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针对低散热发动机主要部件铝活塞顶部制备热障涂层的需要,本文设计并用等离子喷涂法在铝基体上制备出梯度热障层,同时对其性能与组织结构进行研究,并用自制的设备评价其隔热特性。 本文通过分析选用ZrO2+8wt%Y2O3与NiCrCoAlY制备梯度热障层。抗热震和拉伸试验结果表明,带有低温生长镍层的梯度热障层结合强度较高,抗热震性能较好;SEM和金相显微观测结果说明,梯度热障层结构致密,由基体至涂层表面,形成一种无宏观结合界面的成分呈梯度变化的组织结构;XRD相分析表明,梯度层中存在t-ZrO2、Ni基固溶体和Al2O3相,而且衍射峰的强度变化体现了组元成分的梯度分布。本文自行设计安装的隔热试验装置,可有效评价涂层的隔热性能,并发现热障层中ZrO2含量大于50%的部分对涂层隔热效果有主要贡献。