Формирование и исследование плазменного градиентного покрытия с верхним слоем оксида гафния; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 329, № 10
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ).— , 2015-.— 2413-1830 Т. 329, № 10.— 2018.— [С. 30-39] |
|---|---|
| Autori kompanije: | , , |
| Daljnji autori: | , , , |
| Sažetak: | Заглавие с титульного листа Актуальность исследования обусловлена необходимостью увеличения рабочей температуры и термоциклической стойкости теплозащитного покрытия для защиты от перегрева теплонапряженных узлов авиационной, ракетной техники, а также для теплоизоляции секторов-герметизаторов буровых коронок для бурения скважин в горных породах. Цель исследования: формирование методом плазменного напыления в вакууме наноструктурного градиентного покрытия с верхним слоем оксида гафния, имеющего плавное изменение химического состава и коэффициента теплового расширения. Объекты: трехслойные покрытия и градиентные наноструктурные покрытия с верхним слоем оксида гафния. Оксид гафния является привлекательным керамическим компонентом теплозащитного покрытия благодаря высокой химической, механической стабильности и его повышенным температурам фазовых переходов. Методы: растровая электронная микроскопия, рентгеновский микроанализ, рентгеновская дифракция и термический анализ. Результаты. Получены трехслойные наноструктурные покрытия толщиной до 120 мкм, содержащие слои NiC o C r AlY, ZrO 2 - 7 % Y 2 O 3 и HfO 2 - 9 % Y 2 O 3 , и градиентные наноструктурные покрытия NiCoCrAlY - (ZrO 2 - 7 % Y 2 O 3 +NiCoCrAlY) - ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 +HfO 2 -9 %Y 2 O 3 ) - HfO 2 9 %Y 2 O 3 . Показано, что в трехслойном покрытии на границе слоев ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 и HfO 2 -9 %Y 2 O 3 формируется слой смешения толщиной ~5 мкм, характеризующий средний размер микрочастиц в покрытии. Для градиентных покрытий керамический слой однородный и представляет собой целостную структуру. Слой оксида гафния характеризуется кубической модификацией, слой ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 +HfO 2 -9 %Y 2 O 3 -псевдокубической модификацией, а ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 - преимущественно тетрагональной фазой. Термический анализ верхнего слоя оксида гафния показал наличие экзотермической реакции в диапазоне температур 1300…1600 °С, сопровождающейся потерей массы в 2 %, что может быть связано с частичным выходом стабилизирующего оксида из кристаллической решетки оксида гафния, его перераспределением, уменьшением дефектности и внутренних напряжений в покрытии. Рентгеновская дифрактометрия показала сохранение кубической структуры оксида гафния после термического анализа при уменьшении параметра кристаллической решетки а. The relevance of the research is caused by the need to increase the operating temperature and thermocyclic resistance of the thermal barrier coating to protect heat-stressed details of aircraft and rocket technology against overheating, as well as for thermal insulation of sealing sectors of drilling columns for drilling wells in rocks. The main aim of the research is formation of nanostructured gradient coating with an upper layer of hafnium oxide, that has a gradient of chemical composition and coefficient of thermal expansion, by the method of plasma spraying in vacuum. Objects of the research are three-layer coatings and gradient nanostructured coatings with the upper layer of hafnium oxide. Hafnium oxide is an attractive ceramic component of thermal barrier coating due to its high chemical, mechanical stability and its elevated temperatures of phase transitions. Methods: scanning electron microscopy, X-ray microanalysis, X-ray diffraction and thermal analysis. Results. Three-layer nanostructured coatings with the thickness up to 120 µm containing layers of NiCoCrAlY, ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 , HfO 2 -9 %Y 2 O 3 and gradient nanostructured coatings NiCoCrAlY - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + NiCoCrAlY) - ZrO 2 -7 % Y 2 O 3 - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + HfO 2 -9 %Y 2 O 3 ) - HfO 2 -9 %Y 2 O 3 were obtained. It is shown that a mixing layer with a thickness of ~5 µm is formed in a three-layer coating at the interface of ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 and HfO 2 -9 %Y 2 O 3 layers. It characterizes the average microparticle size in the coating. The ceramic layer of gradient coatings is uniform and has a holistic structure. The hafnium oxide layer is characterized by a cubic modification, (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + HfO 2 -9 %Y 2 O ) layer by pseudocubic modification, and the ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 contains predominantly a tetragonal phase. Thermal analysis of the upper layer of hafnium oxide showed the presence of an exothermic reaction in the temperature range of 1300...1600 °C, accompanied by a mass loss of 2 %, that may be related to the partial release of the stabilizing oxide from the hafnium oxide lattice, its redistribution, a decrease in defectiveness and internal stresses in the coating. X-ray diffraction method showed the preservation of the cubic structure of hafnium oxide after thermal analysis with a decrease in the lattice parameter a. |
| Jezik: | ruski |
| Izdano: |
2018
|
| Teme: | |
| Online pristup: | http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/51507/1/bulletin_tpu-2018-v329-i10-03.pdf |
| Format: | Elektronički Poglavlje knjige |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=341895 |
MARC
| LEADER | 00000nla2a2200000 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 341895 | ||
| 005 | 20231101033535.0 | ||
| 035 | |a (RuTPU)RU\TPU\book\370208 | ||
| 090 | |a 341895 | ||
| 100 | |a 20181031d2018 k y0rusy50 ca | ||
| 101 | 0 | |a rus | |
| 102 | |a RU | ||
| 135 | |a drgn ---uucaa | ||
| 181 | 0 | |a i | |
| 182 | 0 | |a b | |
| 200 | 1 | |a Формирование и исследование плазменного градиентного покрытия с верхним слоем оксида гафния |f С. В. Савушкина [и др.] | |
| 203 | |a Текст |c электронный | ||
| 215 | |a 1 файл (1.0 Mb) | ||
| 230 | |a Электронные текстовые данные (1 файл : 1.0 Mb) | ||
| 300 | |a Заглавие с титульного листа | ||
| 320 | |a [Библиогр.: с. 36-37 (20 назв.)] | ||
| 330 | |a Актуальность исследования обусловлена необходимостью увеличения рабочей температуры и термоциклической стойкости теплозащитного покрытия для защиты от перегрева теплонапряженных узлов авиационной, ракетной техники, а также для теплоизоляции секторов-герметизаторов буровых коронок для бурения скважин в горных породах. Цель исследования: формирование методом плазменного напыления в вакууме наноструктурного градиентного покрытия с верхним слоем оксида гафния, имеющего плавное изменение химического состава и коэффициента теплового расширения. Объекты: трехслойные покрытия и градиентные наноструктурные покрытия с верхним слоем оксида гафния. Оксид гафния является привлекательным керамическим компонентом теплозащитного покрытия благодаря высокой химической, механической стабильности и его повышенным температурам фазовых переходов. Методы: растровая электронная микроскопия, рентгеновский микроанализ, рентгеновская дифракция и термический анализ. Результаты. Получены трехслойные наноструктурные покрытия толщиной до 120 мкм, содержащие слои NiC o C r AlY, ZrO 2 - 7 % Y 2 O 3 и HfO 2 - 9 % Y 2 O 3 , и градиентные наноструктурные покрытия NiCoCrAlY - (ZrO 2 - 7 % Y 2 O 3 +NiCoCrAlY) - ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 +HfO 2 -9 %Y 2 O 3 ) - HfO 2 9 %Y 2 O 3 . | ||
| 330 | |a Показано, что в трехслойном покрытии на границе слоев ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 и HfO 2 -9 %Y 2 O 3 формируется слой смешения толщиной ~5 мкм, характеризующий средний размер микрочастиц в покрытии. Для градиентных покрытий керамический слой однородный и представляет собой целостную структуру. Слой оксида гафния характеризуется кубической модификацией, слой ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 +HfO 2 -9 %Y 2 O 3 -псевдокубической модификацией, а ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 - преимущественно тетрагональной фазой. Термический анализ верхнего слоя оксида гафния показал наличие экзотермической реакции в диапазоне температур 1300…1600 °С, сопровождающейся потерей массы в 2 %, что может быть связано с частичным выходом стабилизирующего оксида из кристаллической решетки оксида гафния, его перераспределением, уменьшением дефектности и внутренних напряжений в покрытии. Рентгеновская дифрактометрия показала сохранение кубической структуры оксида гафния после термического анализа при уменьшении параметра кристаллической решетки а. | ||
| 330 | |a The relevance of the research is caused by the need to increase the operating temperature and thermocyclic resistance of the thermal barrier coating to protect heat-stressed details of aircraft and rocket technology against overheating, as well as for thermal insulation of sealing sectors of drilling columns for drilling wells in rocks. The main aim of the research is formation of nanostructured gradient coating with an upper layer of hafnium oxide, that has a gradient of chemical composition and coefficient of thermal expansion, by the method of plasma spraying in vacuum. Objects of the research are three-layer coatings and gradient nanostructured coatings with the upper layer of hafnium oxide. Hafnium oxide is an attractive ceramic component of thermal barrier coating due to its high chemical, mechanical stability and its elevated temperatures of phase transitions. Methods: scanning electron microscopy, X-ray microanalysis, X-ray diffraction and thermal analysis. | ||
| 330 | |a Results. Three-layer nanostructured coatings with the thickness up to 120 µm containing layers of NiCoCrAlY, ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 , HfO 2 -9 %Y 2 O 3 and gradient nanostructured coatings NiCoCrAlY - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + NiCoCrAlY) - ZrO 2 -7 % Y 2 O 3 - (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + HfO 2 -9 %Y 2 O 3 ) - HfO 2 -9 %Y 2 O 3 were obtained. It is shown that a mixing layer with a thickness of ~5 µm is formed in a three-layer coating at the interface of ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 and HfO 2 -9 %Y 2 O 3 layers. It characterizes the average microparticle size in the coating. The ceramic layer of gradient coatings is uniform and has a holistic structure. The hafnium oxide layer is characterized by a cubic modification, (ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 + HfO 2 -9 %Y 2 O ) layer by pseudocubic modification, and the ZrO 2 -7 %Y 2 O 3 contains predominantly a tetragonal phase. Thermal analysis of the upper layer of hafnium oxide showed the presence of an exothermic reaction in the temperature range of 1300...1600 °C, accompanied by a mass loss of 2 %, that may be related to the partial release of the stabilizing oxide from the hafnium oxide lattice, its redistribution, a decrease in defectiveness and internal stresses in the coating. X-ray diffraction method showed the preservation of the cubic structure of hafnium oxide after thermal analysis with a decrease in the lattice parameter a. | ||
| 453 | |t Formation and investigation of plasma gradient coating with upper hafnium oxide layer |o translation from Russian |f E. V. Savushkina [et al.] |c Tomsk |n TPU Press |d 2015- |d 2018 | ||
| 453 | |t Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering | ||
| 453 | |t Vol. 329, № 10 | ||
| 461 | 1 | |0 (RuTPU)RU\TPU\book\312844 |x 2413-1830 |t Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов |f Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ) |d 2015- | |
| 463 | 1 | |0 (RuTPU)RU\TPU\book\370202 |t Т. 329, № 10 |v [С. 30-39] |d 2018 | |
| 610 | 1 | |a оксид гафния | |
| 610 | 1 | |a плазменное напыление | |
| 610 | 1 | |a термический анализ | |
| 610 | 1 | |a наноструктурные покрытия | |
| 610 | 1 | |a теплозащитные покрытия | |
| 610 | 1 | |a градиентные покрытия | |
| 610 | 1 | |a авиационная техника | |
| 610 | 1 | |a ракетная техника | |
| 610 | 1 | |a электронный ресурс | |
| 610 | |a hafnium oxide | ||
| 610 | |a barrer coating | ||
| 610 | |a nanostructured coating | ||
| 610 | |a gradient coating | ||
| 610 | |a plasma spraying | ||
| 610 | |a thermal analysis | ||
| 701 | 1 | |a Савушкина |b С. В. |g Светлана Вячеславовна |6 z01712 | |
| 701 | 1 | |a Полянский |b М. Н. |g Михаил Николаевич |6 z02712 | |
| 701 | 1 | |a Высотина |b Е. А. |g Елена Александровна |6 z03712 | |
| 701 | 1 | |a Ашмарин |b А. А. |g Артем Александрович |6 z04712 | |
| 712 | 0 | 2 | |a ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» |6 z01701 |
| 712 | 0 | 2 | |a Московский авиационный институт (МАИ) |c (1930- ) |2 stltpush |3 (RuTPU)RU\TPU\col\3642 |6 z01701 |
| 712 | 0 | 2 | |a ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» |6 z02701 |
| 712 | 0 | 2 | |a ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» |6 z03701 |
| 712 | 0 | 2 | |a ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» |6 z04701 |
| 712 | 0 | 2 | |a Российская академия наук (РАН) |b Институт металлургии и материаловедения металлов и керамики им. А. А. Байкова (ИМЕТ) |c (Москва) |2 stltpush |3 (RuTPU)RU\TPU\col\11414 |6 z04701 |
| 801 | 2 | |a RU |b 63413507 |c 20181102 |g RCR | |
| 856 | 4 | |u http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/51507/1/bulletin_tpu-2018-v329-i10-03.pdf | |
| 942 | |c CF | ||