论文摘要
本文采用国产6～8%Y2O3部分稳定的纳米氧化锆陶瓷团聚粉末,以NiCoCrAlY作为粘结层材料,利用等离子喷涂工艺,在GH3030高温合金基体表面制备了纳米氧化锆涂层。通过正交实验设计方法分析了电流、次气流量及喷涂距离对涂层结合强度的影响,获得了最优等离子喷涂工艺参数;利用扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）和X-Ray深入研究了纳米氧化锆涂层的微观组织和相结构,模拟了涂层形成过程;对涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度、抗热震性能以及高温氧化性能进行了测试。研究表明,纳米氧化锆涂层平均晶粒度为44.7nm,较原始纳米团聚粉末有所长大,但仍为纳米结构组织。涂层显微组织结构主要由熔化区与部分熔化区组成。并在涂层熔化区观察到柱状晶组织与等轴晶组织。柱状晶的形成是由于纳米粉末粒子在垂直于基体方向迅速长大,而其它方向的长大受到抑制。等轴晶的形成则是由于熔融粒子来不及长大或稍有长大,晶粒生长不存在择优取向,各个方向生长速度大体相同。涂层相结构为四方相（t-ZrO2）氧化锆,未发现单斜相（m-ZrO2）氧化锆。在本文的工艺条件下,涂层孔隙率平均值为10.61%;涂层平均结合强度为45.63MPa,较传统热障涂层提高23.4%;显微硬度数据分布显著服从Weibull分布;1000℃、1050℃、1100℃时,涂层热震次数分别为55、45、40;涂层氧化动力学曲线近似符合抛物线规律。