粘結(jié)層表面狀態(tài)對熱障涂層使用壽命影響的研究.pdf

1、熱障涂層（Thermal Barrier Coating，簡稱TBC）是航空發(fā)動機熱端部件重要的高溫防護材料，因其良好的抗高溫氧化性能，有效地保護了合金基體，目前熱障涂層的應(yīng)用范圍不斷擴大，已廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、冶金以及能源等領(lǐng)域。 本文應(yīng)用等離子噴涂（APS）設(shè)備在Ni基高溫合金GH99 上制備了熱障涂層，在制備過程中對粘結(jié)層進行了超音速微粒轟擊處理。綜合利用透射電子顯微鏡、X 射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀等

2、檢測手段，對涂層的顯微結(jié)構(gòu)及高溫氧化行為進行了分析。 研究了粘結(jié)層表面狀態(tài)對熱障涂層氧化過程的影響并通過熱循環(huán)試驗，系統(tǒng)分析了熱障涂層的失效過程，闡述了熱生長氧化物（TGO）狀態(tài)與殘余應(yīng)力間的關(guān)系。研究結(jié)果表明： APS 熱障涂層在高溫氧化過程中，粘結(jié)層被氧化生成TGO，隨著氧化時間的延長，熱障涂層經(jīng)過1050℃×96h 高溫氧化后，TGO 層出現(xiàn)保護性Al2O3 向非保護性混合氧化物轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，同時伴隨該層內(nèi)部孔洞、

3、裂紋等缺陷的產(chǎn)生和擴展。超音速微粒轟擊工藝可使粘結(jié)層表層區(qū)域產(chǎn)生大量位錯等缺陷，為Al的選擇性氧化提供大量高速擴散途徑，粘結(jié)層經(jīng)1050℃×3h 高溫氧化后進入穩(wěn)態(tài)氧化期，同時出現(xiàn)Al 在粘結(jié)層表層的富集，熱障涂層經(jīng)1050℃×196h 氧化后粘結(jié)層依然無加速氧化趨勢。 APS 熱障涂層在熱循環(huán)過程中，粘結(jié)層不僅受到高溫氧化作用，還承受多種應(yīng)力載荷。通過RFS 殘余應(yīng)力分析可知：TGO 層是熱障涂層系統(tǒng)中最薄弱區(qū)域，TGO 層