FeCrAl基高温抗氧化陶瓷涂层抗热震性能的研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 ３ 卷第 １ １ 期 ２１ ００年 ３月
《 陶瓷学报》
Ｊ ｏＩ ＲＮ ＡＩ， ０Ｆ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖｏ ． ． ． 】３１ Ｎｏ １ Ｍ ａ ． ０１ ｒ２ ０
文章 编 号 ：０ ０ ２ ７ （０ ０ ０ － １ １ｏ １ ０— ２８ ２ １ ）ｌ ｏ０ ＿ ４
对其抗热震性能的影响加 以考察 源自文库 并对其结果进行了
分析与优 化 。
３ 结果 分 析 与 讨 论
２ 实 验
３１ 试 样 的组织 结构 ．
２１试样 的制备 ．
添加不 同 Ｃ２ ｓ ｒ 量的涂层试样界面 Ｓ Ｍ 照片如 ０ Ｅ
陶 层 是 散 粘相成 瓷 原 庙 结组， 涂料分
收稿 日期：０９ １— ８ ２０－ １０
晨 豢
主
通讯联系人 ： 李家科 ，－ ａ：ａｅ．ｉ ６． ｍ Ｅ ｍ ｉｊｋｌ ｃ ｌ ｉ ｉ ＠１３ ｏ ｊ ｔ
１２ ０
《 陶瓷学报》 ０ ０年第 １期 ２１
表 １陶瓷粘结料配方的原料组成 （ ｔ ｗ ％） Ｔ ｂ１Ｔ ｅｃ ｍｐ ｓ ｉｎｏ ｗ ｍａｅｉｓｆｒ ｅ ｎｉｇｐ ａ ｅ（ ｔ％） ａ ． ｈ ｏ ｏ ｉ ｆａ ｔｒ ｌ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｓ ｗ ． ｔ ｏ ｒ ａ ｃ ｎ
计算其 循 环次数 。
层陶瓷材料 ， 可以获得 一种既 具有金属 （ 合金 ） 的强 度、 韧性和导热性能， 又具有陶瓷材料耐高温 、 高温抗
氧化 、 耐磨 、 耐腐蚀等优点的新型复合材料 ， 而具有 良
好抗热震性能是保证金属基 陶瓷涂层材料得 以应用
的关 键 Ｈ 。本 研 究针 对 陶 瓷涂层 的配 方组 成 和厚 度 － 踯
中 图分 类 号 ：Ｑ １４７ 文 献标 识 码 ： Ｔ ７． ５ Ａ
ｌｏｏ 。 ２ ０Ｃ） 采用 Ｓ Ｍ、 Ｅ 高温热膨胀仪等测试手段对涂层试样
的组织结构及性能进行表 征 ， 揭示了涂层组织结 构与抗热震性能之间的关系。
粘 结 相 的配 方 组 成 如 表 ｌ所 示 ，其 熔 融温 度 为
ＫＩ３ Ａ ｉ８ Ｓ Ｏ ３． ０ ０
Ａ０ １３ ２ ２０ ０ ．
Ｓ２ ｉ ０ ２０ ０ ．
ＨＯ Ｂ２ １０ ０ ．
ｌ ｌ
Ｃ２ ａ Ｆ ５ ． ０
ＮＮ ３ ａＯ ８ ． ０
Ｃ０ ａ３ Ｃ ７ ． ０
（３ ａ Ｏ％ ）
（） Ｏ％ ｂ５
丽
（７ ｃ Ｏ％ ）
热性 ， 但抗氧化性较差 ； 而陶瓷材料具有 良好 的高温
抗 氧化性 及耐磨 性 。因此 ， 金属 （ 在 合金 ） 表面 涂敷 一
用 ＪＭ－ ７０ （ｅｄｅ ｓｏ ｃｎ ｉｇｅ ｃｏ Ｓ － ０ Ｆ ｆ ｌ ｍｉｓ ｎｓａｎｎ ｌ ｔ ｎ ６ ｉ ｉ ｅｒ
ｍ ｃ ｓｏｅ Ｔ Ｓ Ｍ）场 发 射 扫描 电镜观 察 涂层 ／ ｉ ｏｃｐ， Ｅ Ｅ ｒ ＦＣＡ 界面的组织结构 ； Ｒ Ｚ ｌ ｅ ｒＩ 用 Ｐ — 型高温热膨胀仪 测定涂层的热膨胀系数 ； 采用急冷急热法检测涂层试 样的抗热震性 。具体方法为 ：将 试样快速升温达到 １０ ｏ ２０ Ｃ、保 温 ｌｍ ｎ后 取 出风冷 ，然 后再次 放入 Ｏｉ １０ ｏ炉内加热 ，往返至涂层出现裂纹或剥落为止 ， ２０ Ｃ
辛 、
２
Ｘ
‘ 口
Ｕ
ＣｒＯＶｗｔ％ ２ ．
图 ２ Ｃ ２ 的加入量与试样抗热震性的关 系 ｒ ｏ。 （ 涂层厚度为 １ ０ｕｍ） ０
Ｆｇ２ Ｔｈ ｒ ｌ ｈ ｃ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ｈ ａ ｌ ｓａ ｉ． ｅ ｍａ ｏ ｋｒ ｓｓａ ｃ ｆｔｅ ｓ ｍｐｅ ａ ｓ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ２ ｏ ｉｇａ ｕ ｔ ｕ ｃｉ ｓｏ ０ａ ｐｎ ｍｏ ｎ ｏ Ｃｒ ｄ
Ｆ Ｃｒ Ｉ 高温 抗 氧化 陶瓷 涂 层抗 热 震性 能 的研 究 ｅ Ａ基
李 家科 周 健 儿 刘 欣
（ 德镇 陶瓷 学院材料 科 学与 工程 学院 ， 德镇 ：３０ １ 景 景 ３３０）
摘 要
采用陶瓷粘结相与 ｃ 。 ∞ 制成料浆 ， 在空气 中 １０ ｏ ３０Ｃ下熔烧制 备 ＦＣ Ａ！ 高温抗氧化陶瓷涂层 。 ｅｒ 基 研究了分散相 Ｃ ２ ． ｒ￣ ０ 的添加 量和涂层厚度对试样抗热震性能的影响 。结果表 明： Ｃ ２ 当 ｒ 的添加量为 ５ ％（ ０ ０ 质量分数 ， 下同）涂层厚度 １ ０ 、 ０ ｍ和熔烧制度为 １０ ＇ ６ ｍｉ ３０ｔ ０ ｎ的条件下 ， ２× 涂层试样的抗热震次数可达 １ ６次（ 室温～ 关键词 Ｆ ＣＡ 基体 ， ｅｒＩ 陶瓷涂层 ， 粘结相 ， 抗热震性 ， 组织结构
图 １陶瓷涂层 ／ｅ Ａ 合金界面的 Ｓ Ｍ照片 Ｆ ＣｒＩ Ｅ
Ｆｇ． Ｃｒ ｓ ｓ ｃ ｉｎ ＳＥＭ ｇ ｓｏ ｈ ｔｒ ｃ ｅｗｅ ｎ ｔｅ ｃ ｒ ｍｉ ｏ ｔ ｇａ ｄｔ ｅ Ｆ Ｃｒ ｌ ｙ ｍａｒ ｉ １ ｏｓ － ｅ ｔ ｏ ｉ ｍａ ｅ ｆ ｅ ｉ ｅ ｆ ｅ ｂ ｔ ｅ ｅ ａ ｃｃ ａｉ ｎ ｅ ＡＩ ｌ ｔｉ ｔ ｎ ａ ｈ ｎ ｈ ａｏ ｘ
来愈 高， 由于工程机械 ， 陶瓷生产辅助设备及构件等 工作条件 日 益苟刻 ， 要求材料具有耐高温 、 高温抗氧
化、 抗疲劳、 抗热震 以及耐冲刷等性能㈣ 。金 属（ 合
熔烧温度 １０ ｏ 保温 ６ ｒ ｎ 自然冷却。 ３０Ｃ、 ０ ｉ后 ａ
２２ 试 样 的性 能表 征 ．
金） 材料在高温情况下具有强度高和良好的韧性和导
１ 前 言
随着高新技术的不断发展 ， 对材料性能的要求愈
１０ ℃。 ｃ２ ３ ２０ 将 ｒ） 陶瓷粘结相和水按一定质量进行配 （、 比， 通过快速球磨制备成料浆 ， 然后采用喷涂方式施 于经过表面预处理的 ＦＣ Ａ 合金表面，经干燥后备 ｅ ｒ１ 用。 涂层熔烧在普通的电炉中进行 ， 先以 ｌ ℃／ ｉ 的 ３ ｍｎ 升温速 率升到 ８ ０ ０ｏ Ｃ，再以 １℃／ ｉ 升温速率升到 ７ ｒｎ ａ
《 陶瓷学报》
Ｊ ｏＩ ＲＮ ＡＩ， ０Ｆ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖｏ ． ． ． 】３１ Ｎｏ １ Ｍ ａ ． ０１ ｒ２ ０
文章 编 号 ：０ ０ ２ ７ （０ ０ ０ － １ １ｏ １ ０— ２８ ２ １ ）ｌ ｏ０ ＿ ４
对其抗热震性能的影响加 以考察 源自文库 并对其结果进行了
分析与优 化 。
３ 结果 分 析 与 讨 论
２ 实 验
３１ 试 样 的组织 结构 ．
２１试样 的制备 ．
添加不 同 Ｃ２ ｓ ｒ 量的涂层试样界面 Ｓ Ｍ 照片如 ０ Ｅ
陶 层 是 散 粘相成 瓷 原 庙 结组， 涂料分
收稿 日期：０９ １— ８ ２０－ １０
晨 豢
主
通讯联系人 ： 李家科 ，－ ａ：ａｅ．ｉ ６． ｍ Ｅ ｍ ｉｊｋｌ ｃ ｌ ｉ ｉ ＠１３ ｏ ｊ ｔ
１２ ０
《 陶瓷学报》 ０ ０年第 １期 ２１
表 １陶瓷粘结料配方的原料组成 （ ｔ ｗ ％） Ｔ ｂ１Ｔ ｅｃ ｍｐ ｓ ｉｎｏ ｗ ｍａｅｉｓｆｒ ｅ ｎｉｇｐ ａ ｅ（ ｔ％） ａ ． ｈ ｏ ｏ ｉ ｆａ ｔｒ ｌ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｓ ｗ ． ｔ ｏ ｒ ａ ｃ ｎ
计算其 循 环次数 。
层陶瓷材料 ， 可以获得 一种既 具有金属 （ 合金 ） 的强 度、 韧性和导热性能， 又具有陶瓷材料耐高温 、 高温抗
氧化 、 耐磨 、 耐腐蚀等优点的新型复合材料 ， 而具有 良
好抗热震性能是保证金属基 陶瓷涂层材料得 以应用
的关 键 Ｈ 。本 研 究针 对 陶 瓷涂层 的配 方组 成 和厚 度 － 踯
中 图分 类 号 ：Ｑ １４７ 文 献标 识 码 ： Ｔ ７． ５ Ａ
ｌｏｏ 。 ２ ０Ｃ） 采用 Ｓ Ｍ、 Ｅ 高温热膨胀仪等测试手段对涂层试样
的组织结构及性能进行表 征 ， 揭示了涂层组织结 构与抗热震性能之间的关系。
粘 结 相 的配 方 组 成 如 表 ｌ所 示 ，其 熔 融温 度 为
ＫＩ３ Ａ ｉ８ Ｓ Ｏ ３． ０ ０
Ａ０ １３ ２ ２０ ０ ．
Ｓ２ ｉ ０ ２０ ０ ．
ＨＯ Ｂ２ １０ ０ ．
ｌ ｌ
Ｃ２ ａ Ｆ ５ ． ０
ＮＮ ３ ａＯ ８ ． ０
Ｃ０ ａ３ Ｃ ７ ． ０
（３ ａ Ｏ％ ）
（） Ｏ％ ｂ５
丽
（７ ｃ Ｏ％ ）
热性 ， 但抗氧化性较差 ； 而陶瓷材料具有 良好 的高温
抗 氧化性 及耐磨 性 。因此 ， 金属 （ 在 合金 ） 表面 涂敷 一
用 ＪＭ－ ７０ （ｅｄｅ ｓｏ ｃｎ ｉｇｅ ｃｏ Ｓ － ０ Ｆ ｆ ｌ ｍｉｓ ｎｓａｎｎ ｌ ｔ ｎ ６ ｉ ｉ ｅｒ
ｍ ｃ ｓｏｅ Ｔ Ｓ Ｍ）场 发 射 扫描 电镜观 察 涂层 ／ ｉ ｏｃｐ， Ｅ Ｅ ｒ ＦＣＡ 界面的组织结构 ； Ｒ Ｚ ｌ ｅ ｒＩ 用 Ｐ — 型高温热膨胀仪 测定涂层的热膨胀系数 ； 采用急冷急热法检测涂层试 样的抗热震性 。具体方法为 ：将 试样快速升温达到 １０ ｏ ２０ Ｃ、保 温 ｌｍ ｎ后 取 出风冷 ，然 后再次 放入 Ｏｉ １０ ｏ炉内加热 ，往返至涂层出现裂纹或剥落为止 ， ２０ Ｃ
辛 、
２
Ｘ
‘ 口
Ｕ
ＣｒＯＶｗｔ％ ２ ．
图 ２ Ｃ ２ 的加入量与试样抗热震性的关 系 ｒ ｏ。 （ 涂层厚度为 １ ０ｕｍ） ０
Ｆｇ２ Ｔｈ ｒ ｌ ｈ ｃ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ｈ ａ ｌ ｓａ ｉ． ｅ ｍａ ｏ ｋｒ ｓｓａ ｃ ｆｔｅ ｓ ｍｐｅ ａ ｓ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ２ ｏ ｉｇａ ｕ ｔ ｕ ｃｉ ｓｏ ０ａ ｐｎ ｍｏ ｎ ｏ Ｃｒ ｄ
Ｆ Ｃｒ Ｉ 高温 抗 氧化 陶瓷 涂 层抗 热 震性 能 的研 究 ｅ Ａ基
李 家科 周 健 儿 刘 欣
（ 德镇 陶瓷 学院材料 科 学与 工程 学院 ， 德镇 ：３０ １ 景 景 ３３０）
摘 要
采用陶瓷粘结相与 ｃ 。 ∞ 制成料浆 ， 在空气 中 １０ ｏ ３０Ｃ下熔烧制 备 ＦＣ Ａ！ 高温抗氧化陶瓷涂层 。 ｅｒ 基 研究了分散相 Ｃ ２ ． ｒ￣ ０ 的添加 量和涂层厚度对试样抗热震性能的影响 。结果表 明： Ｃ ２ 当 ｒ 的添加量为 ５ ％（ ０ ０ 质量分数 ， 下同）涂层厚度 １ ０ 、 ０ ｍ和熔烧制度为 １０ ＇ ６ ｍｉ ３０ｔ ０ ｎ的条件下 ， ２× 涂层试样的抗热震次数可达 １ ６次（ 室温～ 关键词 Ｆ ＣＡ 基体 ， ｅｒＩ 陶瓷涂层 ， 粘结相 ， 抗热震性 ， 组织结构
图 １陶瓷涂层 ／ｅ Ａ 合金界面的 Ｓ Ｍ照片 Ｆ ＣｒＩ Ｅ
Ｆｇ． Ｃｒ ｓ ｓ ｃ ｉｎ ＳＥＭ ｇ ｓｏ ｈ ｔｒ ｃ ｅｗｅ ｎ ｔｅ ｃ ｒ ｍｉ ｏ ｔ ｇａ ｄｔ ｅ Ｆ Ｃｒ ｌ ｙ ｍａｒ ｉ １ ｏｓ － ｅ ｔ ｏ ｉ ｍａ ｅ ｆ ｅ ｉ ｅ ｆ ｅ ｂ ｔ ｅ ｅ ａ ｃｃ ａｉ ｎ ｅ ＡＩ ｌ ｔｉ ｔ ｎ ａ ｈ ｎ ｈ ａｏ ｘ
来愈 高， 由于工程机械 ， 陶瓷生产辅助设备及构件等 工作条件 日 益苟刻 ， 要求材料具有耐高温 、 高温抗氧
化、 抗疲劳、 抗热震 以及耐冲刷等性能㈣ 。金 属（ 合
熔烧温度 １０ ｏ 保温 ６ ｒ ｎ 自然冷却。 ３０Ｃ、 ０ ｉ后 ａ
２２ 试 样 的性 能表 征 ．
金） 材料在高温情况下具有强度高和良好的韧性和导
１ 前 言
随着高新技术的不断发展 ， 对材料性能的要求愈
１０ ℃。 ｃ２ ３ ２０ 将 ｒ） 陶瓷粘结相和水按一定质量进行配 （、 比， 通过快速球磨制备成料浆 ， 然后采用喷涂方式施 于经过表面预处理的 ＦＣ Ａ 合金表面，经干燥后备 ｅ ｒ１ 用。 涂层熔烧在普通的电炉中进行 ， 先以 ｌ ℃／ ｉ 的 ３ ｍｎ 升温速 率升到 ８ ０ ０ｏ Ｃ，再以 １℃／ ｉ 升温速率升到 ７ ｒｎ ａ