1)计算机模拟单层通道等离子喷涂ZrO2涂层,冷却后其内部的残余应力主要集中在热流中心区域,涂层内部最大的内应力为径向拉应力,涂层的等效应力为160~220 MPa的残余拉应力。
2)使用X射线衍射仪检测喷涂冷却后的涂层,试验表明,喷涂涂层残余应力为180~185 MPa拉应力,在计算机模拟结果范围之内,且试样在拉伸试验后涂层应力得到一定程度的释放。
3)通过拉曼光谱法标定该涂层的拉曼-应力因子Πu=8.33 (cm·GPa)‒1,涂层应力为174~180 MPa拉应力,与计算机模拟结果以及XRD检测结果具有良好的匹配性。
3种不同粒径粉末所制备涂层形貌
原始粉末、喷涂态粉末及喷涂态涂层XRD图谱
磨损量和摩擦因数随摩擦次数的变化曲线
涂层结合强度对比
不同涂层热震后的宏观形貌
1)随着团聚粉末粒度的减小,团聚粉末的球形度逐渐变低,粉末流动性也随之变差。同时,团聚粉末内部的孔隙率变大,#400粉末内部均匀致密,#1400粉末内部相对疏松多孔。
2)团聚粉末的粒度越小,其在等离子焰流中的气化率越高。#400涂层形成的柱状晶结构不明显,说明团聚粉末在等离子焰流中未气化完全,而是以液滴和未熔粒子的形式互相堆积而形成涂层。#1400涂层与#800涂层均以气相沉积为主,涂层呈典型的羽毛–柱状结构,且#1400涂层中的未熔粒子较#800涂层明显减少,气化率达到最高。但#1400涂层由于其粉末粒度过小,以及流动性较差,送粉的过程中部分粉末未能顺利地通过喷嘴到达等离子焰流的中心,涂层的沉积率会略微降低。
3)随着团聚粉末粒度的减小,制备出相应涂层的力学性能和抗热震性能有着明显的提高。#400涂层的平均结合强度为23 MPa,水淬60次后,涂层表面就出现较大的裂纹,涂层所表现出的结合强度与抗热震性能都为最差。由于柱状晶间隙的存在提供了热应力释放的通道,#1400涂层在经历200遍水淬后,涂层边缘才出现部分剥落及部分裂纹,#1400涂层具备了最优的抗热震性能,#800涂层次之。此外,#1400涂层的结合强度明显高于#400和#800涂层,这说明气化率的提升能使GYbZ涂层与YSZ涂层更好地结合。
YANG Shuo, MAO Jie, DENG Zi-qian, et al. Effects of Agglomerated Powder Particle Size on Performance of GYbZ Thermal Barrier Coating Prepared by PS-PVD[J]. Surface Technology, 2023, 52(2): 395-403.
-------------------本文摘抄“表面处理”