Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của Nhiệt Độ Lắng Đọng Đến Cấu Trúc Vĩ Mô và Tính Chất của Các Lớp Phủ Al2O3 Phun Plasma
Tóm tắt
Các lớp phủ Al2O3 đã được lắng đọng trên các nền 1Cr13 bằng phương pháp phun plasma ở các nhiệt độ lắng đọng khác nhau là 140, 275, 375, 480, 530 và 660 °C nhằm điều tra ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt lớp phủ đến hình thành liên kết lớp lamellar. Hình thái mặt cắt ngang bị gãy được đặc trưng hóa bằng kính hiển vi điện tử quét để làm rõ liên kết bề mặt. Phương pháp nhiễu xạ tia X đã được sử dụng để xác định thành phần pha trong lớp phủ. Độ cứng vi mô, mô đun Young và độ dẫn nhiệt của các lớp phủ được đo để kiểm tra sự phụ thuộc của các tính chất lớp phủ vào cấu trúc vi mô của chúng. Kết quả cho thấy rằng diện tích liên kết bề mặt thông qua sự phát triển hạt cột dọc theo các giao diện splat-splat đã tăng lên khi nhiệt độ lắng đọng tăng. Hơn nữa, độ cứng vi mô, mô đun Young và độ dẫn nhiệt đều tăng lên khi nhiệt độ lắng đọng tăng. Tuy nhiên, cấu trúc pha của lớp phủ thay đổi rất ít với nhiệt độ lắng đọng. Kết quả rõ ràng cho thấy tỉ lệ liên kết rõ ràng và các tính chất của lớp phủ có thể thay đổi đáng kể trong một khoảng rộng hơn thông qua việc kiểm soát nhiệt độ lắng đọng.
Từ khóa
#Al2O3 #lớp phủ #phun plasma #nhiệt độ lắng đọng #độ cứng vi mô #mô đun Young #độ dẫn nhiệt #cấu trúc vi môTài liệu tham khảo
P. Fauchais, A. Vardelle, and B. Dussoubs, Quo Vadis Thermal Spraying?, J. Thermal Spray Technol., 2001, 10(1), p 44-66
E. Lugscheider, C. Barimani, P. Eckert, and U. Eritt, Modeling of the APS Plasma Spray Process, Comput. Mater. Sci., 1996, 7(1-3), p 109-114
B. Goswami, A.K. Ray, and S.K. Sahay, Thermal Barrier Coating System for Gas Turbine Application—A Review, High Temp. Mater. Process., 2004, 23(2), p 73-92
M. Mohanty and R.W. Smith, Lightweight TiC/Ti Wear-resistant Coatings for Lightweight Structural Applications, J. Thermal Spray Technol., 1995, 4(4), p 384-394
H. Singh, B.S. Sidhu, D. Puri, and S. Prakash, Use of Plasma Spray Technology for Deposition of High Temperature Oxidation Corrosion Resistant Coatings—A Review, Mater. Corros., 2007, 58(2), p 92-102
P. Ctibor, J. Sedlacek, and K. Neufuss, Influence of Chemical Composition on Dielectric Properties of Al2O3 and ZrO2 Plasma Deposits, Ceram. Int., 2003, 29(5), p 527-532
A. Ohmori and C.-J. Li, Quantitative Characterization of the Structure of Plasma Sprayed Al2O3 Coating by Using Copper Electroplating, Thin Solid Films, 1991, 201(2), p 241-252
A. Ohmori, C.-J. Li, and Y. Arata, Structure of Plasma-sprayed Alumina Coatings Revealed by Using Copper Electroplating, Proceedings of the 4th National Thermal Spray Conference, Thermal Spray Coatings: Properties, Processes and Applications, T.F. Bernecki, Ed., May 4-10, 1991 (Pittsburgh, PA), ASM International, 1992, p 105-113
C.-J. Li and A. Ohmori, Relationships Between the Microstructure and Properties of Thermally Sprayed Deposits, J. Thermal Spray Technol., 2002, 11(3), p 365-374
Z.J. Yin, S.Y. Tao, X.M. Zhou, and C.X. Ding, Evaluating Microhardness of Plasma Sprayed Al2O3 Coatings Using Vickers Indentation Technique, J. Phys. D Appl. Phys., 2007, 40(22), p 7090-7096
R. McPherson and B.V. Shafer, Interlamellar Contact Within Plasma-sprayed Coatings, Thin Solid Films, 1982, 97(3), p 201-204
S. Kuroda and T.W. Clyne, The Quenching Stress in Thermally Sprayed Coatings, Thin Solid Films, 1991, 200(1), p 49-66
C.-J. Li, A. Ohmori, and R. McPherson, The Relationship Between Microstructure and Young’s Modulus of Thermally Sprayed Ceramic Coatings, J. Mater. Sci., 1997, 32(4), p 997-1004
C.-J. Li, W.-Z. Wang, and H. Yong, Dependency of Fracture Toughness of Plasma Sprayed Al2O3 Coatings on Lamellar Structure, J. Thermal Spray Technol., 2004, 13(3), p 425-431
R. McPherson, A Model for the Thermal Conductivity of Plasma-Sprayed Ceramic Coatings, Thin Solid Films, 1984, 112(1), p 89-95
O. Sarikaya, Effect of the Substrate Temperature on Properties of Plasma Sprayed Al2O3 Coatings, Mater. Des., 2005, 26(1), p 53-57
Y.-Z. Xing, C.-J. Li, C.-X. Li, and G.-J. Yang, Influence of Through-lamella Grain Growth on Ionic Conductivity of Plasma-sprayed Yttria-stabilized Zirconia as an Electrolyte in Solid Oxide Fuel Cells, J. Power Sour., 2008, 176(1), p 31-38
A. Ohmori, C.J. Li, and Y. Arata, Influence of Plasma Spray Conditions on the Structure of Al2O3 Coatings, Trans. Jpn. Weld. Res. Inst., 1990, 19, p 259-270
Z.J. Yin, S.Y. Tao, X.M. Zhou, and C.X. Ding, Particle in-flight Behavior and Its Influence on the Microstructure and Mechanical Properties of Plasma-Sprayed Al2O3 Coatings, J. Eur. Ceram. Soc., 2008, 28(6), p 1143-1148
J.R. Mawdsley, Y.J. Su, and K.T. Faber, Optimization of Small-particle Plasma-Sprayed Alumina Coatings Using Designed Experiments, Mater. Sci. Eng. A, 2001, 308(1-2), p 189-199
L. Bianchi, A.C. Leger, M. Vardelle, A. Vardell, and P. Fauchais, Splat Formation and Cooling of Plasma-Sprayed Zirconia, Thin Solid Films, 1997, 305(1), p 35-47
V. Pershin, M. Lufitha, S. Chandra, and J. Mostaghimi, Effect of Substrate Temperature on Adhesion Strength of Plasma-Sprayed Nickel Coatings, J. Thermal Spray Technol., 2003, 12(3), p 370-376
P. Fauchais, M. Fukumoto, M. Vardelle, and A. Vardell, Knowledge Concerning Splat Formation: An Invited Review, J. Thermal Spray Technol., 2004, 13(3), p 337-360
G.N. Heintze and S. Uematsu, Preparation and Structures of Plasma-Sprayed γ- and α-Al2O3 Coatings, Surf. Coat. Technol., 1992, 50(3), p 213-222
I.H. Jung, K.K. Bae, M.S. Yang, and S.K. Ihm, A Study of the Microstructure of Yttria-Stabilized Zirconia Deposited by Inductively Coupled Plasma Spraying, J .Thermal Spray Technol., 2000, 9(4), p 463-477
H.B. Guo, R. Vassen, and D. Stöver, Atmospheric Plasma Sprayed Thick Thermal Barrier Coatings with High Segmentation Crack Density, Surf. Coat. Technol., 2004, 186(3), p 353-363
H.B. Guo, S. Kuroda, and H. Murakami, Microstructures and Properties of Plasma-Spayed Segmented Thermal Barrier Coatings, J. Am. Ceram. Soc., 2006, 89(4), p 1432-1439
H.B. Guo, S. Kuroda, and H. Murakami, Segmented Thermal Barrier Coatings Produced by Atmospheric Plasma Spraying Hollow Powders, Thin Solid Films, 2006, 506-507, p 136-139
A. Tricoire, M. Vardelle, P. Fauchais, F. Braillard, A. Malie, and P. Bengtsson, Macrocrack Formation in Plasma-Sprayed YSZ TBCs when Spraying Thick Passes, High Temp. Mater. Process., 2005, 9, p 401-413
Y.-Z. Xing, Y. Li, C.-J. Li, C.-X. Li, and G.-J. Yang, Influence of Substrate Temperature on Microcracks Formation in Plasma-Sprayed Yttria-Stabilized Zirconia Splats, Key Eng. Mater., 2008, 373-374, p 69-72
S. Hillier, Accurate Quantitative Analysis of Clay and other Minerals in Sandstones by XRD: Comparison of a Rietveld and a Reference Intensity Ratio (RIR) Method and the Importance of Sample Preparation, Clay Miner., 2000, 35(1), p 291-302
Q. Johnson and R.S. Zhou, Checking and Estimating RIR Values, Adv. X-ray Anal., 2000, 42, p 287-296
D.B. Marshall, T. Noma, and A.G. Evans, A Simple Method for Determining Elastic-Modulus-to-Hardness Ratios Using Knoop Indentation Measurements, J. Am. Ceram. Soc., 1982, 65(10), p 175-176
F. Kroupa and J. Dubsky, Pressure Dependence of Young’s Modulus of Thermal Sprayed Materials, Scr. Mater., 1999, 40(11), p 1249-1254
Y.-Z. Xing, C.-J. Li, Q. Zhang, C.-X. Li, and G.-J. Yang, Influence of Microstructure on the Ionic Conductivity of Plasma-Sprayed Yttria-Stabilized Zirconia Deposits, J. Am. Ceram. Soc., 2008, 91(12), p 3931-3936
A. Vardelle, M. Vardelle, R. McPherson, and P. Fauchais, Study of the Influence of Particle Temperature and Velocity Distribution within a Plasma Jet Coating Formation, General Aspect of Thermal Spraying (Proceedings of 9th International Thermal Spray Conference), The Hague, 19-23 May 1980, pp 155-161
Y.-Z. Xing, C.-J. Li, J.-H. Qiao, and G.-X. Wang, Analysis on Rapid Cooling and Epitaxial Solidification of a Plasma-sprayed Yttria Stabilized Zirconia Splat on a High-temperature Substrate, Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2008, Vol. 8, pts A and B, p 1837-1844
M. Vardelle and J.L. Besson, γ-Alumina Obtained by Arc Plasma Spraying: A Study of the Optimization of Spraying Conditions, Ceram. Int., 1981, 7(2), p 48-54
P. Chraska, J. Dubsky, and K. Neufuss, Alumina-Base Plasma-Sprayed Materials, Part I: Phase Stability of Alumina and Alumina-Chromia, J. Thermal Spray Technol., 1997, 6(3), p 320-326
Y.Arata, A.Ohmori, and C.-J. Li, Fundamental Properties of the ACT-JP (Arata Coating Test with Jet Particles), Proceedings of the 1st National Thermal Spray Conference, Thermal Spray: Advances in Coatings Technology, D.L. Houck, Ed., Sept 14-17, 1987 (Orlando, FL), ASM International, 1988, p 79-83
R. Kawase, K.Tanaka, T. Hamamoto, and H. Haraguchi, Study on Elastic Constant and Residual Stress Measurements during Ceramic Coatings, Proceedings of the 3rd National Thermal Spray Conference, Thermal Spray Research and Applications, T.F. Bernecki, Ed., May 20-25, 1990 (Long Beach, CA), ASM International, 1991, p 339-342
K.S. Shi, Z.Y. Qian, and M.S. Zhang, Microstructure and Properties of Sprayed Ceramic Coating, J. Am. Ceram. Soc., 1988, 71(11), p 924-929
R. Yamasaki and J. Takeuchi, Physical Characteristics of Alumina Coating Using Atmospheric Plasma Spraying(APS) and Low Pressure Plasma Spraying(VPS), Proceeding of the International Thermal Spray Conference, Thermal Spray 2004: Advances in Technology and Application, ASM International, May 10-12, 2004 (Osaka, Japan), ASM International, 2004, p 283-289
J. Francel and W.D. Kingrey, Thermal Conductivity: IV, Apparatus for Determining Thermal Conductivity by a Comparative Method, J. Am. Ceram. Soc., 1954, 37(2), p 80-81
L. Pawlowski and P. Fauchais, Thermal Transport Properties of Thermally Spayed Coatings, Int. Mater. Rev., 1992, 37, p 271-289
R. Dutton, R. Wheeler, K.S. Ravichandran, and K. An, Effect of Heat Treatment on the Thermal Conductivity of Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings, J. Thermal Spray Technol., 2000, 9(2), p 204-209