Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层，并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层，以阻碍氧扩散到金属粘结层，形成脆性的金属-陶瓷界面，4．梯度结构在热障涂层中，由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大，这种差异将导致涂层内应力过大，并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力，提高涂层与基体的结合强度，材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念，与此同时，中国学者袁润章等也提出了FGM的概念，并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料，通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念，使热障涂层结构梯度化，相应地，热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化，从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法，这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
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这种结构涂层在实际应用中所占的比例也较大，也是**常用的热喷涂涂层结构之一。两种涂层可采用同一种热喷涂工艺方法来完成，如采用单一工艺方法，如普通火焰、喷涂或等离子喷涂来分别喷涂两种涂层，也可采用不同的热喷涂方法来完成，如可采用电弧喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层；或先采用超音速火焰喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层，该组合是目前飞机发动机用热障涂层的典型工艺。3．多层结构多层结构是指涂层层数达三层或三层以上的涂层结构，在实际应用中并不常用，只在特殊工况条件下才采用。有的多层结构通过采用多种成分涂层来满足一种性能要求，例如，为了开发出能够满足柴油发动机用的长寿命厚热障涂层，Robert等采用了热膨胀系数非常接近的三层结合底层来降低涂层热应力，其涂层结构如图所示，各层涂层的热膨胀行为如右图所示。由于基体材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之间膨胀系数属于逐渐变化的，从而可以大幅度减小ZrO2-Y2O3涂层与基体之间的热膨胀不匹配性，从而达到减小热应力、延长使用寿命的目的。多层结构示意图有的多层结构则具有多种功能，例如，为了***提高汽轮机用热障涂层的使用寿命和工作可靠性。
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涂层的老化速度比干燥的环境要快，由于金属涂层的分子链经历光降解，因此产生许多亲水基团。大多数金属涂层老化试验显示，水溶解经常在光降解后发生。光降解和水降解过程相互促进，不是分离的。三、金属涂层检测失效原因-涂层发泡、起鼓问题涂层起泡、起鼓是金属涂层检测失效原因最常见的病害现象之一，它是由于涂层附着力检测指标没有达到要求，从而导致涂层表面升起圆鼓形状的突起。金属涂层起泡通常是由于涂层防腐能力不足的**直观的外在表征，这是由于不论是漆膜吸水膨胀、析氢、电渗透、相分离、渗透压，还是由于腐蚀因子因水、氧和离子渗透到金属母材与涂层界面处产生电解液，都会导致腐蚀钢铁形成的腐蚀产物（Ｆｅ：Ｏ，、Ｆｅ，０４等）产生体积膨胀，从而使涂层内部产生内应力，而当这些内应力超过涂层与金属母材的附着力时，涂层就会产生起泡现象，而这会使涂层脱离母材金属表面，从而丧失其对金属母材的防腐蚀保护作用。起泡的涂层随后破裂、脱落，进而形成腐蚀坑，从而使金属基材缺乏涂层的有效保护，以致金属直接暴露于大气环境下，进而导致金属的锈蚀。金属涂层的附着力检测指标，通常来自氢键的次价力和分子力，均可达到４０ＭＰａ以上。
纳米材料涂层具有范围广变化的光学性能。它的光学透射谱可从紫外波段一直延伸到远红外波段。纳米多层组合涂层经过处理后在可见光范围内出现荧光，用于多种光学应用需要，如传感器等器件。在各种标牌表面施以纳米材料涂层，成为发光、反光标牌；改变纳米涂层的组成和特性，得到光致变色，温致变色，电致变色等效应，产生特殊的防伪，识别手段。80nm的氧化钇可作为红外屏蔽涂层，反射热的效率很高。在诸如玻璃等产品表面上涂纳米材料涂层，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热作用；在涂料中加入纳米材料，能够起到阻燃，隔热，起到防火作用。
零部件材料的性质和状态等内在因素也对零部件的失效有重要影响，因此，在具体分析时，要把零部件工况条件与零部件性能要求以及不同基体材料与不同工艺、不同喷涂材料与不同喷涂工艺所制造的零部件性能结合起来，才有可能设计出高质量的、合理的涂层。粘结底层材料选择当需要在金属基体上喷涂陶瓷涂层工作层时，由于陶瓷涂层材料在化学键、晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别，有必要先在金属基体上喷涂一层合金粘结底层，提高表面陶瓷涂层与基体金属之间结合强度的同时，还可以缓解两者之间热物理性能的差别。在基体尺寸形状或结构难于进行喷砂或粗化处理时，也推荐采用粘结底层。此外，对于工作层虽然为金属，但其热物理性能与基体金属相差较大，或两者的润湿性很差时，也推荐采用粘结底层。1.常用粘结底层材料的性能要求一般来讲，作为粘结底层喷涂材料应具有以下四方面的性能特点：(1）与基体表面结合强度高，甚至能产生微区冶金结合。特别是具有“自粘结”效应的Ni-Al型复合粉末，在热喷涂过程中，Ni与Al能发生化学反应，生成金属间化合物，并释放出大量热量，甚至这一反应过程能够持续到粉末碰撞到基体表面时仍在进行。
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太阳紫外线被认为是导致降解的**重要因素。通常认为金属涂层的光降解机理是自由基反应机理。自由基-产物自由基浓度通常是非常低的稳态值，因此基于分子遇到的机会，自由基和自由基更容易被遇到，因此上述反应不断进行。在金属涂层老化性能检测中，我们发现一些小分子，如酮，醇，酸等，这些小分子很容易被水冲走。由于组合物的不断损失，涂层收缩并且厚度减小，这容易导致涂层脆化和开裂。如果涂料含有颜料，涂料聚合物的损失将有效地增加涂料表面上颜料的体积浓度。结果，表面层相对脆，内层更有弹性，这使得涂层的表面层粉化并深裂。虽然光致自由基降解可以被认为是解释一些小分子量氧化物源，但是不可能分辨出分子中的哪种特定反应，导致产生的小分子量氧化物，例如过氧化物，乙醛和酮。二、金属涂层检测失效原因-水降解老化问题由于涂层在室外大气环境中受到阳光中紫外线的作用而降解，因此它也会受到来自不同通道的水的水降解反应。如果涂层中存在一组酯，醚，醇，胺等，则涂层更可能水解。拜恩工程师认为在树脂体系的固化位置容易发生水降解，导致涂层老化。对金属涂层检测后发现，使用三聚氰胺作为交联剂在老化过程中起着非常重要的作用。还发现在潮湿的环境中。
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