等离子喷涂-物理气相沉积7YSZ热障涂层形成机制

摘要：

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术,以纳米团聚的ZrO2-7％Y2O3(7YSZ)粉末为原料在镍基高温合金为基体的CoCrAlSiY黏结层表面制备了羽毛柱状7YSZ涂层.通过透射电子显微镜(TEM)观察并分析了柱状涂层的显微结构,发现涂层的最小组成单元为纳米柱状晶,众多柱状晶在空间随喷涂遍数累积气相原子依次形核长大形成了微观上的树枝状结构,在宏观上呈现羽毛状结构涂层.基于7YSZ羽毛柱状涂层的形成过程,本文首先从热力学原理分析了7YSZ气相原子的形核机制,阐述了裹挟高浓度气相原子的高温等离子体与基体相互作用形成的温度梯度和气相原子浓度梯度规律,探讨了温度梯度下纳米柱状7YSZ晶体的长大和分枝过程,分析了等离子焰流气相原子沉积过程中过冷度变化对气相原子形核、长大和宏微观涂层结构的影响,研究了PS-PVD喷涂过程中涂层柱状结构内部和柱状结构间隙形成的内在规律和机制.

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积、热障涂层、沉积机理、温度梯度、过冷度

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分类号：R77;R76

资助基金：国家重点研发计划2017YFB0306100;国家自然科学基金51801034,51771059;广东省自然科学基金2016A030312015,2017A030310315;广东省重点专项和广州市科技计划项目201707010455,201707010385,2017A070701027,2017B030314122;广东省科学院项目2018GDASCX-0950

在线出版日期：2019-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1319-1330