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等离子喷涂纳米二氧化锆涂层性能

喷涂工艺采用大气等离子喷涂(APS)。纳米ZrO2涂层厚度大约为250um,打底层厚度为l00um。。纳米ZrO2粉末采用3Y部分钇稳定的纳米氧化锆造粒粉,一次晶粒尺寸20-40nm ,造粒后粒径为4070um,颗粒呈球形,流动性较好;

 

    纳米二氧化锆涂层和微米二氧化锆涂层比较:

纳米二氧化锆涂层致密,均均匀,孔隙率低,孔隙率大约为7%;微米氧化锆涂层的组织相对较为疏松,孔隙率大,存在大片的未熔区域,因为微米氧化锆流动性不好,受热不充分,熔化不好,所以涂层的质量不高,而纳米二氧化锆造粒粉流动性好,受热充分,熔化性能好,涂层致密,与基材的结合力强,纳米ZrO2涂层平均结合强度为54.37 MPa,而微米ZrO2涂层为36.26 MPa。纳米ZrO2涂层的结合强度提高了约50%。

 

纳米氧化锆涂层的显微硬度平均值为655.8l HV。其10个测试点的硬度值比较接近,离散性较小,说明涂层组织均匀致密,微米氧化锆涂层硬度值的离散性较大,平均硬度值也相对较低,为581.10 HV。这主要是因为微米氧化锆涂层的组织疏松、不均匀,从而在微观硬度上表现出较大的差异性。这也从另一个角度说明了纳米氧化锆涂层的质量显著优于微米氧化锆涂层。

 

热震实验表明,纳米二氧化锆涂层经40次热循环,涂层开始出现起皮、剥落等现象。涂层的失效部位发生在面层与黏结底层结合处。这是由于二者热膨胀系数不同,其结合处易产生热应力,造成失效。而传统的微米ZrO2涂层经25次热循环,就开始大面积脱落。

   
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