~试验研究~
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热障涂层孔隙率的控制研究
王倩，徐建明
（上海宝钢工业技术服务有限公司，上海201900）
摘要：以Ni基合金涂层打底、ZrO,-Y,O，涂层作工作层，采用等离子喷涂技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢板上制
备了热障涂层。研究了喷涂用粉末的制作方法及其粒度分布和喷涂工艺参数对涂层孔隙率的影响。研究表明，只要将涂层的孔隙率控制在一合适的范围内，热障涂层将具有良好的综合性能，如隔热性能、硬度、粘附强度、抗冲击性能和抗热震性能等。
关键词：热障涂层；孔隙率；等离子喷涂
中图分类号：TG174.442*.1
文献标识码：A
文章编号：1008-1690(2016)04-0031-05
ResearchonControllingPorosityofThermalBarrierCoatings
WANGQian，XUJianming
(Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China）
Abstract: Using nickel-base alloy as undercoating and using ZrO,-Y, O, layer as working coating, a thermal barrier coatings were prepared on 1Cr18Ni9Ti stainless steel plate by a plasma spraying technology. The effect of producing methods and grain size distribution of spraying powder, and spraying process parameters on porosity of the thermal barrier coatings was investigated. From this investigation it was found that provided the porosity of the coating is controlled within an appropriate range, the thermal barrier coatings will possess good combination of properties,
such as heat insulating ability, hardness, adhesion, impact resistance, and thermal shock resistance. Key words: thermal barrier coating; porosity; plasma spraying
热障涂层系统（ThermalBarrierCoating-TBC）一般由热绝缘的陶瓷层及抗氧化的金属黏结层构成，由于氧化亿、部分稳定的氧化锆具有较低的热导率和较高的热膨胀系数，而被广泛用作热障涂层表面层陶瓷材料。热障涂层具有良好的抗高温氧化性、抗热震性、隔热性等优点，广泛地应用于航空航天、石油、化工等工业设备上的高温部件[1-2]。由于等离子喷涂工艺的特殊性，涂层中不可避免地存在着孔隙。涂层中孔隙的存在一方面可提高涂层的隔热性能，另一方面又会使涂层的综合力学性能下降。孔隙问题一直是等离子喷涂涂层研究中的关键问题3。根据实际使用工况，控制孔隙率的大小至关重要，将涂层孔隙率控制在一定范围内，在保证涂层综合力学性能的基础上，来提高涂层的隔热性能4]。本文从粉末制粉方法、粒度分布、工艺参数等个方面，研究TBC热障涂层孔隙率的控制。
收稿日期：2016-04-21
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试样制备及试验方法 1.1
试验材料及涂层制备
本文试验试样基体材料为不锈钢板（1Cr18Ni9Ti 钢），打底层材料为Ni基合金粉末，工作层材料选用团聚烧结后等离子球化的两种不同粒度分布的 ZrO,-7%Y,O，粉末。采用SulzerMetco等离子喷涂设备UnicoatTM-F4喷涂Ni基粉末进行打底，采用不同工艺参数喷涂ZrO2-Y,O，粉末工作层制备热障
涂层。等离子喷涂工艺参数如表1所示。 1.2试验方法
采用扫描电镜（SEM）及粒度分析仪对ZrOz 7%Y,0，粉末进行微观形貌、粒径分布观察分析采用扫描电镜（SEM）、金相显微镜对热障涂层进行显微观察，并用定量金相分析技术对涂层的孔隙率进行测试。涂层硬度用显微维氏硬度计（载荷
作者简介：王倩（1980-），女，河北石家庄人，工程师，从事热喷涂涂层开发。联系电话：021-56197343，
E-mail : wangqianl70500@ baosteel. com
《热处理》
2016年第31卷第4期
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