含等离子喷涂ZrO_2热障涂层的Ti_3XC_2(X=Al,Si)性能研究

摘要

在1450℃真空下保温1.5 h进行热压反应烧结制备了纯度为90%以上的Ti_3AlC_2和Ti_3SiC_2层状结构陶瓷,研究了它们的物相组成、微观结构、力学性能及热物理特性,并在2种陶瓷基体上进行了无金属粘结过渡层等离子喷涂ZrO_2热障涂层处理,考察了涂层的结合强度与热冲击特性.结果表明,Ti_3AlC_2和Ti_3SiC_2基体材料的抗弯强度和断裂韧性分别为536 MPa,7.8 MPa·m^(1/2)和457 MPa,6.8 MPa·m^(1/2),在25—1000℃温度范围内的平均线膨胀系数分别为8.77×10^(-6)和9.14×10^(-6)/℃,前者的力学性能与热稳定性均优于后者;等离子喷涂后,整体材料的热导率下降幅度达60%以上,涂层与基体结合牢固且具有良好的抗热冲击特性;对2种基体的涂层隔热效应的计算表明,0.3mm厚ZrO_2涂层外表面与内界面的温差分别为341和358℃,可显著提高工件的使用温度.