微纳米YSZ中空粉涂层的制备及性能研究

admin · 发表于 2022-8-10 08:23:27

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微纳米YSZ中空粉由于其特殊的空心结构而具有比表面积大、熔化特性好以及沉积率高等优点，因而更加适用于热障涂层的制备。本文以平均粒径为50~70nm的7~8wt.%Y2O3-ZrO2为原料，经过球磨制浆、喷雾干燥造粒、热处理、等离子致密化处理等一系列步骤，制备了可喷涂的微纳米中空粉。结果表明，在固含量50%和出口温度160℃的工艺条件下制得的团聚体粉末具有球形度良好、流动性及松装密度较好、中心孔洞大小适中且分布均匀、外壁结构致密等特点。热处理和等离子致密化处理后，团聚体粉末的流动性及松装密度得到了显著的提高。同时，粉末的相结构没有发生变化，依旧是稳定的四方相结构（T/T′）。其粒度大小主要集中在30.8μm ~75μm之间，符合正态分布。采用相同的等离子喷涂工艺参数，将制备的微纳米中空粉和国内应用广泛的商用纳米粉喷涂制备成等厚度MCrAlY/YSZ热障涂层。对涂层的微观形貌和相成分分析表明，两种涂层截面组织均有如下特点：涂层致密度较高；与底层结合良好；陶瓷涂层中含有一定数量的规则和不规则微米孔隙、微裂纹和长条形裂纹；涂层截面组织由完全熔化区域和部分熔化区域组成。但微纳米中空粉对应涂层的孔洞小而多，分布更为均匀。同时，两种涂层相组成主要为四方相。同等条件下微纳米中空粉和商用纳米粉两种团聚体制备的热障涂层的性能测试表明：微纳米中空粉对应涂层的拉伸强度明显大于商用纳米粉对应涂层的拉伸强度，分别为42.13MPa和30.02MPa；微纳米中空粉对应涂层的热导率在各个温度参数下都略大于商用纳米粉对应涂层的热导率，在1200℃下前者的热导率为1.68 W•m-1•K-1，后者的热导率为1.36 W•m-1•K-1；微纳米中空粉对应涂层具有较好的抗热震性能和热循环寿命。

微纳米YSZ中空粉涂层的制备及性能研究

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