EBPVD熱障涂層與熔融CMAS化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物ZrSiO4生長特點(diǎn)的表征.pdf

1、熱障涂層是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料之一，它能夠顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用溫度，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)膺M(jìn)口溫度的提高，熱障涂層的CaO–MgO–AlO1.5–SiO2腐蝕失效問題變得尤為突出。大量研究證實(shí)CMAS會(huì)在高溫下熔融，并迅速滲透熱障涂層的開放性結(jié)構(gòu)；同時(shí)熔融的CMAS會(huì)和熱障涂層發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硅酸鋯、鈣長石、尖晶石等新相，使涂層結(jié)構(gòu)及性能退化。但是，目前少有研究關(guān)注這些新相微觀上的生長特點(diǎn)，而了解這些新相的微觀生長特點(diǎn)是

2、我們控制和避免 CMAS腐蝕的關(guān)鍵。在諸多生成的新相中，硅酸鋯的生成需要氧化鋯直接參與熱化學(xué)反應(yīng)，它的生成會(huì)直接導(dǎo)致熱障涂層微結(jié)構(gòu)的退化，對熱障涂層的影響最嚴(yán)重。因此研究新相硅酸鋯的微觀生長特點(diǎn)，并分析其對熱障涂層性能的影響是非常必要的。
　　本文使用一種成分為10CaO–7MgO–13AlO1.5–70SiO2（mol％）的CMAS和EBPVD7YSZ TBC進(jìn)行高溫腐蝕實(shí)驗(yàn)，采用XRD、SEM、TEM、EDS等手段對樣品微觀結(jié)

3、構(gòu)特征進(jìn)行表征。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　首先，在實(shí)驗(yàn)室人工制備了CMAS粉末。制備好的CMAS粉末粒徑主要分布在15μ m左右。對CMAS粉末進(jìn)行的XRD分析表明CMAS粉末主要是非晶態(tài)。對CMAS粉末進(jìn)行的DSC檢測顯示CMAS粉末的融化起始溫度是1160℃。根據(jù)研究目的并參考文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，我們制定了 CMAS量10mg/cm2，在1250℃，腐蝕7YSZ熱障涂層24h的實(shí)驗(yàn)方案。
　　其次，使用 SEM和 TE

4、M對腐蝕前后的熱障涂層樣品微觀形貌進(jìn)行表征，結(jié)果顯示原始熱障涂層陶瓷層為明顯的柱狀晶結(jié)構(gòu)，柱狀晶的邊緣存在羽毛狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)柱狀晶之間存在間隙；而腐蝕后樣品陶瓷層柱狀晶的羽毛狀結(jié)構(gòu)消失，并且在陶瓷層表層、中層和界面有不同的腐蝕特征。對樣品進(jìn)行XRD、EDS和選區(qū)電子衍射分析，結(jié)果表明整個(gè)陶瓷層除了原有的四方相氧化鋯外，均產(chǎn)生了新相硅酸鋯，同時(shí)界面還產(chǎn)生了新相鈣長石。
　　最后，結(jié)合TEM觀察、選區(qū)電子衍射分析、EDS分析三種方法對樣