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省科学院新材料所:喷枪阴极损耗下等离子射流光谱诊断研究取得重要进展

来源: 时间:2020-08-13

  热障涂层是与先进高温结构材料、高效冷却技术并重的涡轮叶片三大关键技术之一。等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD, Plasma spray-physical vapor deposition)技术被誉为新一代发动机热防护涂层的先进制备技术。

  广东省科学院新材料研究所抓住PS-PVD设备最核心部件——喷枪阴极的构型与质量的细微变化,结合超低压高速等离子流光谱诊断技术,应用Boltzmann绘图法、Stark展宽理论计算等离子温度、电子密度,探究了阴极状态对50~100Pa低压环境中等离子射流特性的影响,结合所制涂层的微区形貌与典型性能差异,获得重要结论。中等程度损耗的阴极产生的等离子射流温度最高,电子密度最大,粉末气化最完全。大的过冷度与气相粒子过饱和导致了高的形核与晶体生长速率,获得的柱状晶均匀完整,各项性能最好(图1)。

  相关研究成果Impact of cathode loss on plasma characteristics, microstructure and properties of 7YSZ coatings in PS-PVD发表于《Ceramics International》46卷(中科院1区,IF:3.45)张岩硕士中南大学联合培养为第一编辑,毛杰教授级高工作为引导老师列为通讯编辑。该工作得到了国家自然科学基金面上项目51771059的支撑。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.109

   

  不同喷枪阴极损耗时间制备的涂层形貌及等离子射流电子密度、温度

  省科学院新材料所/供稿)

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