等离子喷涂.doc

论文题目:等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆-漂珠复合涂层的组织与性能研究研究方向:表面工程材料题目来源:国家部委省市厂、矿自选有无合同经费数备注√题目类型:理论研究应用研究工程技术跨学科研究其他应用研究A:研究生论文选题的来源及意义工程应用背景热障涂层系统(TBCs,ThermalBarrierCoatingSystems)通常是指沉积在金属或其他物质表面、具有良好隔热效果的陶瓷涂层。其主要功能是降低高温环境下零部件的基体温度,以避免其被高温氧化、腐蚀或磨损。金属氧化物及其复合材料相比其他材料而言具有更低的热导率,而且其在富氧的高温环境中具有更好的稳定性,因此成为理想的热障涂层材料。目前,使用等离子喷涂制备的热障涂层已被广泛地应用于航空发动机热端部件、燃烧室器壁、大型钢铁厂轧辊、核反应容器等,用来降低基体的工作温度。采用大气等离子喷涂(APS)方法在MCrAlY(M:Ni,Co或NiCo)粘结低层上喷涂ZrO2-(6~8wt.%)Y2O3(YSZ)是最常用的TBCs体系。伴随现代航空工业的快速发展,热端部件的工作条件越来越苛刻,进而对零部件的性能提出更高的要求。例如,直升机高新工程发动机排气系统排气管工作时表面温度高达600℃。排气管隔热材料要求具有防火性能,而且密度低,不影响飞机整体结构设计,隔热效率要高,且能在较小的厚度下将排气管的温度阻隔到其要求的温度以下。当前工程主要采取在尾喷管外表面捆绑陶瓷隔热材料的方式进行隔热,隔热效果基本能够满足要求,但是其结果却是重量超出了一倍左右,从而带来了较大的重量代价,不能完全满足工程上所要求的技术性能指标,因此必须研制一种轻质防火隔热材料,以满足新一代热端部件的热防护要求。选题的意义我们通过对漂珠的简单分析研究发现其可能是一种能满足上述工程需求的较为理想的材料。漂珠的主要化学成分为硅、铝的氧化物,其中二氧化硅约为50-65%,三氧化二铝约为25-35%。因为二氧化硅的溶点高达摄氏1725度,三氧化二铝的溶点为摄氏2050度,均为高耐火物质。因此,漂珠具有极高的耐火度,一般达摄氏1600-1700度,使其成为优异的高性能耐火材料。质轻、保温隔热。漂珠壁薄中空,空腔内为半真空,只有极微量的气体(N2、H2及CO2等),热传导极慢极微。所以漂珠不但质轻(容重250-450公斤/m3),而且保温隔热优异(-),这为其在轻质保温隔热材料领域大显身手奠定了基础。硬度大、强度高。由于漂珠是以硅铝氧化物矿物相(石英和莫来石)形成的坚硬玻璃体,硬度可达莫氏6-7级,静压强度高达70-140MPa,-,和岩石相当。因此,漂珠具有很高的强度。一般轻质多孔或中空材料如珍珠岩、沸岩、硅藻土、海浮石、膨胀蛭石等均是硬度差、强度差,用其制的保温隔热制品或轻质耐火制品,都有强度差的缺点。他们的短处恰恰是漂珠的长处,所以漂珠就更有竞争优势,用途更广。粒度细,比表面积大。漂珠自然形成的粒度为1-250微米。比表面积300-360cm2/g,和水泥差不多。因此,漂珠不需粉磨,可直接使用。细度可满足各种制品的需要,其他轻质保温材料一般粒度都很大(如珍珠岩等),如果粉磨就会大幅度增加容量,使隔热性大大降低。在这方面,漂珠有优势。综上所述,基于氧化锆导热率低和漂珠材料密度小、中空、隔音、耐火、耐磨