对高铝球石热障涂层微观组织和性能影响规律

　　采用大气等离子喷涂高铝球石团聚体粉末(ZrO2-8%Y2O3)制备高铝球石热障涂层(NiCrAlY+ZrO2-8%Y2O3)。与传统微米级高铝球石热障涂层相比较，系统地研究了高铝球石热障涂层的微观组织结构与性能(结合强度、隔热性能、抗热冲击性能、抗高温氧化性能和高温稳定性)特点和主要等离子喷涂参数(喷涂电流、喷涂距离、送粉率和次气流量)对高铝球石热障涂层组织、性能的影响规律，并通过正交设计实验方法获得了最佳等离子喷涂参数。

　　等离子喷涂过程中，与常规微米级高铝球石粉末相比，高铝球石团聚体粉颗粒的熔化特点不同。团聚体颗粒表面熔化，形成粗大柱状晶组织(大于100nm)，其内部存在未熔化部分，仍然保持高铝球石结构。由高铝球石团聚体粉末等离子喷涂制备的高铝球石涂层，与传统高铝球石涂层相比，其表面更加平整、致密，孔隙和微裂纹更细小。涂层主要由熔化区和部分熔化区构成，前者来源于喷涂粉末颗粒表面的熔化部分，形成具有非高铝球石结构的涂层组织;后者是喷涂粉末颗粒熔化部分和未熔化部分的混合，形成具有高铝球石结构的涂层组织。在的工艺条件下，与传统高铝球石热障涂层相比，高铝球石热障涂层具有更好的结合强度、隔热性能、抗热冲击性能，并且涂层有较好的高温稳定性。在研究单因素等离子喷涂参数:喷涂电流、喷涂距离、送粉率和次气流量对高铝球石热障涂层微观组织和性能影响规律的基础上，通过正交设计实验方法获得了最佳等离子喷涂参数。

　　采用两次法将遮色底瓷对称的涂覆在每个金属试件宽为3mm一侧的表面上，长8mm，厚0.1mm，按厂家提供的烧结程序烧结。在每个试件上再涂覆牙本质瓷，使牙本质瓷层呈长方体状，长8mm，宽3mm，高1mm，按程序烧结。烧结完成后，用砂片仔细修整瓷的外形。用同一台打磨机以同一个速度调磨试件，然后用240#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#水砂纸沿同一方向逐级打磨，打磨过程中用电子游标卡尺控制厚度。超声清洗5min，自身上釉一次。再随机从四组金瓷试件中各选择1个，共4个试件，抛光试件侧面，待用。2三点弯曲测试:在室温条件下，将试件放在弯曲试验机上(两支点间距离20mm，支点和压头刃口曲率半径1.0mm)，瓷面向下，加力头在试件上面的金属面中心点处施加与金瓷界面垂直的力，以1mm/min的恒定速率施力直至断裂，记录高铝球石从金属基底断裂剥落时的力值。用公式rb=k·F(fail)计算出金瓷间的结合强度。公式中:rb为剥离/断裂-起始强度;k为系数，可在YY0621-2008中查出，与试件所用金属的厚度及其弹性模量有关;Ffail为三点弯曲测试所测力值。3能谱仪线扫描分析:将已备好的试件粘结在样品台上，待测面朝向上方且平行于样品台。运用IncaEnergy350能谱仪对金瓷结合面进行线扫描分析，观察元素在金瓷界面的迁移情况。采用高铝球石团聚体粉末等离子喷涂制备高铝球石结构热障涂层替代传统微米级热障涂层，可提高热障涂层的性能和使用寿命，具有重要理论和实际意义。

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