高結合力氧化鋯涂層的制備與連接工藝研究.pdf

1、氧化鋯陶瓷由于熔點高,密度小,熱導率低,熱膨脹系數與高溫合金相近,而成為熱障涂層的首選材料,本文的工作是在高溫合金GH4141上實現高結合力氧化鋯涂層的制備。為達到這一目標,試驗過程分兩步進行:首先利用電子束依次在高溫合金上蒸鍍連接層和陶瓷層,隨后通過真空加熱來促進元素間的擴散,從而顯著提高陶瓷與基體間的結合力。
　　為了探究連接層成分對膜層性能的影響規(guī)律,試驗過程中選用了三種不同配比的連接層材料。經過一系列的測試,發(fā)現配比為Ti

2、-31.171wt.％,V-68.600 wt.%,Cr-0.232wt.%的復合膜層性能最好。
　　僅僅依靠電子束蒸鍍過程中的基板預熱,只能實現原子的小范圍遷移,獲得較薄的過渡層和相對較弱的膜基結合力,因此需要后續(xù)的真空加熱來補充原子的能量,促進原子的擴散及界面反應的進行。為此,研究過程中進行了真空擴散連接的嘗試并探索了加熱溫度對膜層性能的影響規(guī)律。對試件在1200℃和1300℃下分別保溫20分鐘進行連接,試驗結果表明:溫度越高

3、,元素擴散遷移的路徑就越長,過渡區(qū)的范圍就越大。
　　電子束蒸鍍得到的膜層,其厚度一般在微米級別。由于陶瓷和基體熱膨脹系數差異較大,所以進行加熱連接的時候,高溫在促進原子擴散的同時,也會在升溫和降溫的過程中,產生界面殘余應力,兩者的綜合作用決定了最終的膜基結合力。在1300℃進行高溫連接時,膜層表面會產生皺曲,該現象表明過高的連接溫度對膜層表面性能是不利的;在1200℃進行連接時,膜基結合力得到提高的同時,膜層表面形貌也變化較小。