分别采用超音速火焰喷涂（HOVF）和等离子喷涂（APS）在QT500球墨铸铁基体上制备Co Ni Cr Al Y粘结层（BC）和8YSZ陶瓷隔热层（TC）,研究了试样在1050℃高温环境中经过2.5、8、15、50、100 h恒温氧化后体系的应力情况。利用扫描电子显...分别采用超音速火焰喷涂（HOVF）和等离子喷涂（APS）在QT500球墨铸铁基体上制备Co Ni Cr Al Y粘结层（BC）和8YSZ陶瓷隔热层（TC）,研究了试样在1050℃高温环境中经过2.5、8、15、50、100 h恒温氧化后体系的应力情况。利用扫描电子显微镜（SEM）对热生长氧化物（TGO）的微观形貌进行观察与分析,并用拉曼荧光光谱仪（RFS）分析了其应力的分布及变化规律,并通过力学模型进行了残余应力的数值计算。结果表明：由陶瓷层与粘结层之间的热失配而导致TGO中产生残余压应力,其最大值范围为1.9557-1.9603 GPa;残余压应力在高温氧化初始阶段逐渐减小,至15 h达到最小值,随之逐渐增大后趋于稳定;在恒温阶段,θ-Al2O3转变为α-Al2O3所引起的体积收缩是TGO中残余应力减小并趋于稳定的直接原因。展开更多
用超音速氧燃料热喷涂在铁基合金上制备热障涂层粘结层，用大气等离子热喷涂技术制备陶瓷层。研究了高温氧化后其界面化合物和残余应力的演变。结果表明，随着高温氧化的进行，TGO和BC／基体界面均有氧化物生成，但生长形貌和趋势并不...用超音速氧燃料热喷涂在铁基合金上制备热障涂层粘结层，用大气等离子热喷涂技术制备陶瓷层。研究了高温氧化后其界面化合物和残余应力的演变。结果表明，随着高温氧化的进行，TGO和BC／基体界面均有氧化物生成，但生长形貌和趋势并不一致。TGO由Al2O3层与尖晶石层组成；BC／基体界面氧化物为单一Al2O3，且存在层状和块状两种形貌。合金的热化学动力学引起元素Co和Ni向基底扩散比较严重，Al元素扩散止于界面氧化物层，基本不向铸铁基底扩散，Fe元素会向粘结层方向扩散。TGO残余应力的演化分为0～15 h和15～100 h 2个阶段，且残余应力与TGO的凹凸生长形貌及其物相组成密切相关；而BC／基体界面单一氧化物的残余应力基本稳定，不受其生长形貌影响。展开更多
This work was attempted to modify the current technology for thermal barrier coatings（TBCs） by adding an additional step of surface modification,namely,supersonic fine particles bombarding（SFPB） process,on bond co...This work was attempted to modify the current technology for thermal barrier coatings（TBCs） by adding an additional step of surface modification,namely,supersonic fine particles bombarding（SFPB） process,on bond coat before applying the topcoat.After isothermal oxidation at 1000 °C for different time,the surface state of the bond coat and its phase transformation were investigated using X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy（SEM） equipped with energy-dispersive X-ray spectrometry（EDS）,transmission electron microscopy（TEM） and Cr3＋ luminescence spectroscopy.The dislocation density significantly increases after SFPB process,which can generate a large number of diffusion channels in the area of the surface of the bond coat.At the initial stage of isothermal oxidation,the diffusion velocity of Al in the bond coat significantly increases,leading to the formation of a layer of stable α-Al2O3 phase.A great number of Cr3＋ positive ions can diffuse via diffusion channels during the transient state of isothermal oxidation,which can lead to the presence of（Al0.9Cr0.1）2O3 phase and accelerate the γ→θ→α phase transformation.Cr3＋ luminescence spectroscopy measurement shows that the residual stress increases at the initial stage of isothermal oxidation and then decreases.The residual stress after isothermal oxidation for 310 h reduces to 0.63 GPa compared with 0.93 GPa after isothermal oxidation for 26 h.In order to prolong the lifespan of TBCs,a layer of continuous,dense and pure α-Al2O3 with high oxidation resistance at the interface between topcoat and bond coat can be obtained due to additional SFPB process.展开更多
为了研究氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂过程中预混气体当量比对焰流特性的影响，基于FLUENT软件建立了焰流的计算流体力学（CFD）模型．运用有限元软件LS-DYNA来研究不同粒径Ni60粒子的撞击行为，并与粒子截面的 SEM 形貌进行了对比...为了研究氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂过程中预混气体当量比对焰流特性的影响，基于FLUENT软件建立了焰流的计算流体力学（CFD）模型．运用有限元软件LS-DYNA来研究不同粒径Ni60粒子的撞击行为，并与粒子截面的 SEM 形貌进行了对比．结果表明：合理的丙烷和全部氧气的当量比应小于1.2；在燃气过量时，焰流中过多的N2会引起熄燃；与基体结合较好的粒子尺寸为20～40,μm；粒径小于20,μm的粒子速度高，回弹力大，与基体结合力差；粒径大于50,μm的粒子速度低，熔化不充分，粒子与基体结合面缺陷较多．展开更多
文摘分别采用超音速火焰喷涂（HOVF）和等离子喷涂（APS）在QT500球墨铸铁基体上制备Co Ni Cr Al Y粘结层（BC）和8YSZ陶瓷隔热层（TC）,研究了试样在1050℃高温环境中经过2.5、8、15、50、100 h恒温氧化后体系的应力情况。利用扫描电子显微镜（SEM）对热生长氧化物（TGO）的微观形貌进行观察与分析,并用拉曼荧光光谱仪（RFS）分析了其应力的分布及变化规律,并通过力学模型进行了残余应力的数值计算。结果表明：由陶瓷层与粘结层之间的热失配而导致TGO中产生残余压应力,其最大值范围为1.9557-1.9603 GPa;残余压应力在高温氧化初始阶段逐渐减小,至15 h达到最小值,随之逐渐增大后趋于稳定;在恒温阶段,θ-Al2O3转变为α-Al2O3所引起的体积收缩是TGO中残余应力减小并趋于稳定的直接原因。
文摘用超音速氧燃料热喷涂在铁基合金上制备热障涂层粘结层，用大气等离子热喷涂技术制备陶瓷层。研究了高温氧化后其界面化合物和残余应力的演变。结果表明，随着高温氧化的进行，TGO和BC／基体界面均有氧化物生成，但生长形貌和趋势并不一致。TGO由Al2O3层与尖晶石层组成；BC／基体界面氧化物为单一Al2O3，且存在层状和块状两种形貌。合金的热化学动力学引起元素Co和Ni向基底扩散比较严重，Al元素扩散止于界面氧化物层，基本不向铸铁基底扩散，Fe元素会向粘结层方向扩散。TGO残余应力的演化分为0～15 h和15～100 h 2个阶段，且残余应力与TGO的凹凸生长形貌及其物相组成密切相关；而BC／基体界面单一氧化物的残余应力基本稳定，不受其生长形貌影响。
基金Foundation item: Project (50575220) supported by the National Natural Science Foundation of ChinaProject supported by State Key Laboratory of Engines,China
文摘This work was attempted to modify the current technology for thermal barrier coatings（TBCs） by adding an additional step of surface modification,namely,supersonic fine particles bombarding（SFPB） process,on bond coat before applying the topcoat.After isothermal oxidation at 1000 °C for different time,the surface state of the bond coat and its phase transformation were investigated using X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy（SEM） equipped with energy-dispersive X-ray spectrometry（EDS）,transmission electron microscopy（TEM） and Cr3＋ luminescence spectroscopy.The dislocation density significantly increases after SFPB process,which can generate a large number of diffusion channels in the area of the surface of the bond coat.At the initial stage of isothermal oxidation,the diffusion velocity of Al in the bond coat significantly increases,leading to the formation of a layer of stable α-Al2O3 phase.A great number of Cr3＋ positive ions can diffuse via diffusion channels during the transient state of isothermal oxidation,which can lead to the presence of（Al0.9Cr0.1）2O3 phase and accelerate the γ→θ→α phase transformation.Cr3＋ luminescence spectroscopy measurement shows that the residual stress increases at the initial stage of isothermal oxidation and then decreases.The residual stress after isothermal oxidation for 310 h reduces to 0.63 GPa compared with 0.93 GPa after isothermal oxidation for 26 h.In order to prolong the lifespan of TBCs,a layer of continuous,dense and pure α-Al2O3 with high oxidation resistance at the interface between topcoat and bond coat can be obtained due to additional SFPB process.
文摘为了研究氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂过程中预混气体当量比对焰流特性的影响，基于FLUENT软件建立了焰流的计算流体力学（CFD）模型．运用有限元软件LS-DYNA来研究不同粒径Ni60粒子的撞击行为，并与粒子截面的 SEM 形貌进行了对比．结果表明：合理的丙烷和全部氧气的当量比应小于1.2；在燃气过量时，焰流中过多的N2会引起熄燃；与基体结合较好的粒子尺寸为20～40,μm；粒径小于20,μm的粒子速度高，回弹力大，与基体结合力差；粒径大于50,μm的粒子速度低，熔化不充分，粒子与基体结合面缺陷较多．
