熱障涂層高溫氧化相變及失效分析.pdf

1、熱障涂層技術(shù)廣泛用于航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等尖端領(lǐng)域，它的研究涉及新型熱障涂層材料的開(kāi)發(fā)，粘結(jié)層成分和表面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，TGO 或TGO/BC 界面處高溫氧化后殘余應(yīng)力水平的檢測(cè)，新型涂層制備工藝的開(kāi)發(fā)等諸多方面。本文用HVOF(CoNiCrAlY)+SFPB+APS(8YSZ)制備熱障涂層，分別高溫氧化1000℃×2h、1000℃×26h、1000℃×310h，形成了以α-Al2O3為主相的TGO抗高溫氧化層。用XRD、SEM、EDS和拉曼熒光

2、光譜對(duì)涂層進(jìn)行分析表明：HVOF(CoNiCrAlY)+SFPB 技術(shù)工藝后，粘結(jié)層主要由γ′-Ni3Al相、γ-Ni相和γ-Co相組成。高溫氧化1000℃×2h，TGO中存在NiO、Co3O4、尖晶石(spinel)、γ-Al2O3和α-Al2O3；首先生成的是γ-Al2O3；NiO和Co3O4晶粒在Al2O3晶間生長(zhǎng)；反應(yīng)形成了少量的尖晶石。高溫氧化1000℃×26h，亞穩(wěn)γ-Al2O3 相向穩(wěn)定α-Al2O3相轉(zhuǎn)化，SFPB預(yù)處理

3、使粘結(jié)層表層區(qū)域產(chǎn)生擴(kuò)散“通道”，高溫氧化的瞬態(tài)階段，大量比Al3+半徑大的其它離子通過(guò)此擴(kuò)散“通道”，抑制了γ→θ→α的相變。高溫氧化后隨爐緩慢冷卻,TGO中的微觀熱生長(zhǎng)殘余應(yīng)力先增加后降低，高溫氧化1000℃×310h,微觀熱生長(zhǎng)殘余應(yīng)力比26h高溫氧化后的低0.476GPa。演繹出了TGO中應(yīng)力關(guān)于層厚的函數(shù)關(guān)系，由熱失配引起的TGO中的殘余應(yīng)力絕對(duì)值是4.637～4.640GPa。熱震后的涂層TGO/TBC界面上受到的總殘余應(yīng)力