等离子喷涂-物理气相沉积的气相沉积机理
来源期刊：无机材料学报2017年第12期
论文作者：邓子谦 刘敏 毛杰 张小锋 陈文龙 陈志坤
文章页码：1285 - 1291
关键词：PS-PVD;涂层生长;自发形核;非自发形核;光谱诊断;
摘 要：以等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）喷涂团聚的Zr O2-7wt%Y2O3（7YSZ）粉末在五个喷距下制备了热障涂层。通过场发射-扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射（XRD）分析了五个涂层样品的微观结构和相成分差异。另外,通过发射光谱（OES）诊断研究了射流中7YSZ粉末气相浓度随喷距的变化。最后,阐述了3种不同的气相沉积涂层生长机制,说明了射流中粉末的状态和气相浓度对涂层结构的影响。研究表明:（1）350 mm和1800 mm喷距下形成的均是致密结构涂层,而6501250 mm喷距下形成的是典型的PS-PVD柱状结构涂层。（2）350 mm喷距下制备的涂层由四方相（t’）和单斜相（m）氧化锆构成;当喷距大于650 mm时,涂层以四方相（t’）氧化锆为主。（3）350 mm喷距下涂层是由高浓度气相过饱和自发形核形成的新核和液/固粒子共同作用形成的;喷距6501250 mm下,涂层生长以气相沉积于基体进行非自发形核为主,气相在射流中的自发形核为辅;喷距1800 mm下涂层由气相过冷凝固的粒子堆积而成。
邓子谦1,2，刘敏2,3，毛杰2，张小锋2，陈文龙2，陈志坤2
1. 广东工业大学材料与能源学院2. 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室3. 中南大学材料科学与工程学院
摘 要：以等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）喷涂团聚的Zr O2-7wt%Y2O3（7YSZ）粉末在五个喷距下制备了热障涂层。通过场发射-扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射（XRD）分析了五个涂层样品的微观结构和相成分差异。另外,通过发射光谱（OES）诊断研究了射流中7YSZ粉末气相浓度随喷距的变化。最后,阐述了3种不同的气相沉积涂层生长机制,说明了射流中粉末的状态和气相浓度对涂层结构的影响。研究表明:（1）350 mm和1800 mm喷距下形成的均是致密结构涂层,而6501250 mm喷距下形成的是典型的PS-PVD柱状结构涂层。（2）350 mm喷距下制备的涂层由四方相（t’）和单斜相（m）氧化锆构成;当喷距大于650 mm时,涂层以四方相（t’）氧化锆为主。（3）350 mm喷距下涂层是由高浓度气相过饱和自发形核形成的新核和液/固粒子共同作用形成的;喷距6501250 mm下,涂层生长以气相沉积于基体进行非自发形核为主,气相在射流中的自发形核为辅;喷距1800 mm下涂层由气相过冷凝固的粒子堆积而成。
关键词：PS-PVD;涂层生长;自发形核;非自发形核;光谱诊断;
