图6 热喷涂涂层中残余应力状态的示意图 。
2.2. 大气等离子喷涂工艺
氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化钇（Y2O3）和氧化铈（CeO2）增强的氧化锆（ZrO2）陶瓷由于较低的热膨胀而通常用作热障涂层 ， 从而降低界面应力 。 陶瓷氧化锆基层压板由于其低电导和相对较高的热膨胀系数（CTE）而被用于TBC ， 其最大限度地减少了界面层中的应力 。 大多数TBC失效基于工艺参数 ， 包括表面形态、喷雾分子的增量增强和粘接强度 。 Al-NiCr/8YSZ热障涂层在铝合金上的结合强度略高于传统的NiCrAlY/8YSZ热障涂层 。 由于8YSZ和Al–NiCr相的梯度分散 ， FG涂层的结合能力比双涂层更强 。 图7显示了具有主要工艺参数的基板上等离子喷涂方法的示意图 。

图7 （a）基板材料上等离子喷涂工艺示意图和（b）喷涂条件下考虑的工艺参数示意图 。
这些FGC在铝合金基板上具有出色的热循环寿命 ， 在350°C下可达到500次循环 。 图8显示了APS粘结层Al–NiCr表面粗糙度的3D显微照片 。 涂层表层的斑点溢出（剥落）是由于粘结表面的不规则氧化、烧结和LZ7C3的再结晶造成的 。 涂层边缘形成的溢出是由于热循环效应引起的热失配和热应力的影响 。 与双重涂层相比 ， FGC有效地减少了涂层不平衡 ， 并在拉伸附着力测试中产生了更强的附着力 。 硬质碳化钛（TiC）颗粒在铁基体中的累积导致金属基复合材料的硬度和韧性增加 ， 而含有少量TiC颗粒的层显示出较低的硬度 。 磨损试验结果表明 ， 由于各层的粘附强度显著提高 ， 因此具有优异的耐磨性 。

图8 通过（a）空气冷却（b）干冰喷射获得的粘结层Al–NiCr表面粗糙度的3D显微照片 。
在等离子体方法中 ， 镍铬合金中的一些元素 ， 如铝、铬和钇 ， 与大气中的氧气发生反应 ， 从而形成氧化物 。 图9显示了与铝和铬化合物形成的氧化物包裹体 。 FGC的形态、化学性质、孔体积和相浓度已逐步改善 。 双涂层的结合强度为37.9 MPa ， 而FGC的结合强度比57.8 MPa更显著 ， 约为薄双涂层的1.5倍 。 含有焦绿石结构的锆酸盐的YSZ/Gd2Zr2O7 FGC（Gd2Zr2O7）是生产具有超低热导率和完美耐化学性能的热疲劳TBC的最佳配置 。 烧结效应产生了低孔隙率和裂纹 ， 使涂层硬化 。 这种热生长氧化物（TGO）的厚度形成缓慢 ， 周围层几乎不会产生应力 。

图9 显示铝和铬化合物氧化物夹杂物的横截面显微照片 。
硬度值在涂层表层周围变化 ， 在薄涂层周围没有可识别的极限 。 5层涂层的CTE逐渐增加 ， 从而慢慢减少了CTE之间的差距 。 氧化层中出现了若干表面层裂纹 ， 氧化动力学模型遵循抛物线水平规律 。 LaMA和YSZ涂层之间表现出较强的化学一致性 。 在1250℃以上的温度下 ， LaMA含量为75%和50%的复合材料的CTEs比单层YSZ涂层的CTEs高 。 这些涂层表现出良好的表面温度性能 ， 约1372°C ， 周期约为11749次 。 在五层LZ7C3/8YSZ陶瓷涂层中 ， CTE输出最终从结构层的顶部增加到内层 。
2.3. 高速氧燃料工艺
FGC通过在微观结构中提供适用的改进以及降低残余应力分布来改善部件的机械性能和特性 。 通过提高对深度的关注 ， 通过限制、阻止和变形裂缝来提高对破裂的耐受性 ， 证明了任何变形阻力 。 通过真空加热和热等后热处理 ， 可以改善FGC涂层微观结构内的任何故障和缺陷 。 热等静压加热速率产生了新的碳化物结构 ， 增强了涂层强度、机械性能并提高了涂层的耐久性 。 热应力主要由陶瓷层、粘结层、梯度层内部的温度梯度和基板表面之间的热膨胀故障产生 。 HVOF工艺喷涂金属粘结层 ， APS系统沉积梯度陶瓷涂层 。 得出的结论是 ， 梯度涂层的整体结合电阻优于双重涂层 。 图10a描绘了HVOF工艺的示意图 ， b-d显示了使用两种不同工艺热喷涂的双重涂层和FG涂层的横截面显微照片和粘结强度值 。

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