1.3 热障涂层的制备方法1.3.1 等离子喷涂等离子喷涂技术是最早用于制备热障涂层的先进工艺 。
它是用等离子体发生器(等离子喷枪)产生等离子体 ， 利用等离子焰流将金属或陶瓷粉末加热到熔融状态 ， 并高速喷射在经预处理的基底表面上 ， 当熔融状态的颗粒以30m/s-500m/s的速度撞击在基底上时 ， 迅速在基底表面铺展、凝固、形成薄片 ， 下一个颗粒在撞击到基底上之前 ， 前一个颗粒已经凝固 ， 从而在基底表面形成一种具有特殊 。

24、功能的涂层23 。
用于热障涂层制备的等离子喷涂法主要包括以下两种形式：(1)常规等离子喷涂法又称大气等离子喷涂法（APS）；(2)真空等离子喷涂法（LPPS） 。
大气等离子喷涂法制备的涂层比较疏松 ， 而真空等离子喷涂法制备的粘结层却很致密 。
对于陶瓷涂层 ， 疏松的结构比致密的结构有更好的隔热性能和抗热冲击性能 。
等离子喷涂是利用高速飞行的熔融或半熔融态粒子撞击基底变形后叠加形成涂层 ， 其表面粗糙度低 ， 显微组织呈片层状 ， 孔洞较多 。
目前 ， 等离子喷涂制备的热障涂层在航空发动机加力燃烧室火焰筒、鱼鳞板、喷火管、粘结层、涡轮静止叶片上均有应用 。
此外 ， 大气等离子喷涂法最大的特点是设备简单 ， 涂层制备速度快 ， 沉积效率高 。
等 。

25、离子喷涂制备的涂层中含有大量熔渣、夹杂物和微裂纹等 ， 这些缺陷在高温时会导致涂层氧化、硫化、坑蚀和盐腐蚀 ， 使涂层与基体结合强度降低、甚至剥落 ， 引起失效 ， 缩短涂层服役寿命 。
此外 ， 涂层表面粗度低、孔隙率高 ， 难以满足航空发动机转子叶片的气动性要求 ， 抗热冲击性能差 。
1.3.2 电子束物理气相沉积（E-PVD）电子束物理气相沉积的工作原理为 ， 首先用机械泵和扩散泵将设备的真空室抽取真空 ， 当真空室的真空度达到一定要求后 ， 电子枪开始发射电子束 ， 直接照射到水冷坩埚中被蒸发的物料上 ， 利用电子束的能量加热并气化材料 ， 材料蒸气以原子或分子的形式慢慢沉积到基体上形成涂层24 。
在制备过程中 ， 为了提高涂层与基底的结合力 ， 通常 。

26、在制备热障涂层时对基底加热 。
电子束物理气相沉积法的主要优点如下：(1)蒸发速率高 ， 几乎可以蒸发所有物质；(2)整个制备过程在真空条件下进行 ， 可以避免蒸发物料被污染和氧化；(3)需要控制的涂层制备工艺参数较少 ， 而且通过改变工艺参数还可以控制陶瓷层的结构 ， 获得两种或两种以上材料力学性能的高温复合 。
电子束物理气相沉积工艺最大的不足就是：(1)制作成本较高；(2)涂层的热导率较等离子喷涂法制备的涂层也很高；(3)受各元素蒸气压的影响 ， 当涂层材料成分复杂时 ， 材料的成分控制较困难；(4)受预热温度的限制 ， 工件尺寸不能太大；(5)对于形状复杂的工件 ， 电子束物理气相沉积存在所谓“阴影”效应；(6)原材料利用率 。

27、较低 。
1.3.3 离子束辅助沉积技术（IBAD）离子束辅助沉积技术(IBAD)是近些年出现的一种新型材料制备技术 。
它把PVD和离子束轰击结合在一起 ， 在沉积的同时 ， 利用高能离子轰击沉积表面 ， 影响表面环境 ， 从而改变沉积薄膜成分、结构 。
典型的IBAD系统可分为两种类型 ， 第一种以离子溅射方式作为沉积方法；第二种采用电子枪蒸发作为沉积方法 。
IBAD系统所用辅助离子源均为低能离子束 ， 其能量大小一般为510keV ， 它的作用是在沉积层表面造成局部高温高压 ， 与蒸发气相发生物理和化学变化 ， 在基体上形成薄膜 。
通过一系列的物理和化学作用 ， IBAD工艺可以提高E-PVD工艺的沉积速率 ， 准确控制涂层成分 ， 降低预热温度 ， 起 。

28、辅助轰击作用的荷能离子与沉积原子的级联碰撞效应 ， 增加了原子的迁移能力 ， 减轻或消除了蒸发或溅射离子沉积时的“阴影”效应 ， 减小涂层制备残余应力 ， 增加可喷涂材料的尺寸 。
总之 ， IBAD可以在较低温度甚至室温下沉积出均匀性强、聚集密度高、层间结合好的高质量热障涂层 ， 也可以控制TBC的密度变化、增加热障界面 ， 从而实现多层、梯度或微叠层等新结构TBC的制备 。
由于IBAD技术的研究起步较晚 ， 设备及工艺发展还不够成熟 。
概括起来主要包括以下几个方面：(1)辅助离子源的开发研制尚待深入 。
IBAD技术的发展要求未来的辅助离子束源能够实现宽能、大束流、低气耗、低污染和可自动控制 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0902/0024074193.html

标题：合金|钴基合金上热障涂层的制备及高温性能研究( 四 )