航空、航海技术的快速发展,对发动机、内燃机材料强度的要求也不断提高。热障涂层凭借良好的隔热效果、耐磨、耐腐蚀及热冲击性能,在高温工作环境中得到了广泛的应用。 冷喷涂技术利用低温、预热高压气流携带粉末颗粒以超高速撞击基体。制备的涂层孔隙率低、结合强度高、显微硬度高、不易发生化学反应及相变。在一定程度上弥补了传统热喷涂技术的缺陷,为改善热障涂层耐高温耐腐蚀性能开辟了新的道路。 本论文的主要目的是利用X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜及EDS能谱分析、显微硬度、结合强度、抗热震性及耐腐蚀性试验等手段对冷喷涂技术成功制备的NiCoCrAlY/ZrO2复合涂层的物理及电化学性能进行研究。同时也对磨损及人工破损后的NiCoCrAlY/ZrO2复合涂层进行物理和腐蚀电化学性能进行测试,探讨磨损和破损问题对涂层性能的影响。 研究结果显示,XRD分析未发现氧化相峰;涂层与基体结合致密分界面不明显,孔隙率低(2.6%左右);显微硬度较高(NiCoCrAlY/ZrO2涂层:HV400-600; NiCoCrAlY单层:HV 400-500);冷喷涂涂层内部、涂层与基体结合力都很高,NiCoCrAlY/ZrO2涂层与钢基体结合强度超过40.4 Mpa, NiCoCrAlY涂层与钢基体之间的结合强度达到37.5 Mpa。涂层总体性能良好,但还是差于氦气做载气制备的试样(孔隙率1.2%左右,显微硬度HV 600-800) 涂层在海水中浸泡两小时后,阳极极化曲线就出现钝化区,随着浸泡时间的延长复合涂层钝化区变得明显,单层钝化区则变得不明显。冷喷涂涂层腐蚀电流密度很小,极化电阻较大,涂层的耐蚀性能较好。 海水浸泡过程中涂层阻抗谱先呈现单个时间常数,容抗弧半径先增大后逐渐稳定。有氧化锆存在的涂层,海水浸泡一定时期,其阻抗谱时间常数由一个转为两个,103天后变为三个。涂层致密性极好,浸泡137天,涂层表面并未发现Fe的腐蚀产物。 在900℃的热震性试验过程中,冷喷涂CoNiCrAlY/ZrO2涂层经过7次热震试验后在涂层表面出现了龟裂纹,NiCoCrAlY涂层经过4试验后在涂层表面出现了龟裂纹,单层表面出现的龟裂纹比双层更为细密。 人工破损的冷喷涂NiCoCrAlY/ZrO2涂层在海水浸泡过程中的电化学阻抗谱测试结果显示:涂层浸泡两小时后,阻抗谱便出现了两个时间常数。随浸泡时间延长,第二个时间常数变的明显,基体的腐蚀加剧。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.453

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