超音速等离子喷涂CG-TBCs工艺优化与热性能研究

"装甲兵工程学院学报的一篇2008年的论文，研究了超音速等离子喷涂工艺在制备连续梯度热障涂层（CG-TBCs）中的优化。作者通过‘双通道、双温区’技术，使用Spraywatch-2i系统分析了电弧功率和喷涂距离对Ce-YSZ/NiCoCrAlY粒子速度和温度的影响，发现电弧功率在60 kW至70 kW之间，粉末粒子速度和温度达到最优。最终确定68 kW的电弧功率和约90 mm的喷涂距离可以制备出经过100次热循环后仍保持良好热震性能的CG-TBCs。" 这篇论文详细探讨了超音速等离子喷涂技术在创建连续梯度热障涂层方面的工艺优化。热障涂层是用于保护高温环境中工作的发动机部件的一种重要材料，它可以显著提高设备的耐热性和使用寿命。CG-TBCs由Ce-YSZ（氧化铈稳定的氧化锆）和NiCoCrAlY（镍钴铬铝钇合金）两种材料组成，形成一个连续的温度梯度，从而改善涂层的热应力分布，减少开裂和剥落的可能性。 论文中提到的“双通道、双温区”超音速等离子喷涂工艺是一种创新的涂层制备方法，它允许对粉末粒子的加热和加速进行更精细的控制。通过调整电弧功率，可以改变粉末粒子的速度和温度，这两者是影响涂层质量和性能的关键因素。实验结果显示，当电弧功率分别达到70 kW和68 kW时，Ce-YSZ和NiCoCrAlY粉末粒子的速度达到峰值，分别为620 m/s和430 m/s。随着电弧功率的增加，粉末粒子的平均温度也会上升，但当功率超过一定阈值（60 kW和65 kW）后，这一上升趋势变得不明显。 为了获得最佳的涂层性能，作者通过实验确定了电弧功率应选择在68 kW，喷涂距离约为90 mm。这样的工艺条件下，制备的CG-TBCs在经历100次热循环后，表面和内部都没有明显裂纹，显示出了优异的热震稳定性。热震性能是衡量涂层能否承受温度快速变化而不损坏的重要指标，对于在极端工作环境下的航空、航天和军事装备尤其关键。 这篇研究不仅贡献了对超音速等离子喷涂工艺优化的理解，还为未来热障涂层的设计和制造提供了重要的理论依据和技术参考，对于提升相关设备的耐高温能力和可靠性具有深远意义。