208 / 2019-03-25 22:15:58

等离子喷涂技术制备功能梯度热障涂层研究进展

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摘 要：在航天、航空、电力、化工、冶金等众多领域，热障涂层具有尤为重要的应用，但涂层与基体存在弹性模量、热膨胀系数等物理性能不匹配的情况，在制备和使用过程中会出现结合效果差、裂纹、剥落等问题。功能梯度热障涂层是解决该问题的方法之一，它通过逐渐改变涂层内部的结构、成分，有效的改善因基体和涂层的界面性能突变而导致的界面失效问题。本文简要介绍了大气等离子喷涂、真空等离子喷涂、气体隧道式等离子喷涂和悬浮液等离子喷涂几种常用制备功能梯度热障涂层的喷涂技术，概述了各种喷涂技术在涂层制备上的优缺点。重点从涂层组织结构、微观形貌、元素分布等方面总结了功能梯度热障涂层独特的结构特征和规律；从涂层的力学性能（硬度、弹性模量、断裂韧性、残余应力）和热学性能（热膨胀系数、热导率、热稳定性）等方面阐述了功能梯度热障涂层相比于普通双层涂层（粘结层和热障涂层）的优势。其次总结了在热循环、热冲击等实验过程中，功能梯度热障涂层的失效形式（涂层裂纹萌生、涂层脱落、涂层内部氧化行为），并以提升结合强度为主要目的，简述了功能梯度热障涂层的优化方案。最后提出了进一步提升涂层质量、优化涂层设计、改进喷涂技术、简化喷涂程序是功能梯度热障涂层今后的重点研究方向。
关键字：等离子喷涂；功能梯度热障涂层；力学性能；热学性能；失效形式