纳米Si₃N₄和喂料等离子处理对等离子喷涂Al₂O₃-YSZ涂层抗热震性能的影响

张健¹，勾俊峰^1,2，刘赛月¹，周飞飞¹，王铀¹，王冠²，张冲²

1. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院纳米表面工程研究室2. 广东工业大学机电工程学院

摘 要：Si₃N₄可以提高Al₂O₃-ZrO₂涂层的力学性能和抗氧化性能,但其对Al₂O₃-YSZ（Y₂O₃部分稳定的ZrO₂）抗热震性能的影响未见报道。采用等离子喷涂的方法在304不锈钢表面制备了Al₂O₃-YSZ涂层。在喂料制备过程中加入纳米Si₃N₄,然后对添加和未添加纳米Si₃N₄的喂料进行等离子处理,研究纳米Si₃N₄和喂料等离子处理对涂层在800℃和1 000℃下抗热震性能的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了涂层热震试验前后的形貌及物相的变化。结果表明:喂料添加纳米Si₃N₄和等离子处理的综合作用显著地提高了涂层的抗热震性能;与喂料未添加纳米Si₃N₄且未经等离子处理的涂层相比,喂料添加纳米Si₃N₄且经等离子处理的涂层在800℃和1 000℃条件下的抗热震寿命分别提高了0.7倍和1.1倍;热震过程中涂层发生了α-Al₂O₃到γ-Al₂O₃的相变;在1 000℃下热震,涂层中形成了较宽的裂纹,涂层抗热震性能明显下降。

关键词：等离子喷涂;Al2O3-YSZ涂层;纳米Si3N4;等离子处理;抗热震性能;304不锈钢;