热化学反应法制备Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层及其性能研究

作者：杨宏波; 刘朝辉; 丁逸栋; 班国东; 王飞

来源：表面技术, 2017, 46(09): 215-222.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.09.034

• 热化学反应法
• 陶瓷涂层
• 金属基体
• 高温氧化
• 抗热震性能
• 结合强度

目的研究Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al2O3、TiO2、MgO、SiO2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al2O3和金红石型TiO2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。

• 单位
  中国人民解放军后勤工程学院